摘要：本文围绕 AI 辅助下的小学数学问题解决能力培养展开研究，分析当前小学数学问题解决能力培养的现状与不足，探讨 AI 技术在其中的应用价值与优势，提出基于 AI的小学数学问题解决能力培养策略，明确相关保障措施，并对未来发展趋势进行展望，旨在为提升小学生数学问题解决能力提供理论参考与实践方向，推动小学数学教学质量的进一步提升。

关键词：AI 辅助；小学数学；问题解决能力；教学培养

引言

随着信息技术的飞速发展，AI 技术在教育领域的应用日益广泛，为学科教学带来了新的机遇与挑战。数学问题解决能力是小学数学教学的核心目标之一，直接影响学生数学思维的发展与数学素养的提升。当前，传统小学数学教学在培养学生问题解决能力方面存在诸多局限，如教学方法单一、难以满足学生个性化需求等。在此背景下，将 AI 技术融入小学数学教学，探索其在学生问题解决能力培养中的应用路径，具有重要的现实意义。本文以此为出发点，深入研究 AI 辅助下小学数学问题解决能力培养的相关内容，以期为小学数学教学改革提供新的思路。

一、当前小学数学问题解决能力培养的现状

（一）教学方法传统固化

在小学数学课堂教学实践中仍然存在一些误区： 如有些教师还在沿袭传统“满堂灌”的教法模式 ; 重视的是让学生掌握一定的数学基础知识、基本技能，而忽视了对学生的数学应用意识及运用所学的知识进行简单地解释说明、提出假设以及验证猜想等思维过程的设计等等。教师常常把大量的时间花在例题的教学上面，并且是照本宣科，机械模仿，这样既不利于发展学生的逻辑推理能力和创造性思维的发展，也不利于提高学生的综合素质。这样的结果就是使大多数的学生习惯性地听老师上课 ， 自己不动脑筋去想，从而失去了发现问题的机会，更不用说能提出问题并尝试着去解决了。

（二）学生个性化需求难以满足

由于学生的基础不同，在解题的过程中所遇到的问题和困难也不尽相同 ， 因此他们在解决问题时的要求也是不同的。但是传统的课堂教学很难根据每一个学生的特点来设计适合他们的教学内容及方法，通常都是采取“齐步走”的策略进行教学，这导致了对于那些基础较差的同学来说上课听不懂，没有提高自己解答问题的能力 ; 而对于一些成绩较好的同学而言课堂上又显得过于简单，得不到更好的发展机会的情况发生。

（三）评价方式单一局限

目前针对小学生的数学问题解决能力的评价主要通过纸笔测试来完成 ， 而且只是关注到学生解决问题的结果上 ， 而没有涉及到学生如何解决问题的过程中表现出来的思维品质以及创新意识等 ; 这样的评价只注重了解决问题的能力本身，并且过于强调“唯一”的正确答案，忽略了问题解决过程中所体现出来的问题分析与转化能力、批判性思维、合作精神及创新能力等重要素质的发展状况。这样一种片面的评价体系显然不能客观地反映出小学生的实际问题解决能力水平和发展趋势，更不利于促进学生积极投入问题解决活动之中去。

二、AI 技术在小学数学问题解决能力培养中的优势

（一）实现个性化教学

AI 技术能够通过智能学习平台收集学生的学习数据，包括课堂表现、作业完成情况、测试成绩等，利用大数据分析技术精准把握每个学生的数学基础、学习特点和问题解决能力短板。基于分析结果，AI 系统可以为学生推送个性化的学习资源和问题解决任务，如针对基础薄弱学生推送基础题型和解题思路指导，为学有余力的学生推送拓展性问题，满足不同学生的个性化学习需求。

（二）丰富教学方法与形式

人工智能技术为小学数学课堂教学提供了丰富的辅助性教学手段及素材，包括 ： 虚拟仿真实验环境 ; 交互式数学小游戏 ; 智能型解题辅导系统等等。利用上述教学手段及素材可把一些枯燥乏味的数学概念转变成形象生动的教学内容，调动学生的积极性，在快乐的气氛下参与到解决问题的过程中去。比如，借助于虚拟仿真实验环境，使学生体验到“数形结合”思想的重要性，并且逐步培养学生从具体情境出发，应用数学知识分析并解决现实生活中有关的实际问题的能力。

（三）实时反馈与指导

通过 AI 智能学习系统的应用，在线对学生解答题目过程的监控、评价与反馈功能，使得教师能够随时掌握学生的学习情况并给予必要的辅导 ; 当学生出现解题障碍的时候在线作业平台能够给出相应的引导或提示信息 ， 使学生迅速理顺思维脉络从而获得正确的解法 ： 另外 ，AI 智能学习系统还能够根据答题情况自动评判答案并对错因进行细致入微的剖析，指出学生出错的原因所在，让其有针对性的改正自己的不足之处以达到提高的目的。

