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一课研究之骰子探秘:AI赋能下的可能性探索之旅(20260820)

一课研究之骰子探秘:AI赋能下的可能性探索之旅(20260820)
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向你介绍我是谁

  大家好,我是陈水铃,来自宁波市曙光小学,是朱乐平名师工作站第20组的成员,很高兴在“一课研究”的微信公众平台与您相遇!

本期内容有哪些

        本期内容:

  1. 听一听:《人工智能与小学数学教育漫谈》片段

  2. 读一读:骰子探秘--AI赋能下的可能性探索之旅。

  3. 数学谜语三则。

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轻轻松松听听书

       本内容节选自张景中院士写的《人工智能与小学数学教育漫谈》片段。

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坚持阅读8分钟

      本主题项目设计基于人教版五年级"掷一掷"内容,融合AI技术开展跨学科探究。围绕"公平游戏设计"情境,引导学生探究一颗、两颗、三颗骰子点数及点数和的概率分布规律,核心问题包括:发现分布规律、设计公平规则及AI辅助数学探究。通过将抽象概念转化为实践活动,实现数学与信息技术的融合,培养数据分析、数字化学习和科学探究能力。本设计既深化了概率知识学习,又展示了科技工具的高效性,帮助学生建立"透过现象看本质"的数学思维,为数字化学习奠基。注重理论实践结合,让学生在真实问题解决中体验数学的实用性与趣味性。

一、主题(项目)设计

(一)主题(项目)背景分析

1、教学内容分析及课时分配

       本教学设计紧扣《义务教育数学课程标准》中"统计与概率"领域的要求,通过探究两枚骰子点数和的概率分布,培养学生对随机现象的认知能力和数据分析观念。课程设计融合数学与信息技术两大学科,在数学层面重点探讨概率计算、组合分析等核心知识,在信息技术方面则引入AI工具进行大规模实验模拟和数据可视化分析,帮助学生突破传统实验的局限性。

课时安排(3课时):

(1)骰子的公平性初探(基础实验与AI验证)

(2)两骰子点数和之谜(小组实验与AI验证)

(3)三骰子拓展研究(交流汇报)

       设计体现"做中学"理念,既落实课标要求的可能性判断和公平规则设计,又通过跨学科整合培养数字化学习能力。

2、学生情况分析

        通过前测发现,学生对掷一颗骰子点数出现的可能性有一定认知,但存在分歧。在两颗骰子点数和的可能性问题上,多数学生缺乏深入思考和探究方法。学习中,学生的思维障碍点在于理解点数和的组合情况与可能性之间的关系,发展点则是借助实验和AI技术提升数据分析和推理能力。

(二)主题(项目)学习目标设计

      数学学科目标:学生能准确列出两颗骰子点数和的所有组合情况,深入理解其可能性大小,并运用概率知识设计公平游戏规则;通过实验和分析,培养数据分析观念、推理能力以及运用统计方法解决问题的能力。

    信息技术学科目标:熟练掌握使用AI工具(Deepseek程序)模拟骰子投掷实验的操作方法,学会运用动态统计图分析实验数据,提升科技工具辅助数学探究的能力,增强数字化学习意识。

(三)主题(项目)学习评价设计

(四)主题(项目)学习活动环境设计

物理环境:骰子、学习单、多媒体设备。

虚拟环境:Deepseek程序、动态统计图网页

(五)主题(项目)任务设计

      任务(问题)情境:以骰子游戏为情境,学生在不同游戏规则下,思考哪队赢的可能性大,如何设计公平游戏规则。

     驱动问题:怎样判断掷骰子游戏的公平性?如何利用AI技术辅助探究骰子点数和的可能性?

