在科技高速发展的当下，人工智能（AI）技术深度融入教育领域，推动着教学模式的变革。小学数学在培养学生逻辑思维、运算能力等核心素养方面意义重大。以人教版四年级数学教学为例，传统课堂互动模式存在参与度不均衡、形式单一等局限，难以满足核心素养培养的需求，而 AI 技术凭借数据分析、智能反馈和沉浸式场景构建等优势，为创新课堂互动模式提供了新路径。本文聚焦核心素养培养导向，探讨 AI 技术在课前预习、课堂教学、课后复习等环节的应用实践。通过 AI 教育平台的个性化任务推送、智能分组讨论、VR/AR 虚拟场景交互及实时数据反馈等功能，构建多层次互动体系，旨在解决传统教学中存在的问题。研究表明，AI 技术不仅能提高学生的学习兴趣和课堂参与度，而且能通过精准化教学和沉浸式体验，助力数感、空间观念、数据分析等核心素养的培养，为小学数学教学改革提供可借鉴的实践范式。
一、AI 技术应用于小学数学课堂互动模式创新的必要性
（一）传统课堂互动模式的局限性
传统的小学数学课堂互动多以教师提问、学生回答或者小组讨论的形式展开。如讲解“四则运算”章节时，教师往往按照教材顺序先讲解运算规则，然后通过提问检验学生的理解程度。这种互动方式存在明显不足，一方面，教师难以顾及每个学生的学习进度和理解能力，部分学习能力较弱的学生在课堂上不敢主动发言，导致互动参与度失衡；另一方面，互动形式较为单一，缺乏趣味性和吸引力，难以激发学生的学习兴趣，无法满足学生多样化的学习需求，不利于学生核心素养的提升。
（二）核心素养培养的需求
小学数学核心素养涵盖数感、符号意识、空间观念、几何直观、数据分析观念、运算能力、推理能力和模型思想等多个方面。在人教版四年级数学教材中，“位置与方向”章节着重培养学生的空间观念，“平均数与条形统计图”章节着重培养数据分析观念。传统的课堂互动模式在核心素养培养方面存在一定的局限性，而AI技术具有强大的数据分析、智能反馈和个性化学习支持等功能，能够为学生提供更加丰富、多元的互动学习体验，助力学生核心素养的培养，适应新时代教育发展的需求。
（三）AI技术的教育价值
AI 技术可以通过对学生学习数据的收集和分析，精准了解每个学生的学习特点、知识掌握程度和学习进度。例如，利用 AI 学习平台记录学生在做练习题时的答题时间、正确率、错误类型等数据，为教师制定个性化教学方案提供依据。同时，AI 技术还能通过智能辅导系统，为学生提供即时的解答和指导，实现“一对一”的教学服务，弥补传统课堂教学中难以满足学生个性化需求的不足。此外，AI技术还可以借助虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术，将抽象的数学知识转化为直观、生动的学习内容，丰富学生的学习体验，提升学习效果。
二、AI 技术驱动下小学数学课堂互动模式的创新实践——以人教版四年级为例
（一）课前预习互动创新
在人教版四年级数学“角的度量”这一章节的教学中，教师可以利用 AI 教育平台为学生推送预习任务。AI平台会根据学生以往的学习数据，为不同学习能力的学生推送不同难度层次的预习资料，如基础薄弱的学生可以收到关于角的基本概念、角的分类等简单易懂的动画视频和基础练习题；而学习能力较强的学生则会收到关于角在生活中的复杂应用、角与几何图形关系的拓展资料和进阶练习题。
在完成预习任务的过程中，学生遇到问题可以通过平台的智能问答系统即时获取解答。同时，学生的预习情况，包括观看视频的时长、练习题的完成情况等数据都会被平台记录并反馈给教师。教师通过分析这些数据，能精准把握学生对新知识的掌握程度和困惑点，从而在课堂教学中进行有针对性的讲解和互动，实现精准教学。例如，教师发现大部分学生对角的度量方法存在疑惑，就可以在课堂上重点讲解量角器的使用方法，并设计更多针对性的互动练习。
（二）课堂教学互动创新
1. 智能分组互动
在学习“运算定律”章节时，教师可以利用 AI 技术的智能分组功能，根据学生的学习成绩、学习能力、性格特点等多维数据，将学生分成不同的学习小组。每个小组的成员在学习能力上形成梯度，便于在小组讨论和合作学习中相互帮助、相互启发。
