人工智能背景下數學教師智能素養提升的必要性

一、全民智能教育的時代要求

國務院《新一代人工智能發展規劃》明確提出實施全民智能教育項目，教育部人工智能助推教師隊伍建設試點工作進一步強調構建“人工智能+教師”新型發展模式。數學教育作為STEM領域的基礎學科，其與人工智能技術的深度融合成為培養復合型人才的關鍵途徑。政策導向下，數學教育正經歷從傳統講授向人機協同的范式轉變，要求教師通過智能教學資源開發、教育數據分析等能力重塑，主動適應智能教育新常態。

智能教學系統已實現知識點自動標定、學習路徑智能推薦、作業批閱自動化。日前，教育部辦公廳發布了加強中小學人工智能教育的通知，要求所有學生都要接受系統化的人工智能教育。這表明，國家正在大力推動人工智能教育在中小學的普及。傳統的“教師—教材—學生”三元結構正演變為“教師—人工智能系統—數字教材—學生”四維互動模式。這種變革要求教師通過提升智能資源開發能力與教育數據分析能力，實現從技術應用到技術融合的跨越。

二、智能素養的核心內涵

1.智能教育認知素養

智能教育認知素養包括理解機器學習基本原理（如神經網絡在錯題預測中的應用）、掌握教育數據解讀能力（如平臺生成的學情熱力圖分析）、形成人機協同教學觀。研究表明，具備技術認知的教師更能有效識別人工智能系統的適用邊界，在“圓周率計算”等傳統教學中能合理引入蒙特卡羅模擬算法，實現抽象概念的具象化闡釋。

2.智能工具應用素養

智能工具涵蓋數學專用智能工具（如Desmos圖形計算器）、學科訂制化人工智能系統（如數感星球計算思維平臺）、混合式教學場景構建的三大應用層級。北京海淀區一試點的數據顯示，教師熟練使用智能工具，使課堂教學效率提升40%，個性化指導覆蓋率提高3倍。在教學立體幾何時，教師通過VR建模工具將三維空間問題可視化，使學生的空間想象能力測試成績提升28%。

3.智能教育倫理素養

智能教育倫理素養涉及數據隱私保護（如學生畫像的合規使用）、算法偏見識別（如題庫系統的性別刻板印象）、人本價值堅守三大維度。教師需警惕“技術萬能論”對數學思維培養的異化，維護教師的教學主導權。例如，在教學統計概率時，教師應引導學生辯證看待算法推薦結果，培養學生基于數學原理的批判性思維。

三、提升智能素養的必要性

1.適應新時代教學需求

2007年，歐盟面向全民發布的《終身學習核心素養：歐洲參考框架》明確將“數字素養”列為八項核心素養之一。教師智能素養作為數字素養的深化形態，直接影響單元整體教學、項目式學習等新課標要求的實踐效能。例如，在“數據與統計”模塊中，教師運用Python進行大數據分析教學，能有效提升學生的數據處理能力，使其達到歐盟數字素養框架2.2版中的4級水平（熟練應用）。

2.破解傳統教學困局

基于智能系統的精準診斷可緩解大班額背景下個體關注不足的難題。例如，山東一省級重點中學借助人工智能學情分析與智能評價模型，對學生學習狀態進行動態跟蹤，有效提升了后進生學業水平。在“函數概念”教學中，人工智能系統通過多維度數據分析，精準識別學生對“變量對應關系”等核心概念的認知偏差類型，幫助教師進行個性化干預。

3.應對職業發展新挑戰

國際教育技術協會（ISTE）參與制定的教育數字化政策指出，未來，教師近半數教學輔助工作將由人工智能技術協同完成。缺乏智能素養的教師可能會面臨技術代溝導致的一系列風險，削弱其專業權威性。

四、提升智能素養的有效路徑

1.構建“三維進階”體系

初中數學教師的智能素養提升需遵循“認知—應用—創新”的漸進路徑。例如，“AI+數學教育12講”系列課程通過解析“智慧學伴”系統的錯題歸因算法，協助教師從海量作業分析數據中提取教學改進線索。在“一元二次方程”單元教學中，教師通過分析人工智能生成的錯誤類型分布圖，發現有一半的錯誤集中在求根公式符號處理上，這有助于教師及時調整教學重點，提高教學效率。

2.創建教研共同體

某初中建立的“AI課例眾籌平臺”，通過自然語言處理技術自動歸類教學案例，形成動態資源庫。其中，“動態坐標系中的函數變換”案例包已積累23個變式教學設計，支持教師根據學情智能匹配教學方案，使備課效率提升40%。該平臺采用區塊鏈技術確權，激發教師資源共享的積極性。

3.完善制度保障機制

依據《教育信息化2.0行動計劃》要求，筆者建議將智能素養納入教師資格認證標準，建立教師技術應用能力檔案。學校層面可依托師范生人工智能素養培養的數字教育底座，實施“技術應用成長檔案”制度，記錄教師從應用智能出題系統到研發“AI輔助的幾何證明訓練系統”的進階過程。教育行政部門可參照教育部“中小學人工智能教育基地”建設經驗，設立“智能教育示范區”，實施試點教師技術賦能積分制度，將人工智能教學創新成果納入職稱評審指標體系。

4.使用語音轉寫技術

語音轉寫技術可提取小組討論關鍵節點，輔助論證過程可視化。實踐表明，該模式使相似判定定理應用正確率提高35%，83%的學生認為技術工具增強了幾何推理的表達清晰度。

五、結束語

人工智能技術正加速重構基礎教育生態，數學學科作為理性思維培養的核心載體，需通過智能化轉型實現教學范式升級。人工智能并不是教師的“技術替身”，而是教育生產力革新的核心變量。初中數學教師需構建智能時代的專業素養體系，在堅守數學學科本質的同時，主動融合人工智能技術創新。通過“認知—應用—倫理”三位一體的智能素養框架，教師可高效運用人工智能工具，培養兼具計算思維（算法理解、問題分解能力等）與人文關懷的未來公民。這一轉型既是時代賦予數學教育工作者的使命，也是教育數字化轉型的必然要求。