(六)主题(项目)作业设计

(七)主题(单元)教学结构图

      二、课时设计

(一)课时内容

           第2课时

(二)课时标题

           两骰子点数和之谜

(三)学习目标

        知识与技能:探索两骰子点数和的组合情况,分析这些点数和出现的可能性大小。掌握AI工具(如Deepseek)模拟骰子实验,分析数据统计图。

       过程与方法: 经历观察、猜想、实验、验证过程,培养数据分析和推理能力。运用AI技术进行大规模模拟,提升科技辅助数学探究的能力。

       情感与态度:感受数学趣味性,激发学习兴趣,培养探索与质疑精神。体会AI技术的高效性,增强数字化学习意识。

(四)学习重点、难点

       学习重点:探索两骰子点数和的组合情况,以及分析这些点数和出现的可能性大小。

       学习难点:理解两颗骰子点数之和的组合情况与可能性之间的关系,并能运用概率知识解决实际问题。

(五)学习活动设计

任务 1:探究点数和分布

环节名称

教师活动

学生活动

设计意图

明确点数和范围

展示两颗骰子,提问:“把这两个骰子同时掷出去,朝上的点数和最小可能是几?最大可能是几?

思考并回答,认为最小是 2(两个都是 1),最大是 12(两个都是 6)

引导学生主动思考点数和的取值范围,培养逻辑推理能力,为后续探究做铺垫。

初次猜测

展示游戏规则:“掷两颗骰子,掷到数字和是 2、3、4、10、11、12 则红队赢,掷到数字和是 5、6、7、8、9 则蓝队赢。”

提问:如果给你选择站队的机会,你会选择站在哪一队?为什么?

思考并选择站队,大部分同学选择站在红队,受第一节课负迁移,认为结果数多的赢的可能性大。

与第一课时一颗骰子设计公平游戏进行比较学习,引发思维冲突,激发探究欲望

手动掷骰子验证

组织学生 4 人一组,每组发放两颗骰子和记录单,要求每组手动掷骰子 20 次,记录每次的点数和,并统计红队和蓝队分别赢了几次,提问:“观察你们记录的数据,点数和出现的次数有什么规律吗?现在请你重新站队,你又会选择站在哪一队?

分组进行掷骰子实验,认真记录和统计数据,观察数据后交流讨论,部分学生可能发现中间的点数和(如 5、6、7、8、9)出现次数相对较多,但不太确定,此时,大部分孩子根据实验结果会选择站在蓝队。

让学生通过亲身体验收集数据,初步感知点数和的分布情况,培养学生动手实践和数据分析能力。

ai 模拟实验

1、请学生自己先与Deepseek对话。

2、小组汇报(我们是怎么Deepseek对话的,运行结果是怎么样的)

3、展示老师是如何与它对话的,“请您帮我制作一个网页,模拟投掷 2 颗骰子 10000 次,并且用向上的条形统计图的形式呈现各个点数和出现的次数,要有动态变化的过程。”

4、小组合作,对比老师与Deepseek的对话,再次与Deepseek对话并运行程序。引导学生观察模拟实验生成的 “中间高、两边低” 统计图,提问:“从这个统计图中,你能发现什么?和我们手动掷骰子的结果有什么相似之处和不同之处?”

小组合作探究、汇报,认真观看教师操作,理解模拟实验的过程,观察统计图后积极发言,指出中间的点数和(5 - 9)对应的条形更高,即出现次数更多,与手动掷骰子结果相似,且模拟实验数据更具代表性。

借助 AI 工具进行大规模模拟实验,让学生更直观、准确地观察点数和的分布规律,感受科技工具在数学探究中的高效性,加深对 “中间和概率高” 现象的理解,同时在此过程中,学会怎么和Deepseek对话

任务 2:揭秘组合规律

环节名称

教师活动

学生活动

设计意图

列举组合

发放学习单,要求学生探究点数和 2 - 12 分别有哪几种组合情况,填写在学习单上。巡视各小组,适时给予指导,针对学生可能出现的疑问,如 “点数和:3 中的 1 + 2 和 2 + 1 是不是一样的?”“点数和:8 为什么不可以是 1 + 7 呢?” 进行解答。提问:“在列举组合的过程中,你们发现了什么规律?哪种点数和的组合最多?哪种最少?”

认真思考并罗列每个点数和的组合情况,填写学习单,罗列过程中发现不同点数和的组合数量不同,点数和为 7 的组合最多,点数和为 2和12 的组合最少

通过小组合作探究,培养学生的合作交流能力和有序思考的习惯,让学生深入理解点数和与组合之间的关系,为后续理解概率打下基础。

全班分析讨论

组织全班进行分析讨论。展示整理好的点数和组合情况表格,并统计出每种点数和的组合数,对比Deepseek运行后的点数和条形统计图,提问:“你有什么发现,为什么点数和是 7 的组合最多?“点数和是 2 和 12 的组合最少,这又说明了什么?”

