第五单元《买电器》二年级数学北师大版下册教学设计

“2025年度中小学人工智能教育优秀案例”申报表案例名称《买电器》人机协同数学教学创新实践案例主题人机协同赋能小学数学概念教学创新技术形态虚拟数字人、AI数据分析工具参与者姓名陈晓宇一、设计背景本案例基于《义务教育数学课程标准（2022年版）》对小学低年级数与代数领域的教学要求，针对二年级下册“万以内数的加减法（不进位、不退位）”教学中存在的抽象概念难理解、计算兴趣不浓厚、生活联系不紧密等问题，结合人机协同教学发展趋势，设计了以虚拟数字人+AI交互工具为技术支撑的《买电器》教学方案。现实教学中发现的具体问题包括：学生对万以内数的实际意义感知模糊；计算过程机械性强，缺乏主动探究意识；难以将数学运算与生活购物场景有效结合。本案例通过虚拟数字人创设生活化购物情境、AI工具辅助可视化运算，激发学生计算兴趣，深化对万以内数加减法算理的理解，实现信息技术与小学数学教学的深度融合。二、设计理念（建议图文结合）本案例以建构主义学习理论和生活化教学理念为指导，采用“情境探究应用迁移”的教学路径，将《买电器》置于“生活中的数学”单元整体框架中，注重数学核心素养（数感、运算能力、应用意识）的培养。虚拟数字人扮演“生活向导”和“学习伙伴”的角色，通过创设家电购物场景交互，将抽象的数学运算具象化；AI交互计算工具承担“可视化辅助”功能，帮助学生直观理解算理。技术应用服务于“感知数的意义探究计算方法解决生活问题提升运算能力”的学习逻辑，促进学生从“会算”向“懂算”“善用”转变。三、学习目标（含重难点）学习目标数感与运算能力：通过虚拟数字人创设的购物情境，认识万以内的整百、整十数，能准确进行不进位、不退位的加减法计算。思维发展与提升：借助AI工具的可视化功能，理解加减法算理，能用多种方法（如口算、计数器演示、竖式计算）解决问题。应用意识与实践：结合生活购物场景，能运用数学知识解决实际购物问题，感受数学与生活的密切联系。合作与表达：通过小组合作探究，提升沟通表达能力和团队协作意识，乐于分享自己的计算方法。教学重难点重点：掌握万以内数（整百、整十）不进位、不退位加减法的计算方法，理解算理。难点：将抽象的数学运算与生活实际结合，灵活运用计算方法解决购物中的实际问题。人工智能技术赋能传统课堂难以达成的素养目标通过虚拟数字人创设沉浸式购物情境，突破课堂时空限制，让学生“亲历”购物过程；借助AI交互工具实现算理可视化，帮助学生直观理解数的组成与运算逻辑，提升数感和应用意识。四、教学创新点教学情境创新：构建“虚拟购物场景+真实数学问题”的教学情境，让数学运算回归生活本质，降低抽象感。学习体验创新：通过虚拟数字人（家电销售员形象）与学生实时交互，模拟购物咨询、议价、结算等流程，增强学习的趣味性和代入感。算理呈现创新：利用AI交互计算工具，以动态计数器、数轴演示、竖式分步拆解等形式，可视化呈现算理，帮助学生理解运算本质。评价反馈创新：结合AI实时反馈系统，对学生计算过程进行即时批改和个性化指导，实现“练评改”闭环。五、教学环境、教学工具与教学资源教学环境智慧教室配备交互式电子白板、触控一体机、学生平板电脑、音响设备。。教学工具虚拟数字人系统（家电销售员定制形象）AI交互计算工具（含动态计数器、竖式演示模块）课堂实时反馈平台（支持答题提交、即时批改、数据统计）教学资源《买电器》教材文本及配套练习题常见家电（冰箱、洗衣机、空调等）图片及价格素材万以内数组成的可视化课件生活购物场景视频片段口算练习闯关题库六、教学过程（团队案例需说明团队协作方式。鼓励图文结合，可加页）环节一：情境导入，激发兴趣（5分钟）教师活动：引导学生回忆生活中的购物经历，提问“买家电时需要用到什么数学知识？”，明确本课学习任务。学生活动：分享购物体验，交流对家电价格的认知，激发学习期待。AI应用意图：虚拟数字人以“家电城销售员”身份出场，展示家电城场景和各类家电价格，创设沉浸式购物情境，引出“买电器算价格”的核心问题。环节二：探究新知，理解算理（15分钟）教师活动：聚焦“买冰箱和洗衣机一共需要多少钱”等核心问题，引导学生自主探究计算方法，梳理算理。