在课堂上，教师提出问题，如“如何运用乘法分配律简便计算复杂的算式”，让各小组展开讨论。AI系统可以实时记录每个小组的讨论过程和发言情况，并通过语音识别技术将学生的发言转化为文字，方便教师查看。同时，AI 系统还能对小组讨论的质量进行分析和评价，如讨论的深度、成员的参与度等，并及时反馈给教师。教师根据反馈结果对讨论不充分的小组给予引导和提示，提升小组互动的有效性。通过这种智能分组互动方式，不仅提高了学生的合作学习能力，还培养了学生的沟通交流和团队协作能力。
2. 虚拟场景互动
借助VR、AR技术，在“观察物体”章节的教学中，为学生创建虚拟的立体空间场景。学生佩戴 VR设备后，仿佛置身于一个由各种立体图形组成的空间中，可以从不同角度观察物体的形状和特征。例如，学生可以围绕一个正方体模型进行360度旋转观察，清晰地看到正方体每个面的形状和相对位置关系；通过 AR 技术，将教材中的平面图形转化为立体图形呈现在现实环境中，学生可以用手指触摸、移动立体图形，更直观地感受图形的变化。
在虚拟场景中，AI 系统会根据学生的操作和观察情况，适时提出问题，如“从上面观察这个三棱柱，你能看到几个面？”“如果将这个长方体沿着某条棱展开，会得到怎样的平面图形？”学生通过与虚拟场景的互动回答问题，AI系统即时给予评价和反馈，帮助学生深化对知识的理解。这种虚拟场景互动模式，将抽象的空间观念转化为具体的、可操作的学习体验，极大地强化了学生的空间观念和几何直观核心素养。
3. 实时反馈互动
在课堂练习环节，学生通过电子设备完成练习题。AI 系统能够实时批改学生的答案，并针对学生的错误进行详细解析。例如，在“小数的加减法”练习中，学生提交答案后，系统立刻判断答案是否正确，如果错误，会指出错误原因，如小数点对齐错误、计算错误等，并提供正确的解题思路和步骤。
教师可以通过系统后台实时查看全班学生的答题情况统计数据，如每道题的正确率、错误类型分布等。根据这些数据，教师能够迅速了解学生对知识的掌握情况，针对普遍存在的问题进行集中讲解和强化训练。同时，对于个别学生的特殊问题，教师可以进行单独辅导，实现精准的个性化教学。这种实时反馈互动模式，提高了课堂练习的效率，及时解决了学生的学习问题，增强了学生的学习信心和运算能力。
（三）课后复习互动创新
AI学习平台为学生推送个性化的课后复习资料和练习题。根据学生在课堂学习和作业中的表现，平台会分析出学生知识的薄弱环节，针对性地推送复习内容。例如，在“三角形”章节中，对三角形分类和内角和知识掌握不扎实的学生，平台会推送关于三角形分类标准的详细讲解视频、内角和定理的推导过程动画，以及相关的练习题。
学生在完成复习任务后，可以通过平台与教师或同学进行在线交流和讨论。教师也可以在平台上发起话题，如“你在生活中还发现哪些地方应用到了三角形的稳定性？”鼓励学生分享自己的发现和想法。此外，AI还可以提供智能错题本功能，自动整理学生在学习过程中出现的错题，并分析错题原因，生成错题复习计划，帮助学生有针对性地进行复习巩固，培养学生的自主学习能力和反思总结能力。
三、AI 技术驱动下小学数学课堂互动模式创新的成效
（一）学生学习兴趣和参与度显著提高
通过引入 AI 技术创新课堂互动模式，数学课堂变得更加生动有趣、丰富多彩。虚拟场景互动让学生仿佛进入了一个神奇的数学世界，智能分组互动和实时反馈互动激发了学生的竞争意识和求知欲。学生不再被动接受知识，而是积极主动参与课堂互动。采用新的互动模式后，课堂上学生主动发言的次数比传统课堂翻了一番。关于学生学习数学的兴趣度调查显示，喜欢数学的学生比例从原来的65%提升到了85%。
（二）学生的核心素养得到有效培养
