依托AI大模型的《长方形面积探究》智能备课实践——基于央馆AI科学实验的应用
在小学数学“图形与几何”领域中，《探究长方形的面积》是帮助学生构建二维面积概念、推演面积计算法则的关键课程，亦是学童从一维长度感知迈向二维空间思维的重要跨越。在常规备课模式中，教育者往往依托静态教具展示与经验化的环节安排，很难在备课期全面预判探究活动的多种可能，亦不易精准对齐各类学生的认知基础。借助国家中小学智慧教育平台“人工智能教育”模块下的“央馆AI科学实验”应用，此次实践紧盯教师备课全程，以AI大模型为依托，把抽象的面积推演过程转为可规划、可优化、可分级的实验型备课策略，摸索出一条科技助力数学精准备课的实施路径。
一、应用概述
（一）应用时段：教师备课期
（二）应用主体：教师
（三）应用情境：教师备课办公环境
（四）具体操作流程如下：
步骤1：检索“国家中小学智慧教育平台”官方网站并访问，登录专属教师账号。
步骤2：于平台主页定位“人工智能教育”专区并点入，随后在页面内挑选“用AI”板块进入。
步骤3：步入“用AI”界面后，选取“央馆AI科学实验”应用并点开，即可抵达实验规划与制作的交互界面。
（五）具体应用流程：AI助力的“预判-分层-破难”三段式备课
此次应用严谨恪守“先虑后询、人核机辅”的准则，把AI工具融入备课的关键节点，充当教师教学规划的辅助引擎，而非单纯的内容产出器。整个备课历程划分为三个关键时期：
1.探究实验的智能预判：使推演逻辑“具象化演练”。
在备课起始，教师先依据课标要求与教材文本，确立《探究长方形的面积》核心教学目标——指引学生借由“铺设面积单位”的实操自主推导出“长方形面积=长×宽”的法则。接着登入央馆AI科学实验应用，挑选“实验方案规划”功能，围绕核心探究议题构建提示词，比如：“我拟开发一项实验，课题为探求长方形面积公式，面向三年级学子”。随后择取一个方案生成完整架构。
AI生成的实验雏形常伴有步骤冗杂、逻辑断层等瑕疵，此时步入“人核”环节。教师依照本班学子的认知底座修正提示词，如增添“标明每排小正方形数量与长度的关联、排数与宽度的关联”，删去逾越三年级学情的延伸内容，历经2至3轮打磨，终成契合教学目标、贴合学生水平的虚拟实验策划。该策划作为备课期的重要参照，协助教师提前察觉课堂探究的关键枢纽，优化发问设计与指导脉络，取代了传统备课仅靠经验构想实验流程的旧法。
2.分层任务的精确产出：使备课规划更易落地
敲定核心实验骨架后，教师利用豆包AI产出配套任务，上载已定稿的实验方案，下达明确指令：“依托上述长方形面积探究实验，产出三阶递进式探究任务单：基础阶聚焦标准铺设与数据记载，进阶层聚焦观察数据提炼法则，拓展阶延伸至半铺（仅摆一排一列）的推演之法，每阶任务注明对应的能力指标与启发问题。”
AI产出的任务单给出了完备的结构化骨架，教师需结合班级学生的实际分层现状开展二次雕琢，调节任务难易梯度，润色问题表达的易懂度，防范超纲措辞。精修后的分层任务单径直编入教案，确保备课期便落实对不同梯队学子学习路径的规划，颠覆了传统备课“一锅端”的任务布置模式。
3.认知盲区的前置消解：使难点攻克“前置化部署”
在备课的收官期，教师借助AI工具的学情剖析效能，键入指令：“盘点小学三年级学子学习长方形面积时的常见认知盲区，针对‘周长与面积概念模糊’‘面积单位与长度单位乱用’两类核心盲区，规划3个递进式启发问题，可植入探究环节逐步化解盲区。”
AI呈现的盲区剖析与问题规划，为教师备课拓宽了多元视野。教师融合自身教学阅历甄选优化，把问题穿插至实验的各环节，在备课期便敲定难点攻克的路径部署，令课堂指导更具靶向性，削减传统备课因经验欠缺引发的难点预判误差。
