人工智能在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：本文探討了人工智能在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，分析其個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能輔導(dǎo)、教學(xué)資源豐富化等方面的優(yōu)勢(shì)，并提出相應(yīng)的實(shí)施策略，以期為提高中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效率提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：人工智能；中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)；個(gè)性化學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G434" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 論文編號(hào)：1674-2117（2025）05-0000-03

引言

近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸凸顯其潛力和價(jià)值。中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和創(chuàng)新能力的重要學(xué)科，其教學(xué)方法和手段的改進(jìn)顯得尤為重要。因此，研究人工智能在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。

人工智能與中學(xué)數(shù)學(xué)融合教學(xué)的依據(jù)

人工智能與中學(xué)數(shù)學(xué)的融合是基于教育發(fā)展的必然需求。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出，學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者，而非被動(dòng)接受者。在融合教學(xué)中，學(xué)生能夠獲得更為豐富多樣的教學(xué)資源，從而拓寬自己的知識(shí)面。同時(shí)，人工智能能夠基于數(shù)據(jù)和算法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的精準(zhǔn)評(píng)估，為教師提供更加詳盡全面的反饋。這種教學(xué)方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，使他們能夠更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)的挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)。此外，融合教學(xué)還能在一定程度上減輕教師的工作負(fù)擔(dān)，讓教師擁有更多的時(shí)間去關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)教育的精細(xì)化和人性化。

人工智能與中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的方式

人工智能借助先進(jìn)的算法和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能深入了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，進(jìn)而為其定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。這符合因材施教的教育原則，有助于充分發(fā)掘?qū)W生的潛力。通過(guò)人工智能的應(yīng)用，教師能更精準(zhǔn)地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，從而有的放矢地調(diào)整教學(xué)策略，使得教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)效性。這種融合還能極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣，使他們更加積極主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)中，享受探索數(shù)學(xué)奧秘的樂(lè)趣。

人工智能與中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的融合路徑

下面，筆者以人教版《勾股定理》一課為例，對(duì)人工智能與中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的融合方式進(jìn)行探討。

1.課前預(yù)習(xí)

教師通過(guò)“企業(yè)微信”或者“小管家”發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生對(duì)本課內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)作業(yè)；學(xué)生完成“問(wèn)卷星”上的自我評(píng)價(jià)題，教師根據(jù)作業(yè)數(shù)據(jù)，分析學(xué)生對(duì)本課的掌握情況。

設(shè)計(jì)意圖：利用智能軟件線上了解學(xué)生對(duì)本課的把握情況，調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生回答進(jìn)行合理預(yù)設(shè)，為后續(xù)指導(dǎo)學(xué)生提供思路，從而做到精準(zhǔn)教學(xué)、有的放矢。

2.講授新課

（1）創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

利用合拍功能創(chuàng)作虛擬人物“果果”并制作視頻，通過(guò)和“果果”的對(duì)話，引出本課內(nèi)容。在視頻中出示2002年國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)的場(chǎng)面，通過(guò)觀察會(huì)徽?qǐng)D案，“果果”提出問(wèn)題：你見(jiàn)過(guò)這個(gè)圖案嗎？它是由哪些基本圖形組成的？這個(gè)圖形有什么基本含義？你聽(tīng)說(shuō)過(guò)勾股定理嗎？從現(xiàn)實(shí)生活中提出趙爽弦圖，同時(shí)為探索勾股定理提供背景材料，進(jìn)而引出課題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)虛擬人物“果果”的出場(chǎng)引起學(xué)生的好奇心，在感受人工智能給生活帶來(lái)的便捷的同時(shí)，設(shè)置懸念，自然引出課題，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。

（2）引導(dǎo)學(xué)生，探究新知

①初步感知定理并提出猜想。

活動(dòng)1：觀察PPT中的圖片，畢達(dá)哥拉斯到朋友家做客時(shí)發(fā)現(xiàn)用磚鋪成的地面，其中含有直角三角形三邊的數(shù)量關(guān)系，創(chuàng)設(shè)感知情境，提出問(wèn)題：現(xiàn)在也請(qǐng)你觀察，看看有什么發(fā)現(xiàn)？三個(gè)正方形A、B、C的面積有何關(guān)系？

活動(dòng)2：在幾何畫板中，在網(wǎng)格中出示一般的直角三角形，以它的三邊為邊長(zhǎng)的三個(gè)正方形A、B、C的面積是否也有活動(dòng)1得出的數(shù)量關(guān)系？如果直角三角形的三邊長(zhǎng)不再是具體的數(shù)值，而是a、b、c，結(jié)論又會(huì)怎樣？利用幾何畫板，動(dòng)態(tài)演示三角形從網(wǎng)格中的等腰直角三角形，到網(wǎng)格中的一般三角形，再去掉網(wǎng)格背景，在此變化過(guò)程中，啟發(fā)學(xué)生利用割補(bǔ)法求正方形的面積，從而得到勾股定理。

