構(gòu)建智能技術(shù)平臺促進學習方式變革

【摘要】數(shù)學課堂是數(shù)學教育的主陣地，要使人人都能獲得良好的數(shù)學教育，不同的人在數(shù)學上得到不同的發(fā)展，需要對課堂教學提質(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)學具輔助教學和多媒體輔助教學兩種不同的學習環(huán)境，通過課堂教學呈現(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生的學習方式，激發(fā)了學生的主體能動性，在一定程度上能更好地突破教學難點，實現(xiàn)先進教育理念與現(xiàn)代化教學手段的完美融合?！娟P(guān)鍵詞】智能技術(shù)；數(shù)學；信息化；學習方式數(shù)學課堂教學是素質(zhì)教育的主要陣地之一。要優(yōu)化課堂教學，使課堂教學高效，使每位學生主動發(fā)展，關(guān)鍵在于教師要有先進的教育理念和現(xiàn)代化的教學手段?！读x務(wù)教育數(shù)學課程標準（2022年版）》教學理念中指出，合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)，提供豐富的學習資源，設(shè)計生動的數(shù)學活動，促進數(shù)學教學方式的變革。隨著智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能技術(shù)輔助教學已深入小學數(shù)學課堂。那么如何發(fā)揮智能技術(shù)輔助教學的優(yōu)勢和特長，充分調(diào)動學生學習的積極性，從而促進學生深入理解新知識，更好地為課堂教學服務(wù)呢？下面結(jié)合“長方體體積的計算”這一課內(nèi)容，就教學手段的使用進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，通過對比學具操作輔助教學和智能技術(shù)輔助教學發(fā)現(xiàn)，在這兩種不同條件下，學生對長方體體積與它的長、寬、高之間的關(guān)系理解方面所達到的效果有差異，進一步分析智能技術(shù)在助力學生學習、突破教學難點方面的效果。筆者采取對比教學，在五年級一個班中用學具輔助教學，在另一個班用智能技術(shù)輔助教學。2.教學實施（1）做好實驗前的測試實驗前我對兩個班的學生進行了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，可以準確地得出：兩個班學生的知識基礎(chǔ)、能力水平基本持平。（2）學具操作實踐教師設(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，學生呈現(xiàn)四種不同的擺法（圖1）。教師使學生明確：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？學生呈現(xiàn)各種擺法。通過交流研討，學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，筆者及時對學生進行了后測，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，采用學具操作，在學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，在操作過程中學具小非常不容易擺齊，浪費了很多時間。50名學生全部完成用了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手段所達到的效果到底如何，筆者又進行了智能技術(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。學生出現(xiàn)如下三種擺法（圖4）。交流研討中，學生明確：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。課后我也及時對學生進行了后測，后測題同上（和采用學具操作的測試題是同一份）。測試結(jié)果見表2。對于題目4，學生有畫擺小正方體圖的，有用語言敘述的，大多數(shù)學生敘述得不準確，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名學生全部完成僅用了3分鐘，節(jié)省了一定的時間。②學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)了學生的興趣，使學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)助力學生學習，學生想到哪，技術(shù)支持就到哪里，技術(shù)支持緊跟學生的思考前行。學生能夠在智能技術(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，讓學生通過拖動小正方體來計量大長方體的體積，這是學具操作無法實現(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。信息化學習環(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，再進一步引導(dǎo)學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，進而推導(dǎo)出長方體體積的計算公式。這樣的活動缺乏學生主動探究的意識，缺乏學生感悟的過程，不利于學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)跟著學生思維走的學習樣態(tài)，有效地突破了本課的教學難點。給學生提供一個長方體框架和若干個1立方厘米的體積單位，學生通過拖動體積單位進行測量，直觀形象的動態(tài)設(shè)計，促使學生主動探究，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。這種由一個標準去測量的方法是非常重要的，這是學具操作無法實現(xiàn)的。給測量的方法以中心的地位，從而促進學生建立良好的知識體系，為后續(xù)學生研究圓的面積、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)，促進學生對知識的理解“長方體體積的計算”是整個小學數(shù)學“圖形與幾何”領(lǐng)域?qū)W習的重點內(nèi)容。理解長方體公式的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的教學重點，也是教學難點。長方體體積公式是體積公式中的原始概念，學生可以借鑒的材料比較少。因此，學生難于理解長方體體積公式的推導(dǎo)過程。采用學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，很難讓學生理解長方體體積與長、寬、高之間的關(guān)系。這種教學手段使學生只知道體積公式是什么，卻不能說出為什么，學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，交互式教學平臺融入學生測量長方體的活動，助力學生自主探究，提升學生思維能力。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，學生在自主操作中明確地認識到：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?shù)狞c評，把長方體拼拆的全過程透視地展現(xiàn)給學生，充分展示了公式的推導(dǎo)過程，有效地激發(fā)了學生探究新知識的興趣，使教與學充滿了生機，使學生學得主動，加深了學生對知識的理