人工智能技術在中職數學教學中的應用

隨著人工智能技術的快速發展，人工智能技術賦能教育事業的優勢更加顯著。中職數學教學注重實用性和應用性，旨在培養學生解決實際問題的能力。然而，中職學生的數學基礎參差不齊，教學內容的深度和廣度難以滿足全體學生的需求，人工智能技術可以打破地域和資源的限制，為中職學生提供個性化、精準化的學習資源與方法，從而提高其數學教學質量。通過智能教學系統、智能輔導系統、智能測評系統等，人工智能技術能夠幫助教師更好地進行教學管理。

一、人工智能技術在中職數學教學中的應用價值

（一）個性化與自適應學習

在中職數學教學中，應用人工智能技術可以輔助學生開展個性化、自適應學習。其中，個性化學習指的是學習內容具有針對性和有效性，自適應學習指的是動態調整學習內容和難度[]。人工智能技術（ArtificialIntelligence，以下簡稱AI），可以根據中職學生的數學學習歷史、興趣和能力水平，向其推薦個性化的學習資源與課程，并通過實時分析學生的學習情況，自動調整學習難度和方向2。在AI技術的賦能下，通過個性化、自適應學習，重點培養學生的知識遷移及問題解決能力。

（二）智能評測與實時反饋

在中職數學教學中，AI技術通過收集學生在課堂上的語言、行為、情感信息，通過學生的語音、姿態、面部表情、情緒變化等方面的數據進行特征分析，充分了解學生的學習狀況[3]。同時，AI技術還可利用機器學習算法，通過智能評測與實時反饋系統，全方位評估學生的學習進度和能力水平，并向學生提供針對性的解釋和輔導建議。根據智能評測的結果，AI技術可以動態調整學生的數學學習計劃，推薦更適合學生的學習資源，同時，幫助教師更全面地了解學生的學習情況。

二、人工智能技術在中職數學教學中的應用策略

（一）建構智慧課堂，培養學習能力

在中職數學教學中，教師應用AI技術構建智慧課堂，能培養學生的自主學習能力。AI技術可為中職學生推薦個性化的學習資源，讓學生在自主探究的過程中，積極探索數學知識與實際問題、專業領域之間的密切聯系4。

1.推薦資源，自主探究

教師可利用網易云課堂平臺向學生推送與課程內容相關的資料，如單元補充內容、拓展閱讀資料、實例分析、解題技巧等。學生在自主探究時，可在AI助手的提示下，深入了解相關概念，并自主檢索網絡上的資源與數據，實時下載相關的文本材料、圖片、視頻或鏈接。學生可以按照自己的學習節奏和興趣，選擇合適的資源進行學習和探究。

以高教版基礎模塊“集合”的教學為例，AI助手向學生推薦與“集合”章節知識有關的算例、案例資料，通過詳細的情境描述語言和圖表數據，讓學生自主探究數學集合知識應用于解決實際問題中的方法。

案例：智能分類系統中的集合應用。描述：一家電商公司希望利用AI技術優化其商品分類系統，以便更準確地為用戶推薦產品。商品被分為多個類別（如電子產品、服裝、家居用品等），每個類別下又包含多個子類別（如電子產品下的手機、電腦等）。問題：給定一個包含大量商品信息的數據集，如何設計一個智能分類系統，能夠自動將新加入的商品歸類到正確的類別和子類別中？

案例2：基于集合的社交網絡好友推薦。描述：一個社交網絡平臺希望利用AI技術提高用戶的好友推薦準確性，從而增強用戶體驗和黏性。平臺上的用戶形成了一個龐大的社交網絡圖，其中每個用戶是一個節點，好友關系形成了節點之間的邊。問題：如何根據用戶的社交行為、興趣偏好等信息，為用戶推薦可能感興趣的新好友？

學生在自主探究案例1時，可以在AI助手的提示下，按照定義集合 $$ 特征提取 $$ 集合歸屬判斷 $$ 更新集合的問題解決思路，將數學集合應用于商品數據集的整理、分類環節之中。學生在自主探究案例2時，可以在AI助手的提示下，按照定義集合 $$ 集合交集計算 $$ 好友推薦排序 $$ 動態更新的問題解決思路，鞏固關于集合三種基本運算的數學知識。AI助手為學生推薦個性化的學習內容與匹配資源，并通過學生選擇的“感興趣”標簽，幫助學生從全新的角度鞏固“集合”章節的數學知識，并正確應用知識解決較為復雜的實際問題。