认真倾听同学发言,观察表格,思考教师提出的问题,回答因为点数和为 7 的组合多,所以它出现的可能性大;点数和为 2 和 12 的组合少,所以出现的可能性小,理解组合数与概率之间的正相关关系。

通过全班交流,让学生共享探究成果,深化对组合规律的认识,明确组合数越多,对应的点数和出现的概率越大,培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。

任务三:破解游戏不公平性

环节名称

教师活动

学生活动

设计意图

计算组合数差异

展示之前的游戏规则:“掷两颗骰子,掷到数字和是 2、3、4、10、11、12 则红队赢,掷到数字和是 5、6、7、8、9 则蓝队赢。” 引导学生根据之前探究的组合情况,计算红队和蓝队赢的组合数分别是多少,提问:“红队赢的组合数有多少种?蓝队呢?现在你能解释为什么蓝队赢的可能性大了吗?”

回忆点数和的组合情况,计算得出红队赢的组合数一共是 1 + 2 + 3 + 3 + 2 + 1 = 12 种,蓝队赢的组合数是 4 + 5 + 6 + 5 + 4 = 24 种,思考后回答因为蓝队赢的组合数更多,所以蓝队赢的可能性大。

让学生运用已学的组合知识,分析游戏探究不公平的原因,进一步理解组合数与可能性大小的关系,培养学生运用数学知识解决实际问题的能力。

设计公平规则

鼓励学生设计公平的游戏规则,要求学生在学习单上写下自己设计的规则,提醒学生思考如何保证两队赢的可能性一样。巡视并给予指导,提问:“你设计的规则是怎样的?为什么这样设计就能保证游戏公平?”

思考并设计游戏规则,如红队 2、3、4、7、10、11、12,蓝队 5、6、8、9;或按照组合总数 36 种,平均分给两队,每队 18 种组合对应的点数和等。向全班展示自己的设计,并解释设计思路,说明保证游戏公平的原因。

培养学生的创新思维和实践能力,让学生在设计规则的过程中,深入理解公平性的本质,即两队赢的组合数相同,同时提高学生运用概率知识解决问题的能力。

AI 验证公平性

再次让孩子与Deepseek进行对话,来验证自己设计的游戏规则的公平性,引导学生观察验证结果,提问:“从验证结果来看,你设计的游戏规则公平吗?如果不公平,可能是哪里出了问题?”

与Deepseek进行对话,理解验证方法,观察统计图结果,判断自己设计的游戏规则是否公平。若不公平,思考并分析原因,如组合数计算错误或规则设计存在漏洞等。

利用 AI 工具对学生设计的规则进行验证,让学生直观地看到游戏结果,进一步感受概率的实际应用,同时培养学生严谨的科学态度和对知识的验证意识。

(六)板书设计

(七)教学反思和改进

       本节课,在融合创新与能力培养方面收获颇丰,但也存在改进空间。

       教学亮点突出。其一,数学与 AI 的跨学科融合极具成效。借助 Deepseek 程序模拟实验,学生直观看到点数和的分布规律,感受到科技助力数学探究的高效性,极大地激发了学习兴趣,提升了数字化学习意识。其二,实验探究活动扎实有效。手动掷骰子和列举组合等环节,让学生在实践中锻炼了动手操作、数据处理、合作交流和有序思考等多种能力,实现了知识的自主构建。其三,问题引导巧妙。通过一系列问题,如猜测站队、分析组合规律等,引发学生思维冲突,培养了逻辑思维和归纳总结能力。不过,教学过程也暴露出一些问题。在学生个体差异方面关注不够,时间把控不够精准,知识拓展方面也较为欠缺。

       后续教学将采取分层教学策略,为不同层次学生量身定制学习任务;优化时间管理,严格把控各环节节奏;强化知识应用拓展,引入丰富生活案例,组织实践活动,让学生更好地将知识学以致用,提升综合素养。

数字谜语  

  1. 两牛打架(数学名词)

    谜底:对顶角

     2.大同小异(数学名词)

          谜底:近似数

     3.齐头并进(数学名词)

          谜底:平行

本期审核:邬盼盼  舒笋