三、AI 辅助下小学数学问题解决能力的培养策略

（一）构建 AI 个性化学习路径

教师应该利用好人工智能技术，在明确的教学目标、学情的基础上，和 AI 系统共同合作生成适合学生的个性化数学问题解决学习路线 ： 借助于人工智能系统的测试功能 ，对不同层次的学生的数学问题解决能力进行测查 ; 依据不同的能力层级 ， 给每个学生设置阶段性的发展目标及相应的问题解决任务 ; 基于学习过程中的反馈信息 （ 包括学生完成情况以及所花费的时间等 ）， 适时地调节学习路径或学习内容的难易程度 ， 保证每一个学生都在适合自己发展的空间内不断地提高自己的数学问题解决能力。

（二）利用 AI 创设问题解决情境

通过 AI 技术营造丰富的数学问题解决情境，把数学问题融入到生活中去，在一定的环境氛围下使学生感受到数学就在身边 ， 并能主动地参与活动来寻求解答 ; 比如 ： 利用人工智能虚拟仿真的手段构建出一些诸如购物情景、旅游观光、工程建设等问题解决的生活背景，让学习者置身于这些环境中去寻找问题，提出问题并通过自己的思考得出答案，这样不仅能让学习者学会如何处理现实中的各种事物，而且还能提高其自主探索的能力及解决问题的意识。

（三）借助 AI 开展合作探究学习

将人工智能智能协作平台应用于学生的小组合作探究性学习活动中 ： 首先 ， 基于人工智能技术构建一个智能协作平台，在平台上对不同小组的学生布置具有一定难度的问题解决类的学习任务; 其次，借助于智能协作平台提供的交互式界面以及相应的协作环境（ 包括文字编辑器、电子白板、语音聊天室、即时消息系统及虚拟现实实验室 ） 来实现学生之间的信息交换与知识分享 ; 最后，通过这些方式使得学生能够在合作中相互帮助，一起完成教师所给定的任务，从而提高他们解决问题的能力的同时还培养学生团结协作的精神。

四、AI 辅助下小学数学问题解决能力培养的保障措施

（一）提升教师 AI 应用能力

AI 辅助学习过程中 ， 最直接参与的是教师角色 ， 因此教师的 AI 技术应用水平也决定着 AI 辅助教学生效与否的关键因素之一。学校可以组织对小数老师进行 AI 技术相关的培训工作，并且根据实际情况选择性地加入一些课程设计和系统操作的相关知识的学习，比如 ：AI 教学相关软件的操作流程 ; 利用数据处理的方式去完成数据分析 ; 以及如何制定一个科学合理的 AI 辅助教学计划等，使得老师们能够真正熟悉并了解 AI 技术在数学学科中具体的应用情况及方式。与此同时，在校内也可以提倡老师们多多开展关于AI教育的研究活动，从实际出发探究出将 AI 技术和培养学生解决问题的能力相结合的具体办法和措施。

（二）完善 AI 教学资源建设

优质的 AI 辅助教学资源是开展基于 AI 的小学数学问题解决能力培养的前提条件。因此，一方面要加大投资力度，由政府及各级各类学校聘请专业的技术人员来设计制作出适合于小学生学习特点的能够有效提高其解决问题的能力的教学素材（ 例如： 智能习题集、虚拟教室环境以及交互式教学课件等等）; 另一方面还要搭建一个教育资源信息交流与分享的公共平台，在这个平台上汇集各地区优秀的 AI 教学资源并进行有效的整合以供广大一线教师使用。这样不仅便于优质 AI 教学资源的有效利用 ， 还利于对这些优秀资源的维护更新工作得以顺利地展开，并最终使得师生共同受益。

