人工智能技術在高中數(shù)學教學中的應用

黃渝謐

【摘要】隨著科技的飛速發(fā)展，世界已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化.人工智能技術也在大數(shù)據(jù)時代下應運而生，而且在許多領域發(fā)揮著巨大的作用.本文探討人工智能技術在教育教學領域的應用，并結(jié)合高中數(shù)學教學，從人工智能在監(jiān)督教學、“VR”提高教學效率、“一對一”輔導、“智能助教”、微信平臺加強三方聯(lián)系幾個方面探討人工智能技術的具體應用，以期對高中數(shù)學的課堂教學給出一定的參考，起到“拋磚引玉”的作用.

【關鍵詞】高中數(shù)學；人工智能；教育教學；實踐

目前，我們已經(jīng)進入了人工智能和大數(shù)據(jù)時代.人工智能技術的應用已經(jīng)成為不可抵擋的大趨勢，人工智能技術如何在教育教學中應用，也是目前在教育界熱烈探討的一個話題.高中數(shù)學的教育教學，也是人工智能技術可以發(fā)揮作用的一個大舞臺.隨著時間的推移，人工智能正在不知不覺地改變著我們的教育行業(yè)，人工智能推動下的大數(shù)據(jù)采集與分析、個性化教學等，正逐漸走進傳統(tǒng)教學課堂，為教師和學生帶來全新的教學方式.這種教學方式，究竟對高中數(shù)學教學中教師和學生產(chǎn)生了哪些影響呢？本文將進行詳細的闡述.

一、人工智能概述

人工智能是計算機科學的一個分支，和空間技術、能源技術并稱為21世紀的三大尖端科技之一.人工智能由數(shù)學發(fā)展而來，而在教育教學領域，數(shù)學也是最有可能實現(xiàn)人工智能應用突破的一門學科.人工智能的應用已經(jīng)開始在教育教學方面穩(wěn)步發(fā)展.人工智能的作用是巨大的，人工智能技術能夠彌補傳統(tǒng)教學的片面化、單一化的教學缺陷，使教育教學更豐富、更科學、更精細，甚至會成為對傳統(tǒng)教學模式的一種顛覆，它的應用勢不可擋，也必定會帶來數(shù)學教學界的一大變革.

二、人工智能在高中數(shù)學教學中的實踐研究

（一）“識別”技術實現(xiàn)“監(jiān)督教學”

“識別”是人工智能中一項重要的技術.據(jù)統(tǒng)計，目前我國本土語音識別率已經(jīng)達到90%以上，除此之外，人工智能識別技術還能夠識別人的表情、動作等.為了增進考試閱卷的公正性，智能識別技術也已經(jīng)被應用在了高考閱卷之中.“識別”這項技術，還可以用在“監(jiān)督教學”中，用于實時監(jiān)測學生的學習動態(tài)，并給出數(shù)據(jù)分析.

比如，在學習高一上冊“集合與函數(shù)”這一章節(jié)時，通過對備課、課堂教學、作業(yè)、測驗等一系列教學過程進行數(shù)據(jù)分析，然后通過安裝在每個課桌上的智能識別系統(tǒng)，對學生上課時的面部表情加以識別，比如，點頭、疑惑、舉手、開小差等反應進行分析并及時向教師反饋，幫助教師了解到大多數(shù)學生認為的“難點”（比如，對“函數(shù)”這一知識點的理解，可能會比對“集合”的理解難一些），和每一名學生的不同情況，幫助教師調(diào)整自己講課的知識點講授時間和深度，對于學生公認為“難”的知識點進行進一步的講解和點撥，對于個別沒有掌握的學生，進行課下解疑或者小組幫助學習，做到“因材施教”，幫助教師實現(xiàn)教學過程“個性化”.教師還可以通過人工智能技術的數(shù)據(jù)監(jiān)測，了解到全班學生的學習情況，識別不同區(qū)域?qū)W生的活躍情況，同時了解到每一名學生的學習過程，促進“個性化”學習和“差異化”教學.

（二）“VR”提高教學效率

“VR”也叫虛擬現(xiàn)實技術，它是利用計算機創(chuàng)造的模擬環(huán)境，是一種交互式仿真的三維動態(tài)情境，能夠使用戶“如臨其境”，沉浸到該環(huán)境中.數(shù)學的學習往往抽象枯燥，不易于直觀理解.而采用VR技術讓虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境更具沉浸感，將學習變得和游戲一樣簡單.