2.多元互動，碰撞思維

在數學課堂上，AI助手可以全面收集學生的面部表情、姿態、語音等方面的數據信息，并動態跟蹤學生的發言、提問過程。學生在與教師、其他同學進行思想碰撞、討論和辯論的過程中，更有利于鞏固自主探究環節的數學學習成果。

在建構智慧課堂的過程中，教師應鼓勵學生通過電子設備提交與“集合”章節有關的問題，AI助手自動將學生提交的問題歸入一個動態的“集合”，每個問題都包含文本內容、提交時間、學生名稱或ID學號等元數據。學生根據AI助手的指引，利用自然語言處理技術，對問題集合中的問題進行自動分類，如數學難題、歷史疑問、計算錯誤等。每個分類結果都將形成不同的子集，同時，每個子集是“互斥”的關系，并且是問題集合的真子集。參與提問的每一位學生，均需要將問題集合繪制成一個“韋恩圖”，根據AI分類結果，與教師共同探討子集分類結果的全面性與準確性，以及每個子集所包含的元素是否唯一且確定。在多元互動的過程中，學生之間、師生之間相互啟發，有利于拓寬學生對“集合”章節的學習視野。這種碰撞思維、高效互動的智慧課堂環境，有助于培養學生的數學思維及解決問題的能力。

（二）基于數據驅動，提升學習效率

在中職數學教學中，AI技術的數據驅動特征，有助于提升學生的數學學習效率。在機器學習算法和大數據深度融合的基礎上，教師通過分析學生的學習數據與表現，深入了解學生的共性問題及困惑；再結合不同專業的人才培養方向，根據學生的實際情況進行有針對性的教學，從而提高學生的數學學習效率。

1.分析共性問題

數學是一門基礎學科，因此，研究學生在數學課堂上的共性問題是非常有必要的。常見的共性問題有：概念理解困難、運算能力偏弱、符號意識不強、缺乏練習與鞏固等。

以高教版基礎模塊上冊“不等式”章節的教學為例，教師設定的教學目標有：理解并掌握一元一次不等式、一元二次不等式、含絕對值不等式的解法；學會將實際問題歸納為數學不等式；通過實際案例的探究性學習，發展數學建模能力和運算能力。在AI助手的輔助下，學生經歷預習導入、新知探究、合作交流等學習環節，積極探索三種不等式的解法。但是，部分學生仍然存在概念混淆、運算失誤等方面的問題。教師利用AI助手收集數據、特征提取、統計分析后，得出以下幾項學生在“不等式”學習過程中存在的共性問題：

（1）概念理解困難，易混淆。如，學生對不等式的定義、性質及其解法的基本概念理解不夠深入，導致在后續的應用和解題過程中出現混淆或錯誤。

（2）運算能力不足，解題策略缺乏。如，學生在加減乘除、移項、合并同類項等運算步驟中容易失誤，不能根據問題的特點選擇合適的解題策略

（3）應用題理解困難，符號意識不強。如，學生難以將經濟、工程類問題，抽象為不等式模型，或者對問題的背景理解不夠深入，導致解題困難。學生對不等式中的符號、變量的取值范圍的關注不足，導致解題困難。

根據上述共性問題，教師通過AI助手和智能測評系統，為中職學生推薦一些有針對性的解題訓練任務，并根據軟件反饋的學生解答表現，篩選適合學生的個性化輔導方案。

2.分析應用方向

在數據驅動下，教師引領學生探索、發現數學知識的應用方向，開拓學生的學習視野，并將數學知識與實際生活、社會發展融合起來。通過分析學生的學習數據與表現，教師可以了解學生的學習興趣和潛力，針對性地提供拓展性的學習活動與資源。

例如，在“不等式”章節中，學生將運用不等式的定義、性質、解法等知識點，全面探索、嘗試解決經濟問題、工程問題、物理問題、化學問題、社會問題。教師可以通過AI助手，向學生展示相關問題，引導學生運用“含有絕對值的不等式”數學知識和解法，構造抽象的不等式模型。

