構(gòu)建智能技術(shù)平臺，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革

張麗芳

【摘 要】數(shù)學(xué)課堂是數(shù)學(xué)教育的主陣地，要使人人都能獲得良好的數(shù)學(xué)教育，不同的人在數(shù)學(xué)上得到不同的發(fā)展，需要對課堂教學(xué)提質(zhì)增效。本文以“長方體體積的計算”一課為例，對不同班級創(chuàng)設(shè)傳統(tǒng)學(xué)具輔助教學(xué)和多媒體輔助教學(xué)兩種不同的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過課堂教學(xué)呈現(xiàn)的優(yōu)劣分析，以及課后測試反饋綜合對比，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建人工智能互動平臺改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)了學(xué)生的主體能動性，在一定程度上能更好地突破教學(xué)難點，實現(xiàn)先進(jìn)教育理念與現(xiàn)代化教學(xué)手段的完美融合。

【關(guān)鍵詞】智能技術(shù)；數(shù)學(xué)；信息化；學(xué)習(xí)方式

【中圖分類號】G434? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）01-037-03

數(shù)學(xué)課堂教學(xué)是素質(zhì)教育的主要陣地之一。要優(yōu)化課堂教學(xué)，使課堂教學(xué)高效，使每位學(xué)生主動發(fā)展，關(guān)鍵在于教師要有先進(jìn)的教育理念和現(xiàn)代化的教學(xué)手段?！读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》教學(xué)理念中指出，合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，設(shè)計生動的數(shù)學(xué)活動，促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)方式的變革。隨著智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能技術(shù)輔助教學(xué)已深入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂。那么如何發(fā)揮智能技術(shù)輔助教學(xué)的優(yōu)勢和特長，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而促進(jìn)學(xué)生深入理解新知識，更好地為課堂教學(xué)服務(wù)呢？下面結(jié)合“長方體體積的計算”這一課內(nèi)容，就教學(xué)手段的使用進(jìn)行兩次實驗研究并予以闡述。

研究過程

1.研究目的與方法

本研究以義務(wù)教育數(shù)學(xué)教科書五年級下冊“長方體體積的計算”一課為例，通過對比學(xué)具操作輔助教學(xué)和智能技術(shù)輔助教學(xué)發(fā)現(xiàn)，在這兩種不同條件下，學(xué)生對長方體體積與它的長、寬、高之間的關(guān)系理解方面所達(dá)到的效果有差異，進(jìn)一步分析智能技術(shù)在助力學(xué)生學(xué)習(xí)、突破教學(xué)難點方面的效果。

筆者采取對比教學(xué)，在五年級一個班中用學(xué)具輔助教學(xué)，在另一個班用智能技術(shù)輔助教學(xué)。

2.教學(xué)實施

（1）做好實驗前的測試

實驗前我對兩個班的學(xué)生進(jìn)行了40分鐘的能力測試。測試內(nèi)容：概念、四則運算、幾何知識、應(yīng)用題。測試能力：觀察能力、邏輯思維能力、計算機能力、空間想像力、解決問題能力、操作技能。通過測試，可以準(zhǔn)確地得出：兩個班學(xué)生的知識基礎(chǔ)、能力水平基本持平。

（2）學(xué)具操作實踐

教師設(shè)計兩次擺體積單位的活動，第一次擺一擺是用12個1立方厘米的小正方體拼擺一個長方體，學(xué)生呈現(xiàn)四種不同的擺法（圖1）。教師使學(xué)生明確：一排擺幾個小正方體它的長就是幾，擺幾排寬就是幾，擺幾層高就是幾，長方體里面有多少個小正方體它的體積就是多少。

第二次擺一擺是任意拼擺一個長方體，邊擺邊思考：你擺的長方體的體積是多少？它的長、寬、高各是幾？學(xué)生呈現(xiàn)各種擺法。通過交流研討，學(xué)生感悟到長方體的體積與它的長、寬、高之間的關(guān)系，長方體的體積正好等于它的長、寬、高的乘積。