例如，在學習高一下冊“空間幾何體”這一章時，可以利用電腦、投影儀和移動大屏幕等教育信息化硬件設施，利用“VR”技術生成空間幾何體的3D模型，在講授“空間幾何體的三視圖和直觀圖”這一節(jié)時，教師可以把空間幾何體隨著“光”的高度和角度的變化產(chǎn)生的動態(tài)投影展示給學生，通過“VR”技術讓學生進入幾何體的空間中，空間投影中，從不同的維度觀察和感受幾何體，建立幾何空間感.利用這項技術，教學內(nèi)容變得直觀，教學活動變得高效而活潑，大大提高課堂的教學效率.

（三）自適應學習實現(xiàn)“一對一”輔導

自適應學習軟件使學生的個性化學習成為現(xiàn)實.自適應學習系統(tǒng)可能包含“能力測量”“能力訓練”和“能力追蹤”，學生通過使用人工智能軟件觀看在線課程（視頻和練習），為學生的每一步學習提供學習反饋，并針對學生的掌握情況，給出更具體、更細致的學習內(nèi)容，從而實現(xiàn)模擬“一對一”輔導，以更好地跟蹤、適應和支持個體學習者.

例如，在高二上冊“統(tǒng)計”和“概率”這兩章的學習中，需要進行一定量的習題練習，來檢測學生的理解和掌握情況，可以利用自適應學習軟件，模擬學生的個人導師，實時回答學生的問題，對易混淆的概念進行解疑，為學生制訂個性化的學習方案，真正做到了“一人一導師”.

（四）“智能助教”批改作業(yè)，減輕教師工作量

教師可以通過平板電腦和一些專業(yè)的App軟件，進行學生作業(yè)的批改和試卷分析的工作，讓智能軟件做一個“智能助教”，而學生的課程作業(yè)也可以通過自己的電子設備提交給教師，由軟件對學生作業(yè)進行批改、評價，實現(xiàn)課后教學反饋.這將大大減輕教師的工作量，使教師有更多的精力和時間研究教學內(nèi)容和教學方法.

（五）“微信平臺”建立教師、學生、家長三方的聯(lián)系

信息化的環(huán)境下，教師、教學管理人員、家長和學生能夠建立起實時聯(lián)系，有助于形成全面、無短板的教育體系.教師、學生和家長可以利用微信平臺，通過發(fā)朋友圈等方式，建立聯(lián)系.實時了解學生的課上、課下的學習和生活情況，通過三方交流發(fā)現(xiàn)學生存在的問題，并商討對策，及時解決，有助于學生身心的健康發(fā)展，學習成績穩(wěn)步提高.

三、人工智能的批判質(zhì)疑之聲

人工智能作為一項新的技術出現(xiàn)，進入應用的時間并不算長，當然也會有反對和質(zhì)疑的聲音.比如，有人認為人工智能會檢測到大量的個人數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保密成為其應用的最大阻礙；也有人認為，人本身是各不相同的個體，而人工智能技術是數(shù)據(jù)構(gòu)成的，是不感性的，解決問題的思路更趨向于理智和統(tǒng)一，人工智能技術是否會讓學生的思維趨向于標準化，從而使學生失去個性，也是很多人擔心的問題.但是，人工智能技術給教育教學帶來的便捷性、直觀性也是顯而易見的.對于新興技術的疑慮是正常的，這也會在一個側(cè)面給人工智能提出更高的要求，讓這項技術在批判中得到發(fā)展.

由上述的闡述我們可知，人工智能技術在高中數(shù)學教學中的應用是存在一些爭議的.除此之外，爭議的點還有，一些人認為人工智能僅僅是對人的意識、思維的信息過程的模擬.人工智能雖然不是人的智能，但依據(jù)系統(tǒng)程序卻能像人那樣思考，也可能超過人的智能.由于人工智能擁有智商，它可能會反抗人類，逆于人的思維.因此，我們也應當注意在人工智能的開發(fā)中不允許機器擁有自主意識的產(chǎn)生與延續(xù)，倘若讓機器有了自主意識，那就意味著機器具有與人同等或類似的創(chuàng)造性、自我保護意識、情感和自發(fā)行為.我們只需緊密結(jié)合教學實踐趨利避害.

四、總結(jié)展望

隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能技術在教育領域的應用會越來越深，越來越廣.這項技術能夠有效地提高課堂學習效率，增加學生的學習興趣，減輕教師的負擔，提升學習效果，增進教師、家長和學生之間的交流，是一種適應時代潮流的教學趨勢，值得教師和學生進行進一步的學習和探討，在高中數(shù)學的應用也值得進一步研究和推廣.

【參考文獻】

[1]趙素琴，海川.人工智能在教育領域的應用[J].新經(jīng)濟導刊，2017（7）：23-28.

[2]胡祖奎，張渝江.人工智能在教育中的應用[J].中國信息技術教育，2017（7）：94-96.

[3]王斐.人工智能在中學教育教學中的應用現(xiàn)狀分析[J].中國醫(yī)學教育技術，2013（4）：397-400.