创新创优：高中数学教学与AI融合实践探究
2024-03-14
作者：
来源：
大众日报
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□戚仁昌
人工智能（Artificial Intelligence，AI）是目前最为热门的技术形式之一。人工智能是推动大数据、云计算等信息技术持续进步的重要推手，在工作与生活的各个领域中扮演着重要角色，给人们的日常生活带来了巨大的改变，真正使现代社会开始步入“智能时代”。同时，人工智能给教育领域也带来了巨大的变革。《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》提出，教育领域积极探索在线课堂、虚拟课堂、虚拟仿真实训、虚拟教研室、新型教材、教学资源建设、智慧校园等场景。实践研究表明，高中数学教学与AI的融合实践是打破传统教学限制、激发学生学习热情的有效方法。
高中数学教学与AI融合运用的意义
人工智能技术和多种科技形式为高中课堂带来了翻天覆地的变化，许多新的教学形式不断涌现，为进一步提升教学质量作出了重要贡献。AI与高中数学教学的融合对于促进教学开展具有重要意义。第一，有利于提炼教学重点。AI的优势在于能够利用飞速运转的智能信息技术对海量信息进行处理，将之运用于高中数学课堂，可以明确课堂教学重点，减少冗余，精准把握教学方向。同时，人工智能技术能够在一定程度上实现“一对一”教学，优化教学环境。第二，有助于提升学习兴趣。传统数学课堂上复杂、枯燥的数学内容很容易使学生失去兴趣。在数学课堂上运用人工智能，使教师通过多样的教学方式，展开多元化的课堂活动，能够有效吸引学生注意力，激发学生参与课堂的积极性。
高中数学教学与AI融合的实践路径
开展数据收集，发展动态分析。大数据技术是支持人工智能发展的重要基础。将人工智能融合于高中数学课堂，大数据技术的灵活运用是不可缺少的工具支撑。一方面，教师可以借助大数据和人工智能收集学生情况和信息，运用动态分析的方式设计多样的教学活动，开展针对性教学。另一方面，人工智能借助技术手段，能够实时收集学生在课堂上的表现，包括动作、神态、微表情等，并同时使用大数据技术将之与特定教学情形展开对比分析，精准对应学生课堂动态表现，为教师掌握学生的学习进度提供参考，也使教师可以随时掌握学生的知识点薄弱处，帮助学生进行针对性智能化练习。作为“知识捕手”，人工智能与课堂的融合能够发掘更多类型知识点，并且为学生推荐更多与相应知识点有关的学习资料，进一步加深学习程度，拓展教学边界，从而为教师和学生提供更为有效的支持服务。
利用VR技术，提升教学效率。借助VR技术，教师可以为学生提供“身临其境”的教学环境，让学生体验三维动态仿真情境，把抽象的知识具体化，以实现对知识的生动立体讲解，从而提高学生的知识理解能力，进一步提升教学效率。例如，在学习“点、线、面”部分内容时，为帮助学生更深入地理解三者之间的空间与位置关系，教师可以使用模拟软件，为学生提供虚拟体验。教师可以事先搜集有关素材，如城市三维模型、立交桥模型等，让学生亲身体验模型中高低错落、点线交叉的有趣场景，在兴趣带领下逐步展开深入思考，近距离观察点、线、面之间的联系与变化，吸引学生全面投入到课堂中来，促进对数学知识的高效理解并吸收。
借助智能助教，减轻教师负担。智能助教是人工智能技术在教育领域的一大应用，是能够通过分析学生行为，识别每名学生的风格，为教师量身定制教学计划的智能系统。借助智能助教，可以快速且全面地收集学生信息、教材内容，并根据学生的个性特征为其提供精准化、个性化的学习服务。除此之外，智能助教在课堂上对教师的教学起到了重要的辅助作用，具有放大讲课声音、帮助批改作业、监督考试纪律、捕捉学生动态等多项功能，在录入一定要求后还能自主编写题目，对于师生双方而言都具有非常重要的辅助作用，能够显著优化数学课堂教学质量。
依托智能引导，开展个性教学。高中数学教学与AI的融合不仅在于使用软件、设备等，还在于引入计算思维与思考模式。人工智能与数学相辅相成，数学更是人工智能的基础。因此，教师应善于开展智能引导，带领学生学会将复杂的问题简单化，不断优化高中数学课堂教学，将AI的运作方式引入到数学思考路径上。例如，教师可以借助人工智能的对话系统，对学生的课堂表现和答题情况作出反应。当学生回答错误时，系统会发出“嘀嘀”的提示音；当学生表现优秀时，系统会发出“啪啪”的鼓掌声。同时，借助人工智能技术提供的在线答题功能，教师可以通过开展计时赛、对抗赛的方式激发学生的获胜欲望，充分调动参与主动性和积极性，既能使学生在答题过程中实现对知识内容的理解与吸收，又能在与同学的合作竞赛中树立起对数学学习的信心。
综上所述，人工智能作为一种现代技术，在与高中数学教学的融合实践方面大有可为，是推动教学创新创优的有效手段。另一方面，也要尽力避免将技术手段凌驾于教学质量之上的本末倒置行为。因此，对于数学教师而言，将AI融入课堂应立足学生实际，结合课堂特色，才能探索出一条高中数学课堂与AI深度融合的道路，为实现课堂质量不断提高、学生数学素养进一步提升保驾护航。