（三）加强学生信息素养培养

AI 辅助下的教学情境下学生的信息化素养对学生能否有效的借助于人工智能技术进行学习以及解决问题具有直接的影响作用 ， 因此需要对小学生进行相应的信息化素养的教育与培训。为此，在 AI 辅助教学环境中教师可以充分利用现有的网络环境条件来实施相应的小学数学信息化素养的教育教学活动，并且将相关的内容渗透到日常的教学活动中去 ; 同时，还可以组织一些相关的以“AI”为主题的实践活动，如 ：“如何借助于‘AI’来进行自主探究性学习”、“如何借助于‘AI’解决生活中的实际问题”，等等这些实践性的教学活动能够有效提升学生的信息意识，促进学生主动适应社会发展的要求，形成良好的数字化生存习惯和积极的学习态度，从而逐步养成终身学习的愿望及具备终生学习的基本技能和方法等 ; 此外，还需要注重引导学生掌握必要的知识和基本的操作技能，使他们能熟练地使用计算机软件系统 （ 例如 ：Word 文档编辑器 ） 来完成简单的文字录入工作并保存为电子版文件以便日后调阅 ; 另外还应该加强对小学生互联网道德观念的教育和引导，让他们学会合理合法的在网上查找资料或浏览网页内容并且要遵守国家的相关法律法规和社会公德的要求 ; 最后还要鼓励和支持学生积极探索如何有效地借助于人工智能技术帮助自己更好地理解和掌握所学的知识点并将之灵活应用于生活中去解决遇到的各种难题等问题上。

五、AI 辅助下小学数学问题解决能力培养的未来发展趋势

（一）AI 技术与教学深度融合

从长远来看 ， 随着人工智能技术的发展 ，AI 系统将会逐步参与到小学生的日常学习中来 ， 甚至会逐渐取代教师的部分职能 ， 深入到整个课堂教学过程中去 ， 真正地参与课堂的教学环节当中。也就是说 ，AI 可以基于当前所学知识或相关知识点 ， 进行课前问题分析并生成相应的教学计划 ; 依据教学目标及任务要求选择合适的资源库 ， 按照一定的逻辑关系组织成适合小学生认知特点的教学材料，并且对每种素材设置不同的呈现方式 （ 如动画演示 ）; 当学生遇到不懂的知识点时 （AI 可以通过大数据统计出哪些是难点 ）， 自动给予帮助或者提示等。通过这样的智能支持手段 ， 使得每个学生都能得到个性化的教学辅导，从而提高他们解决问题的能力。

（二）注重核心素养导向的培养

伴随新一轮基础教育教学改革的发展 ， 小学数学课堂教学中对小学生的核心素养的关注度会越来越高 ，AI 辅助下培养学生数学问题解决能力的教学也将会从传统的单纯强调知识与技能的学习向基于学生发展为核心素养的提高转变 ; 在此过程中 ， 人工智能系统除了能够帮助教师完成一些机械性的工作之外，在培养学生解决问题的能力时还应该更多地考虑如何更好地对学生进行启发式引导 ， 从而实现“教”、“学”的目的，并且应致力于培养学生形成良好的数学思维方式以及独立思考、勇于探索等创新能力及团队协作的精神品质，因此可以为不同阶段的学生提供多样化的问题解决任务和评价方式来全面提升他们的综合素养水平。

（三）家校协同共育模式的完善

展望未来 ， 随着人工智能技术的发展 ，AI 平台将会给家校协同共育带来更加便利、高效的平台及工具 ： 一方面通过 AI 平台可以实现学校端向家庭端推送学生在校期间关于数学学科知识掌握程度以及学生的“三能”（ 即提出问题的能力、分析问题的能力和解决问题的能力 ） 发展的相关数据信息 ; 另一方面也可以使家长能够及时地获得孩子在学校中数学学科方面的问题解决的相关数据反馈，并且通过AI 系统中的“智慧课堂”， 可随时联系到老师并与其就孩子的具体情况展开进一步探讨与交流协商 ， 从而有针对性地对孩子的数学问题解决学习做出合理安排或规划出更为适宜的家庭教育模式。此外 ， 基于大数据挖掘算法构建的智能人机交互界面也可针对不同阶段的学生特点为其匹配相应的适合其自身发展水平的教学视频等教育资源以辅助家庭教育活动的有效实施， 最终达到“家- 校”协同共育的效果。

结束语

AI 技术为小学数学问题解决能力培养带来了新的机遇，其在实现个性化教学、丰富教学方法、提供实时反馈等方面具有显著优势。通过构建个性化学习路径、创设问题解决情境、开展合作探究学习等策略，结合提升教师 AI 应用能力、完善教学资源建设、加强学生信息素养培养等保障措施，能够有效提升 AI 辅助下小学数学问题解决能力培养的效果。未来，随着 AI 技术的不断发展和教育理念的持续更新，AI 辅助小学数学问题解决能力培养将朝着更深度融合、更注重核心素养、更完善家校协同的方向发展，为小学生数学素养的提升和全面发展奠定坚实基础。在实际应用过程中，还需不断探索和实践，解决可能出现的问题，让 AI 技术更好地服务于小学数学教育教学。

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作者简介： （1972-），女，汉 ，本科，中小学高级教师，研究方向：小学数学教学研究。