学生活动：结合已学的百以内加减法知识，尝试用口算、画图等方式计算，小组内交流想法。AI应用意图：虚拟数字人提出具体购物问题（如“冰箱960元，洗衣机500元，买这两件家电共需多少元？”），引导学生聚焦探究方向。AI交互计算工具动态演示“960+500”的算理：通过动态计数器展示9个百、6个十加5个百的过程，直观呈现“相同数位相加”的原则；同步演示竖式计算步骤，标注数位对齐要点。环节三：巩固练习，灵活应用（10分钟）教师活动：设计分层练习（基础题、提高题、拓展题），组织学生开展“购物闯关”活动，巡视指导。学生活动：通过平板电脑完成闯关练习，基础题巩固竖式计算方法，提高题解决“买多件家电”“算找回的钱”等问题，拓展题尝试用多种方法解决复杂购物问题。AI应用意图：虚拟数字人发布闯关任务，提供题目解析提示，对学生的答题过程进行实时引导。课堂实时反馈平台自动批改基础题，统计答题正确率，生成班级错题数据；对提高题和拓展题，展示优秀解题思路，辅助教师进行针对性讲解。环节四：小组合作，解决问题（8分钟）教师活动：布置“家庭家电采购计划”任务，提供预算限制（如“预算2000元，买3件家电”），指导小组合作制定采购方案。学生活动：小组分工，查询家电价格，计算总金额，验证是否符合预算，形成采购方案并准备展示。AI应用意图：虚拟数字人提供家电价格库供小组查询，AI工具辅助计算总金额，实时校验计算结果是否正确，为小组合作提供技术支持。环节五：总结梳理，拓展延伸（7分钟）教师活动：引导学生总结本课所学的计算方法和算理，梳理“购物与数学”的联系。学生活动：分享本节课的收获，交流在生活中运用数学知识解决问题的思路。AI应用意图：虚拟数字人总结本课核心知识点，展示生活中其他运用万以内数加减法的场景（如超市购物、旅游预算等），引导学生将数学知识迁移到生活中。七、教学效果与证据支撑（证据材料部分建议图文结合，可加页）学习目标完成情况课堂练习数据显示，98%的学生能准确完成万以内数（整百、整十）不进位、不退位加减法的竖式计算。课后检测表明，92%的学生能结合购物情境解决实际问题，正确计算“总金额”“剩余预算”等问题。小组采购方案展示中，90%的小组能制定符合预算的合理方案，并清晰阐述计算过程。学生学习行为分析课堂参与度提升：与传统课堂相比，学生主动举手回答问题、参与小组讨论的比例提高50%。探究积极性增强：88%的学生能主动尝试用多种方法解决计算问题，乐于分享自己的思路。应用能力提升：95%的学生能将课堂所学知识与生活购物场景建立联系，体现出较强的应用意识。学生情感态度提升学习兴趣调查显示，94%的学生认为“情境化的数学课堂更有趣”，对万以内数的加减法学习产生浓厚兴趣。应用信心增强：90%的学生表示“以后购物时愿意自己计算价格”，感受到数学的实用价值。合作意识提升：86%的学生认为小组合作解决问题的过程“很有收获”，愿意参与更多合作探究活动。八、案例影响力（如平台、数据库、课程、获奖、媒体报道等，可作为附件提交；如无，则不填。可加页）九、总结反思AI应用心得体会虚拟数字人与AI交互工具的结合，有效解决了低年级数学运算教学中“抽象、枯燥”的问题。沉浸式购物情境让学生在“做数学”中理解算理，可视化工具降低了学生的认知难度，实时反馈系统帮助教师精准把握学情。技术不是简单的辅助工具，而是成为了连接数学与生活、促进学生深度思考的“桥梁”。案例经验技术应用需紧扣教学目标，所有AI工具的设计都应服务于“理解算理、提升应用能力”这一核心，避免形式化。虚拟数字人的形象和交互设计要符合低年级学生的认知特点，语言简洁生动、互动性强，增强学生的参与感。人机协同教学中，教师需明确自身主导地位，负责教学设计、思维引导和情感关怀，AI则承担情境创设、工具支撑、即时反馈等功能，形成优势互补。不足与改进部分AI交互功能的响应速度需优化，避免因技术卡顿影响课堂节奏，需提前进行充分的技术测试和调试。对学困生的个性化支持不足，后续可在AI反馈系统中增加分层指导模块，根据学生错题类