二、创新点剖析
此案例摆脱了“AI即授课工具”的刻板印象，聚焦教师备课环节的深层赋能，彰显了三个维度的创新：
1.备课理念的创新：由“经验式构想”至“具象化演练”
常规数学备课以文字教案、静态图示为关键载体，教师对探究历程的规划仰仗往昔教学经验，不易直观预判学子操作中的各类即兴问题。此案例借由AI科学实验工具，把抽象的面积推演历程转为可动态预览的虚拟实验策划，令教师在备课期便可完整演练探究全流程，精确锁定认知转折与引导节点，大幅增进了教学规划的直观度与预见性。
2.教学规划的创新：由“同质化构思”至“分层化契合”
传统备课的任务布置常面向多数群体，难以兼顾优等生与后进生的诉求。此案例仰仗AI大模型的敏捷生成力，在备课期便落实基础、进阶、拓展三阶任务的体系化构思，教师仅需结合学情做本土化微调，既确保了分层授课的落地准度，又显著减轻了教师构思分层任务的备课压力，达成了备课效能与教学精准度的双重跃升。
3.教研意义的创新：由“个体性劳作”至“人机共促的深度教研”
此案例把AI工具蜕变为教师备课的“虚拟教研搭档”。在实验打磨、任务构思、难点破除的全流程里，AI供给的多元方案与视角，击碎了教师个体备课的思维桎梏。教师在“提出诉求-审核打磨-优化落地”的历程中，持续深化对教学内容的领悟，令备课历程本身化作一场高品质的教研实践，达成了技术赋能与教师专业发展的同频共振。
三、体会与建言
（一）实践体会
AI于教育中的核心价值，不在于取代教师的教学规划劳作，而在于拓宽备课的“深浅与广狭边界”。在此次备课实操中，最切身的感触是“人机共促的尺度感”——AI专长敏捷产出结构化、多元化的实验策划与任务构思，但唯赖教师的学科教学智识方可赋予这些内容契合学情的温情与准度。当AI生成的实验步骤过于理想化时，正是打磨贴合学子认知节拍的良机；当AI给出的盲区剖析不够吻合本班实情时，恰是梳理自身教学阅历、积淀个人教学格调的契机。技术的适配化雕琢，反倒成了深化备课思索的催化剂。
（二）改良建言
其一，构筑数学学科AI备课提示词模板库。倡导数学教研组协同研发分课时、分课型的提示词框架，如“几何探究实验规划四要素”“分层任务单三维架构表”，统一核心要素与表述规范，压降教师个体的试错代价，抬高AI产出内容的学科契合度。
其二，推行AI实验工具的专项备课教研。定期统筹教师围绕典型课时开展AI辅助备课的磨课研讨，交流提示词优化诀窍、内容审核尺度与学情适配法，协助教师敏捷掌控工具运用的核心心法，防范停滞于浅层产出的应用层级。
其三，积淀校本化的AI辅助备课资源库。将打磨纯熟的AI辅助备课实例、优化后的实验策划、分层任务单等资源分类归档，结成校本备课资源库，达成优质资源的共享复用，让技术赋能的硕果惠及更多教师与课时。
国家中小学智慧教育平台的AI工具为数学备课的提质增效开启了全新场域，但教学的核心终究需教育者的专业研判去锚定、去雕琢。唯有秉持“以人为本、技术赋能”的初衷，方能让AI切实化作助推教师专业进阶、优化教学规划的坚实依托，为学子的数学学习筑牢更扎实的备课根基。
本文作者：马子腾
马子腾，现任乌海市海勃湾区第八小学数学教师，入职从教三年。从教以来立足小学数学课堂本职教学，紧跟教育数字化发展方向，熟练运用国家中小学智慧教育平台筛选、整合优质教学素材，不断优化教学设计与课堂授课模式。在日常备课与授课中主动尝试数字化教学新思路，认真积累平台实操经验，乐于和同事分享实用教学技巧，借助线上优质资源丰富课堂内容，稳步提升课堂教学质量与学习效率。