例：某村鄉村振興工作組利用冷藏車來運送水果，已知這批水果的最佳保鮮溫度為 0^°C ，如果溫度與最佳保鮮溫度上下相差 5% ，水果會很快變質，則這批水果的保鮮溫度范圍是多少？

在AI助手的提示下，學生能夠注意到案例中隱含著一個不等式關系，可以設水果的保鮮溫度為 x ，則|x|?5 。多數學生能夠解出 {x|-5?x?5} 。此時，教師引導學生總結運用“含有絕對值的不等式”解決實際問題的通用步驟，并分析不等式知識的拓展應用方向。有學生總結出，根據隱含的不等式關系，首先要設出合適的未知數，并列出含有絕對值的不等式。解出含絕對值不等式的解后，根據實際要求得出最終結果。根據對學生學習數據的分析結果，教師通過AI助手向學生拓展與經濟、工程、社會發展方面有關的不等式應用案例資料、問題集，幫助學生鞏固“不等式”章節的學習成果。

（三）智能測評輔導，強化學習效果

在中職數學課堂上，當學生遇到問題或困惑時，AI助手將提供幫助，向其解釋復雜的概念，促進學生的學習深化。與此同時，利用機器學習算法，智能評測系統能夠根據學生的課堂表現和答題數據，自動生成評測報告，客觀評估學生的學習進度和能力水平。當學生完成課堂練習或測試后，AI助手能夠快速給出評測結果，指出學生的錯誤和薄弱項，并提供針對性的解釋和輔導建議。

以高教版基礎模塊上冊的“函數的性質”課程教學為例，教師引導學生自主探究函數的單調性與奇偶性，并從函數基本性質的角度，重新認識并研究一次函數、正比例函數、二次函數和反比例函數。在AI技術的輔助下，學生逐步學會結合具體函數研究函數性質的一般方法，并發展數學抽象、邏輯推理等學科核心素養。在智能測評與輔導系統的幫助下，學生回顧一次函數、反比例函數、正比例函數、二次函數的定義域、值域、單調性與奇偶性，并準確運用數學語言表達出來。

例如， y=kx+b （ k≠0 ）是一次函數，其圖像是一條直線，定義域和值域都是 R 。在一次函數中， k 決定函數圖像從左向右的變化趨勢， b 決定直線與 y 軸交點的位置。學生在AI助手的引導下，對比一次函數 y=kx+b （ k≠0 ）和正比例函數 y=kx+b （ k≠0 ）的圖像形狀、單調性。

又如，學生已知 y= （2k-1） x+b 是 R 上的減函數，根據AI助手的引導和提示，構造 2k-1lt;0 的不等式，在正確運用移項、加減乘除運算方法的基礎上，得出未知數的解為 klt;1/2 。智能測評與輔導系統可以根據學生對算例的理解情況、對一次函數單調性的掌握情況，自動生成一份真實、客觀、全面的測評分析報告，輔助學生找出學習“函數”過程中的不足或薄弱項。AI助手能夠將學生的學習反饋信息作為調整數學學習風格模型、優化資源推薦算法的依據，從而為學生提供個性化、自適應的數學輔導服務。

在智慧課堂上，教師選用引導探究、講練結合的教學方法，讓學生在AI助手的幫助下，從函數單調性、奇偶性的角度，重新認識四種基本函數。在本章節的知識梳理階段，學生可以通過學習一體機設備，向教師提交評測報告的反饋信息，并客觀總結自己在“函數的性質”章節的學習過程中遇到的問題和困惑。智能測評與輔導系統，融合機器學習算法與大數據技術，向中職學生推薦難度適中、用于鞏固練習的學習資源，根據學生的個性化選擇結果，強化學生在數學課堂上的學習效果，使其保持學習興趣和自信心。

三、結束語

綜上所述，在中職數學教學中，應用人工智能技術能為學生提供個性化、自適應的學習方式。教師在人工智能技術的輔助下，能夠建構以學生為中心的智慧課堂，在自主探究、多元互動的過程中，培養學生的自主學習能力。

作者單位：葉榮琳樂清市職業中等專業學校

參考文獻

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