（作者单位：济南市历城第二中学（彩石校区））
人工智能（Artificial Intelligence，AI）是目前最为热门的技术形式之一。人工智能是推动大数据、云计算等信息技术持续进步的重要推手，在工作与生活的各个领域中扮演着重要角色，给人们的日常生活带来了巨大的改变，真正使现代社会开始步入“智能时代”。同时，人工智能给教育领域也带来了巨大的变革。《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》提出，教育领域积极探索在线课堂、虚拟课堂、虚拟仿真实训、虚拟教研室、新型教材、教学资源建设、智慧校园等场景。实践研究表明，高中数学教学与AI的融合实践是打破传统教学限制、激发学生学习热情的有效方法。
高中数学教学与AI融合运用的意义
人工智能技术和多种科技形式为高中课堂带来了翻天覆地的变化，许多新的教学形式不断涌现，为进一步提升教学质量作出了重要贡献。AI与高中数学教学的融合对于促进教学开展具有重要意义。第一，有利于提炼教学重点。AI的优势在于能够利用飞速运转的智能信息技术对海量信息进行处理，将之运用于高中数学课堂，可以明确课堂教学重点，减少冗余，精准把握教学方向。同时，人工智能技术能够在一定程度上实现“一对一”教学，优化教学环境。第二，有助于提升学习兴趣。传统数学课堂上复杂、枯燥的数学内容很容易使学生失去兴趣。在数学课堂上运用人工智能，使教师通过多样的教学方式，展开多元化的课堂活动，能够有效吸引学生注意力，激发学生参与课堂的积极性。
高中数学教学与AI融合的实践路径
开展数据收集，发展动态分析。大数据技术是支持人工智能发展的重要基础。将人工智能融合于高中数学课堂，大数据技术的灵活运用是不可缺少的工具支撑。一方面，教师可以借助大数据和人工智能收集学生情况和信息，运用动态分析的方式设计多样的教学活动，开展针对性教学。另一方面，人工智能借助技术手段，能够实时收集学生在课堂上的表现，包括动作、神态、微表情等，并同时使用大数据技术将之与特定教学情形展开对比分析，精准对应学生课堂动态表现，为教师掌握学生的学习进度提供参考，也使教师可以随时掌握学生的知识点薄弱处，帮助学生进行针对性智能化练习。作为“知识捕手”，人工智能与课堂的融合能够发掘更多类型知识点，并且为学生推荐更多与相应知识点有关的学习资料，进一步加深学习程度，拓展教学边界，从而为教师和学生提供更为有效的支持服务。
利用VR技术，提升教学效率。借助VR技术，教师可以为学生提供“身临其境”的教学环境，让学生体验三维动态仿真情境，把抽象的知识具体化，以实现对知识的生动立体讲解，从而提高学生的知识理解能力，进一步提升教学效率。例如，在学习“点、线、面”部分内容时，为帮助学生更深入地理解三者之间的空间与位置关系，教师可以使用模拟软件，为学生提供虚拟体验。教师可以事先搜集有关素材，如城市三维模型、立交桥模型等，让学生亲身体验模型中高低错落、点线交叉的有趣场景，在兴趣带领下逐步展开深入思考，近距离观察点、线、面之间的联系与变化，吸引学生全面投入到课堂中来，促进对数学知识的高效理解并吸收。
借助智能助教，减轻教师负担。智能助教是人工智能技术在教育领域的一大应用，是能够通过分析学生行为，识别每名学生的风格，为教师量身定制教学计划的智能系统。借助智能助教，可以快速且全面地收集学生信息、教材内容，并根据学生的个性特征为其提供精准化、个性化的学习服务。除此之外，智能助教在课堂上对教师的教学起到了重要的辅助作用，具有放大讲课声音、帮助批改作业、监督考试纪律、捕捉学生动态等多项功能，在录入一定要求后还能自主编写题目，对于师生双方而言都具有非常重要的辅助作用，能够显著优化数学课堂教学质量。
依托智能引导，开展个性教学。高中数学教学与AI的融合不仅在于使用软件、设备等，还在于引入计算思维与思考模式。人工智能与数学相辅相成，数学更是人工智能的基础。因此，教师应善于开展智能引导，带领学生学会将复杂的问题简单化，不断优化高中数学课堂教学，将AI的运作方式引入到数学思考路径上。例如，教师可以借助人工智能的对话系统，对学生的课堂表现和答题情况作出反应。当学生回答错误时，系统会发出“嘀嘀”的提示音；当学生表现优秀时，系统会发出“啪啪”的鼓掌声。同时，借助人工智能技术提供的在线答题功能，教师可以通过开展计时赛、对抗赛的方式激发学生的获胜欲望，充分调动参与主动性和积极性，既能使学生在答题过程中实现对知识内容的理解与吸收，又能在与同学的合作竞赛中树立起对数学学习的信心。
综上所述，人工智能作为一种现代技术，在与高中数学教学的融合实践方面大有可为，是推动教学创新创优的有效手段。另一方面，也要尽力避免将技术手段凌驾于教学质量之上的本末倒置行为。因此，对于数学教师而言，将AI融入课堂应立足学生实际，结合课堂特色，才能探索出一条高中数学课堂与AI深度融合的道路，为实现课堂质量不断提高、学生数学素养进一步提升保驾护航。
（作者单位：济南市历城第二中学（彩石校区））