在 AI 技术的支持下，学生的空间观念、数据分析、运算能力、推理能力等核心素养都有了明显的提升。以“平均数与条形统计图”章节学习为例，通过 AI 平台提供的大量实际数据案例和分析工具，学生能够更加熟练地收集、整理和分析数据，制作出准确、美观的条形统计图，并能根据统计图进行合理的数据分析和预测，观念意识得到了有效培养。在“运算定律”的学习中，智能分组互动和实时反馈互动帮助学生更好地理解和运用运算定律进行简便运算，运算能力和推理能力也得到了显著提高。在期末测试中，采用新互动模式班级的学生在涉及核心素养考查的题目上，平均得分比传统教学班级高出10~15分。
（三）教师教学效率和质量提高
AI技术为教师提供了丰富的教学资源和精准的教学数据支持。教师通过分析学生的学习数据，能够更准确地把握教学重点和难点，制定更加科学合理的教学计划。在课堂教学中，AI 系统的实时反馈功能让教师能够及时调整教学策略，提高教学的针对性和有效性。同时，AI 技术还承担了部分作业批改、辅导答疑等任务，减轻了教师的工作负担，使教师能够将更多的时间和精力投入到教学设计和学生个性化指导中。据教师反馈，采用新的互动模式后，备课时间平均减少了 20%，而教学质量却有了明显提高，学生对知识的掌握程度和应用能力都有了很大进步。
四、AI 技术驱动下小学数学课堂互动模式创新的问题及解决对策
（一）存在的问题
1. 技术设备和资源不足。部分学校由于资金限制，无法配备足够的AI设备，如VR设备、智能学习终端等，导致一些创新的互动模式无法开展。同时，优质的AI 教育资源相对匮乏，适合人教版小学数学教学的个性化学习资源数量有限，且资源的更新速度较慢。
2. 教师技术应用能力有待提高。虽然AI技术在教育领域的应用逐渐普及，但仍有部分教师对 AI 技术的操作和应用不够熟练，不能充分发挥 AI 技术在课堂互动中的优势。一些教师在使用 AI 平台进行教学时，部分教师仅仅将其作为展示教学内容的工具，未能深入挖掘其互动功能和数据分析价值。
3. 学生过度依赖技术。在使用AI技术进行学习的过程中，部分学生存在过度依赖智能设备和系统的现象。例如，在完成作业时，直接通过AI问答系统获取答案，而没有经过自己的独立思考；在复习时，完全依赖智能错题本，缺乏自主整理和总结的能力。
（二）解决对策
1. 加大技术设备投入和资源开发。教育部门和学校应加大对 AI 教育设备的资金投入，逐步完善学校的AI 教学环境，为学生提供更多接触和使用先进技术的机会。同时，鼓励教育机构、教师和企业共同开发优质的AI教育资源，结合人教版教材特点和教学实际需求，制作丰富多样、个性化的学习资源，并建立资源共享平台，实现资源的快速更新和广泛传播。
2. 加强教师培训。开展针对教师的AI技术应用培训活动，培训内容包括AI教育平台的操作使用、数据分析方法、基于AI技术的教学设计等。通过专家讲座、案例分析、实践操作等多种形式，提高教师的技术应用能力和信息化教学水平。同时，建立教师交流学习平台，鼓励教师分享 AI 技术在教学中的成功经验和创新做法，促进教师之间的相互学习和共同提高。
3. 引导学生正确使用技术。在教学过程中，教师要注重引导学生正确使用 AI，培养学生的自主学习能力和独立思考能力。例如，在布置作业时，明确要求学生先独立思考，再使用AI工具进行辅助学习；在使用智能错题本时，引导学生分析错题原因，自主总结解题方法和规律，而不是仅仅依赖系统的提示和解答。同时，加强对学生信息素养的培育，提高学生辨别信息、合理利用信息的能力，避免学生过度依赖技术。
AI技术的发展为小学数学课堂互动模式创新带来了新的机遇。在人教版四年级小学数学教学中，通过在课前预习堂教学和课后复习等环节应用AI技术，创新课堂互动模式，提高学生学习兴趣和参与度、培养学生核心素养、提高教师教学效率和质量等方面取得了显著成效。尽管目前在应用过程中还面临一些问题，但通过加大技术设备投入和资源开发、加强教师培训、引导学生正确使用技术等对策，有望逐步解决这些问题。未来，随着AI技术的不断发展和完善，其在小学数学课堂互动模式创新中的应用将更加广泛和深入，也将为小学数学教学改革和学生核心素养的全面发展提供更强大的支持和保障。
作者：黄修明
作者单位：福建省福清市城关小学