（3）課后測試

課后，筆者及時對學(xué)生進(jìn)行了后測，后測題目如下。

題1.計算下圖的體積（圖2）。

題2.一個長方體水箱的體積是10立方米，它的長是5米，寬是2米，高是多少米？

題3.一個棱長6厘米的正方體木塊可以切成多少個棱長是2厘米的小正方體木塊？

題4.問答題：為什么長方體的體積等于長×寬×高？

學(xué)具操作測試結(jié)果見表1。

對于題目4，有6人畫擺小正方體圖的；有3人用語言敘述的基本正確；39人表述基本不正確；有2人未作答，正確率為18%。

針對以上學(xué)具操作實踐，筆者自主反思如下優(yōu)勢與不足。

優(yōu)勢在于，采用學(xué)具操作，在學(xué)生腦中建立形成了一個真實的立體圖，很容易建立實物立體空間感。

不足之處：①用1立方厘米的小正方體擺長方體，在操作過程中學(xué)具小非常不容易擺齊，浪費了很多時間。50名學(xué)生全部完成用了6分鐘。

②用實物拼擺是一個堆積的過程，是一個從局部到整體的過程，不容易使學(xué)生在擺的過程中自覺地建立起長方體的長、寬、高與小正方體個數(shù)的關(guān)系。長方體的體積與它的長、寬、高之間的關(guān)系是在老師的引導(dǎo)下通過觀察數(shù)據(jù)得到的，不利于學(xué)生對長方體體積公式的理解。

（4）智能技術(shù)輔助操作實踐

為了清楚地了解不同的教學(xué)手段所達(dá)到的效果到底如何，筆者又進(jìn)行了智能技術(shù)輔助操作的實驗。

借助智能技術(shù)平臺“擺一擺”程序1，學(xué)生通過拖動1立方厘米的體積單位，計量長方體的體積（圖3）。操作活動使學(xué)生明確：長方體里面擺了多少個1立方米的小正方體，它的體積就是多少。

再借智能技術(shù)平臺“擺一擺”程序2，學(xué)生根據(jù)自己的理解采用不同的方法測量長方體的體積。學(xué)生出現(xiàn)如下三種擺法（圖4）。

交流研討中，學(xué)生明確：長方體的長是幾，一排就能擺幾個體積單位，寬是幾，就能擺幾排，高是幾，就能擺幾層。長×寬×高就能算出這個長方體里面一共有多少個體積單位，有多少個這樣的體積單位它的體積就是多少。

課后我也及時對學(xué)生進(jìn)行了后測，后測題同上（和采用學(xué)具操作的測試題是同一份）。測試結(jié)果見表2。

對于題目4，學(xué)生有畫擺小正方體圖的，有用語言敘述的，大多數(shù)學(xué)生敘述得不準(zhǔn)確，但從敘述中可以看出他們頭腦中有擺小塊的意思。表述基本正確的有45人，正確率達(dá)到了90%。

針對以上多媒體智能技術(shù)輔助操作實踐，筆者自主反思如下優(yōu)勢與不足。

優(yōu)勢：①在平臺上操作24個小正方體，50名學(xué)生全部完成僅用了3分鐘，節(jié)省了一定的時間。②學(xué)生通過拖動小正方體來計量大長方體的體積。在這一過程中，信息技術(shù)充分發(fā)揮自身的直觀性、生動性、交互性的特點，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，使學(xué)生始終能興趣盎然地投入自主探索的活動中。③智能技術(shù)助力學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生想到哪，技術(shù)支持就到哪里，技術(shù)支持緊跟學(xué)生的思考前行。學(xué)生能夠在智能技術(shù)支持下自主選擇測量方法，直觀、形象的視覺呈現(xiàn)促使學(xué)生深化理解，更好地建構(gòu)長方體體積與它的長、寬、高之間的關(guān)系，發(fā)展空間觀念。

信息技術(shù)可以實現(xiàn)從整體到局部的過程，即在計算機上提供長方體框架圖以及若干個同樣大小的小正方體，讓學(xué)生通過拖動小正方體來計量大長方體的體積，這是學(xué)具操作無法實現(xiàn)的，這樣突出體現(xiàn)了測量的思想方法。同樣是擺，但這次的擺其實就是在測量。這樣很容易使學(xué)生自主建立長方體的長是幾，一排就能擺幾個體積單位，寬是幾就能擺幾排，高是幾就能擺幾層。這有助于學(xué)生理解長方體的體積與長方體長、寬、高之間的關(guān)系。

