摘要：近年来，人工智能在教学中得到了越来越多的应用。在小学低年级数学中，如何提高小学生的空间思考能力，提高他们的几何直觉水平，是一个非常重要的时期。文章讨论了在小学低年级阶段，运用人工智能技术对图形与几何进行教学优化，并采用了智能的教学手段和个性化的学习方式，提高了学生的学习积极性和有效性。

关键词：AI技术；小学数学；低段数学；图形与几何

引言：在小学阶段，图形与几何是一门非常重要的学科。但是，在小学阶段，依靠静态的教科书和老师的讲述，很难适应小学阶段的学习需要。人工智能的出现为该问题的研究开辟了新的途径。借助虚拟现实、增强现实、适应性等智能教育手段，使学生能够更加直接地对其进行观测与操纵，加深对其认识[1]。

一、基于AI技术的小学低段数学图形与几何教学意义

（一）提升学习兴趣与参与度

通过动态互动的教学方法， AI技术可以提高小学低年级的学生对图形和几何的兴趣。比如，运用增强现实的方法，把二维图形转换成三维图形，让同学们在触摸屏幕的过程中，通过对图形的旋转和分割，对图形的形状有了更直接的认识。在教学过程中，学生在教师的引导下，人工智能的“游戏式”学习模式，如闯关问答、虚拟奖励等，也可以使学生在一种放松的环境中获得知识。

（二）促进个性化学习

AI可以通过对学生的答题准确率和操作时间等进行智能化的分析，从而为他们提供更好的练习方案。比如，针对不同类型的学生，可以针对不同的学员量身定做不同的几何问题：对于具有一定的想象力的学生，可以给出更多的3D图像分割动画；对于基础较差的同学，应注重对图形的周长和面积进行循序渐进的指导。在此基础上进行个性化的学习，既能缓解教师的压力，又能做到因材施教，使每个人都能得到有效的提高。

（三）培养学生空间观念

人工智能可以借助直观的手段将图像变化的全过程进行动态展示，从而培养出对空间的概念，教师通过使用虚拟拼图软件，让同学们自由地进行几何图形的拼接，观察边长和角度的变化对其外形的作用，进而了解其特点和它们之间的联系。此外，人工智能还可以对真实情景进行模拟，使抽象的几何观念形象化，提高了对其的理解。

二、基于AI技术的小学低段数学图形与几何教学策略

（一）加强学生的图形认知

人工智能是近年来兴起的一种新兴的教育技术，它以可视化的方式、互动的工具以及个人的回馈方式，来协助小学阶段的孩子们解决一些抽象的问题。比如，该系统可以实现3D图像的快速转动，并把“立方体扩展图”这样的抽象概念形象化，它可以针对不同的学生的错误，进行有针对性的练习，比如针对“图形分类混淆”的变化训练。

例如，在“认识立体图形”的教学中，教师就可以充分利用AI技术创设真实的教学情境，通过发挥AI技术的立体化再现功能将抽象的图形知识具体化、形象化。首先，教师会提前依据课件设置预习任务清单，让学生根据清单进行有效预习，同时将预习结果提交到学习平台中；其次，教师利用AI助教来分析学生的预习成果并结合预习反馈对学生进行分组。AI助教再根据每个小组的需求和学习能力，投放多个不同的立体图形，让小组学生对该图形进行有效观察，并将观察的情况记录下来，包括从正面、侧面、顶部、底部等多个角度观察出来的形状，甚至还可以通过操作电脑将该图形铺展开、再合起来，这样的一个动态画面既能吸引学生，又能通过AI情境再现将图形知识直观化，从而引导学生去感知立体图形，增强其认知，同时还能进一步培养学生的空间逻辑思维，为后续图形与几何学习奠定基础[2]。

（二）突破几何测量难点

人工智能通过即时的差错分析及模拟的情景来处理小学阶段的"图形测量"问题，如智能尺子工具可自动纠正测量姿势错误，虚拟实验平台则通过模拟操作帮助学生理解易混淆概念，例如"周长"和"面积"。本系统利用数据跟踪功能，向老师呈现出班级学生对课程进度的掌握情况。

在教授“长方形周长计算”课程中，学生们需要到一个由人工智能搭建的虚拟实验室，在使用电子尺进行台面测试时，如果学生没有将"0刻度"对准齐（这是一个普遍的问题），那么系统会控制尺子发出红光并语音提示：“把最左侧的那条直线对准桌子的一角！”当测试结束时，人工智能会产生一个动画示范：用一条彩条沿着桌子的边沿流动，同时展示出“长+宽+长+宽=周长”的运算程序。如果同学们把周长和面积搞混了，那么这个平台就会自动启动"保卫菜园"的游戏，把被野兔吃掉的蔬菜（面积）用篱笆（周长）包围起来，从而加强了概念上的区别。在教师的后台中，可以看到“32%同学周长、面积混乱”的警告，以便对下一节课的重点和难点进行相应的调整。

结论：

综上所述，人工智能辅助技术对小学低年级的图形和几何的教学产生了巨大的影响，采用动态视觉、智能反馈、情景式探索等方法，既提高了学生的空间思考和学习积极性，又为教师们的教学提供了精确的指导。在今后人工智能与教学深度结合的过程中，需要更多地考虑到对技术的适用性，防止过分依靠工具，以培养学生的数学思考能力为主要目的，使其最大程度地发挥其作用。。

参考文献：

[1]黄卓栩.小学低年级段数学“图形与几何”教学策略探究[J].读写算，2024，（34）：73-75.

[2]李青翠.项目式教学在小学高段数学“图形与几何”教学中的应用研究[D].淮北师范大学，2023.