摘要：本文通过理论分析与实证研究，构建了 “AI + 跨学科” 教学模式。生成式人工智能通过个性化学习路径、智能互动与跨学科融合，有效推动了小学数学教学的创新发展。

关键词?：基于生成式人工智能；小学数学跨学科教学设计；实践

引言

在人工智能技术迅猛发展的时代背景下，教育领域正经历着深刻的变革。生成式人工智能凭借其强大的数据处理能力、内容生成能力和情境模拟能力，为教育教学带来了全新的可能性。小学数学作为基础教育阶段的重要学科，不仅承担着培养学生数学基础知识和技能的任务，更需注重学生逻辑思维、创新能力和跨学科素养的提升。然而，传统小学数学教学模式往往存在内容单一、方法固化、跨学科融合不足等问题，难以满足学生多元化发展的需求。因此，探索生成式人工智能在小学数学跨学科教学中的应用，具有重要的理论价值和实践意义。

1 基于生成式人工智能的小学数学跨学科教学设计的重要性

在当今教育多元化与科技飞速发展的时代，基于生成式人工智能的小学数学跨学科教学设计具有不可忽视的重要意义。从学生发展层面看，它能满足学生个性化学习需求。生成式人工智能可依据学生的学习进度、能力水平等生成定制化学习内容，让不同层次的学生都能在适合自己的节奏中探索数学与其他学科的关联，激发学习兴趣与潜能。于知识融合角度，该设计打破了学科壁垒，将数学与科学、艺术等学科有机融合。如在 “统计与植物生长” 教学中，学生用数学统计知识记录植物高度变化，同时理解科学中的生长规律，能更深刻地理解数学知识的广泛应用，提升综合运用多学科知识解决问题的能力，培养跨学科思维。

2 基于生成式人工智能的小学数学跨学科教学设计存在的问题

2.1 生成式人工智能内容准确性与适配性存疑

生成式人工智能虽具备强大的内容生成能力，但在小学数学跨学科教学应用中，其生成内容的准确性与适配性常令人担忧。一方面，由于算法和数据训练的局限性，生成的数学问题或跨学科情境可能存在逻辑错误、知识偏差。例如在融合科学知识的 “浮力与重量计算” 数学应用题中，对浮力原理的表述可能不准确，导致学生获得错误认知。另一方面，它难以精准适配不同地区、不同版本教材以及不同学习水平学生的需求。

2.2 教师技术运用与教学融合能力不足

将生成式人工智能有效融入小学数学跨学科教学，对教师的技术运用和教学融合能力提出了较高要求，然而目前许多教师在这方面存在明显不足。在技术运用上，部分教师对生成式人工智能工具的操作不熟练，不了解其各项功能和使用方法，难以充分利用工具的优势为教学服务。比如，无法精准使用关键词获取 “数学 + 美术” 的跨学科教案，或不能对生成的 “对称图形绘画任务” 进行有效筛选和编辑。

3 基于生成式人工智能的小学数学跨学科教学设计与实践策略

3.1 精准筛选与定制生成内容，贴合教学实际

生成式人工智能能产出海量内容，但并非都适用于小学数学跨学科教学。教师要依据教学目标、学生特点及教材内容，精准筛选和定制生成内容。

案例 1：三年级 “测量与生活中的几何” 跨学科教学（融合数学与美术）。教师向生成式人工智能输入指令：“生成基于校园场景的几何测量任务，包含矩形（教室墙面）、三角形（三角梅盆栽截面）的边长测量，低年级侧重周长计算，高年级增加组合图形（操场跑道）面积计算，且配套简易图形绘画模板，供学生测量后绘制校园几何地图。”

生成内容经教师筛选后，学生分组测量校园物体，记录数据并计算，再用绘画模板创作 “校园几何地图”，实现数学测量与美术创作的融合。

案例 2：四年级 “统计与科学观察” 跨学科教学（融合数学与科学）。教师指令生成式人工智能：“生成‘植物生长统计’任务单，包含每周测量植物高度的记录表、折线统计图绘制模板，以及‘分析生长速度与光照关系’的思考题。” 学生按任务单每周测量绿豆芽高度，用数学知识绘制统计图，同时结合科学知识分析光照对生长的影响，深化跨学科理解。

3.2 加强教师技术培训，提升教学融合能力

教师作为教学活动的组织者和引导者，其运用生成式人工智能的能力直接影响教学效果。学校应开展系统且有针对性的技术培训，帮助教师熟练掌握生成式人工智能工具的操作方法，如如何精准输入 “小学数学 + 传统节日” 的指令获取所需教案，怎样对生成的 “春节红包分配数学问题” 进行编辑和优化。培训中可加入实操演练，如让教师分组用 AI 生成 “端午节包粽子的比例计算” 跨学科素材，并设计教学活动，提升技术与教学的融合能力。

3.3 构建多元评价体系，全面评估学习效果

传统以考试成绩为主的评价方式无法全面反映学生在基于生成式人工智能的小学数学跨学科教学中的学习情况。因此，要构建多元化评价体系，综合考虑学生的知识掌握、能力发展、情感态度等多方面表现。

案例：五年级 “几何与建筑设计” 跨学科教学评价（融合数学与工程）。在知识掌握上，通过笔试考查几何公式应用；在实践能力上，评估学生用 AI 生成的建筑模型图纸，计算房屋占地面积、窗户对称度等；在创新思维上，根据学生设计的 “环保节能小屋” 中数学知识的运用合理性（如采光角度计算）打分；同时结合学生在小组合作中的表现，给出综合评价，全面反映学习效果。

结语​

综上所述，本研究通过实证研究验证了生成式人工智能在小学数学跨学科教学中的有效性和可行性。研究结果表明，生成式人工智能通过提供个性化学习支持、情境模拟与互动体验、跨学科融合与创新等方式，有效提升了学生的数学素养、跨学科思维和创新能力。同时，研究也揭示了生成式人工智能在跨学科教学中面临的挑战和问题，为后续研究提供了参考和借鉴。

参考文献

[1] 基于学科融合的小学数学跨学科教学[J]. 潘登; 王红年. 新课程研究 ,2024(28)

[2] 新课标背景下小学数学跨学科教学实践探索[J]. 徐海燕. 新教育 ,2024(11)

[3] 数学跨学科主题学习实践探究 [J]. 王兴 . 小学教学参考 ,2024(09)