引言

随着义务教育课程改革持续推进，小学数学教学从知识本位转向素养本位，量感是小学数学学科核心素养的重要维度之一，主要是指对事物的可测量属性及大小关系的直观感知能力。在传统课堂中，学生对数量单位及其进率的感知模糊，易出现单位混用、机械记忆等现象，忽视了量感与生活的联系，导致量感建构效果不佳。基于此，本文以“克、千克的认识”为例，探索AI赋能小学数学量感建构的重要价值、实施原则与实践路径，推动人工智能技术真正服务于素养导向的数学教学改革。

数学量感内涵及量感培养的重要价值

（一）新课标下数学量感的核心内涵

《义务教育数学课程标准（2022年版）》明确指出量感主要是指“对事物的可测量属性及大小关系的直观感知”，强调量感是建立在感官体验、生活经验与理性判断基础上的综合素养。小学第二学段（3—4年级）是量感发展的关键期，课标明确要求学生结合生活实际经历测量过程，认识常见长度单位，能进行简单单位换算、合理估测与实测，并在图形认识与测量、主题探究等活动中，逐步形成量感、空间观念和初步的几何直观，积累数学活动经验，发展推理意识与应用意识。

（二）量感培养的重要价值

量感贯穿小学数学学习全过程，覆盖平面与立体图形、货币、时间、长度单位等诸多内容。量感作为核心素养的关键构成，不仅强调知识层面的应用，更强调学生对数学思想方法的感悟与数学活动经验的积累。其重要价值体现在以下方面：

1. 搭建数学与生活的桥梁：引导学生用数学眼光观察生活中的现象，让数学知识从课本走向现实，帮助学生体会数学的实用性与生活化本质。
2. 培养估测能力：培养学生从数量的角度估测事物某种属性的能力，形成先估测、再实测、后对比反思的思维习惯，逐渐摆脱对测量工具的依赖。
3. 夯实素养基础：为后续学习内容做铺垫，促进学生量化思维、理性判断与数学表达能力的协同发展。
4. 促进数学思想的内化：通过丰富的数学活动积累经验，增强学生对数学思想方法的感悟与迁移能力。

AI赋能小学数学量感建构的基本原则

AI赋能量感建构，要避免技术堆砌，不能用虚拟操作替代学生亲身体验。AI的应用应遵循以下原则：

1. 以学生体验为本：充分考虑学生认知发展规律和知识逻辑，引导学生循序渐进地学习量的内容。AI作为辅助支架，用于拓展体验场景、强化感知效果、突破认知难点，避免替代学生的亲身操作体验。
2. 精准切入教学关键节点：教师应在认知冲突、单位辨析、进率理解、估测薄弱等关键节点精准介入，将AI转化为学生的思维支架，帮助学生完成从具象到抽象的转化，化解教学难点，避免无意义的技术使用。
3. 支持个性化学习：依托自然语言处理、情感识别与数据统计功能，AI可精准捕捉学生认知误区与学习节奏，生成分层任务与个性化反馈，破解“一刀切”困境。
4. 坚持人机协同、教师主导：AI承担学情诊断、情境创设、任务生成、即时评价等任务，教师负责教学设计、活动组织与交流引导，实现优势互补，确保量感培养不偏离素养导向。

AI赋能小学数学量感建构的实践路径

以人教版三年级上册“克、千克的认识”为载体

依托AI构建预习诊断—情境体验—任务探究—体系建构四位一体的量感建构路径，全程以学生为中心、以体验为核心、以技术为支撑。

（一）智能预习与前测诊断

学习的本质是认知结构的调整与重构，学生在学习“克、千克”前带有生活经验，这些前概念中既有促进再建构的准确经验，也有可能导致认知障碍的模糊或错误经验。AI通过游戏化预习和数据化前测，能精准诊断前概念并明确教学起点。设计的AI预习任务包括：

• 虚拟掂一掂：在触屏端操作虚拟物品（硬币、橡皮、文具盒、苹果、书包、大米袋），系统通过视觉与体感模拟及数值提示反馈轻重差异，学生判断谁轻谁重，系统记录判断准确率。
• 智能估一估：AI出示生活物品图片，学生选择质量单位，系统实时统计错误类型，如将书包用克作单位、硬币用千克作单位等。
• 家庭实测任务：学生使用家用厨房秤、体重秤测量常见物品并将数据上传至AI平台，系统自动汇总班级测量结果，形成数据报告。
• VR标准感知：观看1克黄豆、1克硬币、1千克盐、1千克苹果的VR视频，直观感受标准质量的大小，初步建立表象。

AI系统可自动生成可视化学情报告，典型诊断结果可能包括：学生能判断明显轻重差异但对相近质量物体判断困难；混淆克与千克的适用场景；缺乏1克、1千克的标准质量感知。教师应据此调整教学重难点：重点建立标准表象，难点为合理估测与单位选用。

（二）AI情境创设与体验感知

弗赖登塔尔“数学现实”理论指出：数学源于现实、用于现实，教学应基于学生的生活经验构建数学认知。传统课堂依靠有限实物，体验场景单一且静态，难以让学生感受质量单位的应用价值。AI借助虚拟仿真与VR技术，可创设高保真、可交互的生活化情境，让学生在真实任务中感知质量并合理运用单位。