設(shè)計(jì)意圖：從特殊的三角形入手，通過(guò)觀察分析，得到三邊關(guān)系。通過(guò)幾何畫板的動(dòng)態(tài)演示，幫助學(xué)生理解直角三角形的三邊關(guān)系，從特殊到一般。

②勾股定理簡(jiǎn)介。

活動(dòng)3：運(yùn)用“文心一言”和“字節(jié)豆包”，為學(xué)生講解什么是勾股定理，同時(shí)讓學(xué)生進(jìn)行追問(wèn)。

③證明猜想。

要求學(xué)生觀看B站上的視頻《勾股定理的證明方法》，證明猜想：所有直角三角形的兩直角邊的平方和等于斜邊的平方。

設(shè)計(jì)意圖：借助人工智能技術(shù)便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。利用網(wǎng)絡(luò)資源，拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)的美妙和神奇，增強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)的熱愛(ài)。

④總結(jié)定理。讓學(xué)生自己總結(jié)定理，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力和歸納概括能力。

（3）初步應(yīng)用，鞏固新知

學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)是否掌握了？達(dá)到了什么程度？為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)本課目標(biāo)的達(dá)成情況和加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，可利用“文心一言”設(shè)計(jì)分層習(xí)題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)不同層次的練習(xí)題，讓不同層次的學(xué)生得到發(fā)展，做到因材施教、學(xué)有所得。

（4）數(shù)學(xué)之美，文化自信

引導(dǎo)學(xué)生觀看視頻《勾股樹(shù)》，感受數(shù)學(xué)之美；觀看“可視化證明勾股定理”的過(guò)程，鞏固勾股定理的證明方法，建立幾何直觀。

設(shè)計(jì)意圖：在探索勾股樹(shù)的過(guò)程中，讓學(xué)生們仿佛置身于數(shù)學(xué)的花園，感受數(shù)學(xué)文化的獨(dú)特魅力。在驚嘆于數(shù)學(xué)的精確性、欣賞其簡(jiǎn)潔之美之時(shí)，學(xué)生領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)不僅僅是一堆公式和計(jì)算，更是一種美妙的藝術(shù)。而可視化證明勾股定理，讓學(xué)生體會(huì)數(shù)學(xué)與藝術(shù)的完美融合，深刻理解數(shù)學(xué)的奧秘。

（5）歸納小結(jié)，深化新知（略）

人工智能在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的使用價(jià)值

第一，人工智能通過(guò)分析學(xué)生的大數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確地識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好和問(wèn)題所在，并提供相應(yīng)的輔導(dǎo)和資源，幫助學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

第二，人工智能可以通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和錯(cuò)題記錄進(jìn)行分析，為學(xué)生提供針對(duì)性的輔導(dǎo)和練習(xí)。AI技術(shù)可以自動(dòng)批改數(shù)學(xué)作業(yè)和考試試卷，快速給出正確答案和詳細(xì)的解題步驟，甚至能夠解釋錯(cuò)誤原因，這大大減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也提高了學(xué)生獲取即時(shí)反饋的效率。

第三，教師可以根據(jù)AI收集的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，了解教學(xué)效果，動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和策略，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的精細(xì)化管理和持續(xù)優(yōu)化。

第四，人工智能可以為中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提供豐富多樣的教學(xué)資源，如教學(xué)視頻、學(xué)習(xí)材料、輔助習(xí)題等。這些資源不僅可以幫助學(xué)生更好地理解抽象的概念和定理，還可以拓展學(xué)生的知識(shí)視野和思維能力。同時(shí)，人工智能還可以根據(jù)教學(xué)需求，為教師提供個(gè)性化的教學(xué)建議和方案，優(yōu)化教學(xué)效果。

第五，人工智能可以通過(guò)算法生成適合學(xué)生水平的問(wèn)題序列或情境，引導(dǎo)學(xué)生按照數(shù)學(xué)邏輯自行推理和發(fā)現(xiàn)知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和問(wèn)題解決能力。

第六，AI能夠協(xié)助教師整合各類數(shù)學(xué)教育資源，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格自動(dòng)匹配合適的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理、靈活生動(dòng)的數(shù)學(xué)課程。

結(jié)束語(yǔ)

人工智能在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用具有廣闊的前景和潛力。通過(guò)個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能輔導(dǎo)、教學(xué)資源豐富化等方式，人工智能可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率和興趣。同時(shí)，人工智能還可以輔助教師進(jìn)行教學(xué)決策和資源選擇，優(yōu)化教學(xué)效果。然而，目前人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題，如數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、技術(shù)可靠性等。因此，未來(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)人工智能在教育領(lǐng)域的研究和實(shí)踐，推動(dòng)其更好地服務(wù)于中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)。

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