不足之處是，平臺操作與實物操作還是有本質(zhì)區(qū)別的。信息化學(xué)習(xí)環(huán)境畢竟是虛擬的立體圖，和實物立體圖還是有差別的，學(xué)生還是缺乏一定的實物立體感。

研究啟示

1.整體把握教材，以度量為核心深入知識本質(zhì)

課本上的活動設(shè)計是用體積單位堆積長方體，再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生通過觀察堆積拼擺的長方體的長、寬、高，找到長方體的體積單位個數(shù)與其長、寬、高之間的關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)出長方體體積的計算公式。這樣的活動缺乏學(xué)生主動探究的意識，缺乏學(xué)生感悟的過程，不利于學(xué)生理解長方體體積公式。而借助信息技術(shù)設(shè)計測量活動，智能技術(shù)的強交互性融入長方體體積探究活動，實現(xiàn)技術(shù)跟著學(xué)生思維走的學(xué)習(xí)樣態(tài)，有效地突破了本課的教學(xué)難點。給學(xué)生提供一個長方體框架和若干個1立方厘米的體積單位，學(xué)生通過拖動體積單位進(jìn)行測量，直觀形象的動態(tài)設(shè)計，促使學(xué)生主動探究，積極思考長方體的體積單位個數(shù)與其長、寬、高之間的關(guān)系，從而使學(xué)生深刻地理解長方體體積與長、寬、高之間的關(guān)系，很好地突出了度量的方法。這種由一個標(biāo)準(zhǔn)去測量的方法是非常重要的，這是學(xué)具操作無法實現(xiàn)的。給測量的方法以中心的地位，從而促進(jìn)學(xué)生建立良好的知識體系，為后續(xù)學(xué)生研究圓的面積、圓柱與圓錐的體積奠定知識基礎(chǔ)，提供研究方法的支撐。

2.借助智能技術(shù)，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解

“長方體體積的計算”是整個小學(xué)數(shù)學(xué)“圖形與幾何”領(lǐng)域?qū)W習(xí)的重點內(nèi)容。理解長方體公式的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的教學(xué)重點，也是教學(xué)難點。長方體體積公式是體積公式中的原始概念，學(xué)生可以借鑒的材料比較少。因此，學(xué)生難于理解長方體體積公式的推導(dǎo)過程。采用學(xué)具操作主要是通過擺體積單位形成長方體，并綜合幾次實驗的結(jié)果，讓學(xué)生通過觀察數(shù)據(jù)得出長方體體積與長方體長、寬、高之間的關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)長方體體積公式。由于采用實物拼擺，無法透視，很難讓學(xué)生理解長方體體積與長、寬、高之間的關(guān)系。這種教學(xué)手段使學(xué)生只知道體積公式是什么，卻不能說出為什么，學(xué)生對公式的理解具有一定的局限性。借助智能技術(shù)輔助教學(xué)，交互式教學(xué)平臺融入學(xué)生測量長方體的活動，助力學(xué)生自主探究，提升學(xué)生思維能力。智能技術(shù)專為測量活動設(shè)計了既清晰又豐富的操作界面，學(xué)生在自主操作中明確地認(rèn)識到：長方體的長是幾，一排就能擺幾個體積單位，寬是幾就能擺幾排，高是幾就能擺幾層。這種形象的動態(tài)演示并配合教師適當(dāng)?shù)狞c評，把長方體拼拆的全過程透視地展現(xiàn)給學(xué)生，充分展示了公式的推導(dǎo)過程，有效地激發(fā)了學(xué)生探究新知識的興趣，使教與學(xué)充滿了生機，使學(xué)生學(xué)得主動，加深了學(xué)生對知識的理解。

綜上所述，我們不難看出信息技術(shù)為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了一種全新的學(xué)習(xí)場景。借助人工智能構(gòu)建互動平臺，徹底改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，改變了學(xué)生跟著課件走的被動接受現(xiàn)象，充分發(fā)揮學(xué)生的主體能動性，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個能夠展現(xiàn)自我的空間，并在遇到困難時被系統(tǒng)自動感知，一定程度由系統(tǒng)自動對學(xué)生進(jìn)行提示或校正，很好地突破了教學(xué)中的難點，實現(xiàn)了先進(jìn)的教育理念與現(xiàn)代化教學(xué)手段的完美融合。

作者單位：北京市昌平區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校