具体情境示例：

• 小小称重员：利用AI提供的智能称重工具，将物体（如苹果、书包）放入称重区域，界面直接呈现质量；学生根据称重结果选择收纳盒以匹配承重。该情境帮助学生消除混淆克、千克的误区，清晰感知不同质量单位在生活中的应用。
• 爱心营养师：在AI构建的营养搭配场景中，学生为家人搭配营养早餐，要求食材标注具体质量（如鸡蛋50克、牛奶250克），并计算早餐总质量以满足设定的合理范围（如不超过500克）。该情境将克的具象认知与总质量计算结合，强化估测与搭配能力。

通过AI情境创设，学生从被动听转向主动做，在沉浸式体验中丰富量感，让抽象单位变得可感、可知、可用。

（三）分层任务设计与实践探究

三年级学生注意力持续时间短、好奇心强，适合在阶梯式任务中逐步深化认知。教师可制定“感知—理解—应用”三层递进任务，引导学生从建立标准表象，到掌握估测方法，再到自主建构进率，循序渐进形成质量量感。

1. 基础感知层

• 动态感知：将教材中克与千克的静态图片转化为动态演示，通过AI模拟1克与1千克的重量差（如轻物悬浮、重物下沉）直观呈现重量差异，帮助建立初步认知。
• 智能实操：学生操作AI智能交互屏，体验虚拟1千克重物的手感，并通过“拆分”功能感知100克的重量。
• 精准诊断：学生在交互屏上绘制对应100克的虚拟实物，AI检测偏差并给出提示，通过虚拟触摸功能反复训练直至形成准确的质量表象。

2. 实践应用层

• 情境化估测：AI创设“家庭”“教室”“超市”等场景，随机出示物品，学生先通过虚拟触摸感受重量，再输入估测质量及单位。
• 精准实测验证：学生使用AI虚拟称重工具获取实测数值，系统自动对比估测与实测并生成差值反馈。
• 智能纠错与引导：根据差值大小，AI给出针对性提示并引导学生通过对比练习重新估测。
• 梯度强化训练：从质量差距较大的物品开始，逐步缩小差距，采用“估测—实测—纠错—再估测”的闭环训练提升精准估测能力。

3. 拓展提升层

• 可视化换算：AI出示1千克重物并配若干100克、50克虚拟道具，学生通过“拆分”“拼接”操作自主建构1千克=1000克的换算关系。
• 精准操作：学生完成换算任务（如2千克=2000克、500克=0.5千克），AI实时检测并纠正偏差。
• 综合实践：结合生活场景（如烘焙食材称重换算），用AI工具完成综合任务，实现量感的综合提升。

（四）知识体系构建

小学生量感薄弱的重要原因是知识碎片化、缺乏体系关联，学生往往孤立记忆“克、千克”，无法与生活经验、测量工具和后续知识建立联系。AI知识图谱可以“质量测量”为核心，构建单位层级节点，直观呈现质量单位的大小关系与逻辑顺序（如克→千克→吨），展示进率关系，帮助学生把握单位体系。测量工具节点整合天平、电子秤、台秤、体重秤、厨房秤等，并配以规范操作视频与使用场景，明确不同场景下的称量工具使用规则。生活应用节点汇聚购物称重、体重测量、食材配比等场景，强化“数学源于生活、用于生活”的认知。学生可自主点击节点展开学习，形成完整认知闭环，使质量量感从零散表象走向结构化体系。

教学实践反思与改进方向

（一）实践成效

实践表明量感建构更为扎实，学生对1克、1千克的标准表象清晰，单位选用正确率提升，估测能力明显增强，逐步摆脱机械记忆与单位混淆。AI情境与任务贴合学生兴趣，沉浸式体验激发探究欲，使学生由“要我学”转为“我要学”。AI学情诊断与个性化任务提高了教学精准性与课堂效率，素养在体验、探究、应用中得到更充分的落地，学生形成直观感知、合理估测与理性判断的质量量感，契合核心素养要求。

（二）改进方向

需进一步强化虚实融合，将虚拟操作紧密服务于真实动手操作，防止过度依赖虚拟场景。家校协同可更深入，借助AI平台推送家庭探究任务（如估测家人体重、称量食材），拓展量感培养空间。应加强跨学科融合，结合科学课“测量”、劳动课“厨房实践”等内容，利用AI整合跨学科资源，提升量感培养的综合性。

结语

小学数学教学中量感培养有助于发展学生数学学科核心素养和问题解决能力，为后续课程学习打下坚实基础。量感的形成需要完整的感知—体验—探究—建构—应用过程。在“克、千克的认识”教学中，AI不是对教学的替代，而是通过精确的数据诊断学情、丰富体验场景、以任务驱动学生探究并构建知识体系，贴合小学生认知规律，服务于量感建构的本质需求。未来，小学数学量感教学应坚守素养导向、学生为本、人机协同的理念，充分发挥人工智能技术优势，不断优化教学路径与方法，使量感由模糊的感官体验转变为清晰、稳定且可迁移的核心素养，为学生数学思维发展与终身学习奠定坚实基础。

参考文献：

1. [1]朱宇莹. 指向量感培养的小学数学度量单位教学设计研究[D]. 四川师范大学,2025.
2. [2] 冯云忠. AI动态图像赋能小学数学量感培养的实践探究——以青岛版三年级“图形的周长”教学为例[J]. 教育科学论坛,2026(04):50-53.
3. [3] 姜丰德. 核心素养背景下小学数学量感的培养路径研究[J]. 文教资料,2025(24):121-123+152.