人工智能輔助下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)思辨

張春延

摘要：文章利用人工智能輔助的形式，針對(duì)我國(guó)初中數(shù)學(xué)課堂存在的問題進(jìn)行分析。新的教學(xué)模式是將大數(shù)據(jù)的資源和優(yōu)勢(shì)運(yùn)用到課堂教學(xué)中，在促使教師利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，培養(yǎng)教師對(duì)于分析大數(shù)據(jù)的能力，從而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：人工智能 大數(shù)據(jù)分析 初中數(shù)學(xué)

當(dāng)前，我國(guó)人工智能的迅速發(fā)展，推動(dòng)了義務(wù)教育階段的各個(gè)學(xué)科的改革進(jìn)程。利用人工智能的優(yōu)勢(shì)優(yōu)化義務(wù)教育階段的教學(xué)，并將兩者有機(jī)結(jié)合，更是大勢(shì)所趨。初中數(shù)學(xué)教學(xué)課程改革的現(xiàn)狀也為當(dāng)前的中學(xué)教學(xué)帶來挑戰(zhàn)。正如陶行知先生所言：“生活即教育、教學(xué)做合一、行是知之始。”教師的主要職責(zé)是教學(xué)生學(xué)知識(shí)，而教師教學(xué)的方法，也應(yīng)該隨著時(shí)代的變遷與時(shí)俱進(jìn)。本文分享、探討作者在實(shí)際教學(xué)中使用人工智能對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化的一些實(shí)踐，以期得到一些適合當(dāng)下初中生的新的教學(xué)思路。

一、學(xué)科特點(diǎn)

中學(xué)數(shù)學(xué)教師在教學(xué)過程中要考慮每個(gè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，主要根據(jù)現(xiàn)在掌握的數(shù)學(xué)的基本情況以及學(xué)生的理解力和接受事物的能力，制訂合理的教學(xué)方案，必要時(shí)對(duì)同一班的學(xué)生進(jìn)行分層教育。這種教學(xué)方式可以使每一個(gè)學(xué)生都能真正進(jìn)入課堂，融入學(xué)習(xí)環(huán)境中。教師根據(jù)學(xué)生的綜合素質(zhì)情況，將學(xué)生劃分為不同的級(jí)別組成小組，每個(gè)組的學(xué)生學(xué)習(xí)水平相當(dāng)。分級(jí)后，教師制訂培訓(xùn)計(jì)劃和培訓(xùn)目標(biāo)以容納不同級(jí)別的學(xué)生，并對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)階段進(jìn)行個(gè)性化的全面評(píng)估，以協(xié)調(diào)成員組成。

二、研究階段

1.選擇研究方法

人工智能必須由某種形式的軟件構(gòu)成。根據(jù)中學(xué)數(shù)學(xué)教育的特點(diǎn)，需要豐富的初中數(shù)學(xué)題庫，而且能夠判斷知識(shí)點(diǎn)并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題快速推送新練習(xí)等功能軟件。此次研究使用了“一起上中學(xué)”應(yīng)用程序，與智能手機(jī)結(jié)合，對(duì)此次課程實(shí)踐任務(wù)進(jìn)行實(shí)踐研究。

每次上課前，教師在應(yīng)用程序的問題庫中選擇與第二天要處理的內(nèi)容相關(guān)的主題，問題的難度要相對(duì)比較低，主要專注于基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和基礎(chǔ)技術(shù)審查，原則上讓學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)教材就能正確獲得答案。教師把選定的題目推送到學(xué)生的手機(jī)上，讓學(xué)生在父母監(jiān)督下完成預(yù)習(xí)任務(wù)后提交，再通過應(yīng)用程序反饋統(tǒng)計(jì)信息。最后，教師根據(jù)反饋顯示的問題調(diào)整第二天的教學(xué)內(nèi)容。

2.技術(shù)措施

課題組采用分組教學(xué)的形式，通過數(shù)據(jù)分析來確定各組學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而制定個(gè)性化的作業(yè)內(nèi)容，使每個(gè)學(xué)生能夠發(fā)揮主體作用。具體的實(shí)施過程分三部分：

第一，因材施教。教師必須先掌握每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況，掌握課堂的整體學(xué)習(xí)情況，才能以教學(xué)方案為目標(biāo)。例如，在講授《一元二次方程式》時(shí)，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解之后，讓學(xué)生自主完成相應(yīng)的練習(xí)題目。通過學(xué)生練習(xí)題所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及其情況進(jìn)行技術(shù)性的分析，實(shí)時(shí)顯示學(xué)生在該學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)當(dāng)中的情況，教師根據(jù)數(shù)據(jù)所反映的情況制訂相應(yīng)教學(xué)方案。

第二，課題組教師在教學(xué)過程需要實(shí)時(shí)觀察學(xué)生的情況，通過自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有目的性地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，增加小組比賽學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、支持團(tuán)體內(nèi)交流、共同學(xué)習(xí)、團(tuán)體間競(jìng)爭(zhēng)，課題組教師及時(shí)評(píng)估每個(gè)學(xué)習(xí)小組的績(jī)效，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。通過統(tǒng)計(jì)分析班級(jí)內(nèi)學(xué)生考試試卷的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠直觀地看出學(xué)生答題的進(jìn)度和正誤情況，能夠?qū)崟r(shí)查看學(xué)生考試中出現(xiàn)的高頻錯(cuò)題、高頻知識(shí)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的學(xué)生名單。同時(shí)，教師根據(jù)課程內(nèi)容和團(tuán)隊(duì)成員的情況指定不同的任務(wù)，進(jìn)一步細(xì)化團(tuán)隊(duì)內(nèi)的任務(wù)，組織每個(gè)團(tuán)隊(duì)在完成任務(wù)的過程中提出自己的想法。諸上環(huán)節(jié)完成之后，教師根據(jù)數(shù)據(jù)所反映的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況以及掌握情況，調(diào)整授課的重點(diǎn)，高效地完成課程授課。

第三，重視學(xué)生課堂下的復(fù)習(xí)鞏固。教師應(yīng)準(zhǔn)備必要的作業(yè)練習(xí)和相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)，以便學(xué)生在課堂上按照自己的興趣進(jìn)行學(xué)習(xí)和鞏固。大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可以制訂每個(gè)學(xué)生的知識(shí)能力指導(dǎo)方案，使教師能夠根據(jù)大數(shù)據(jù)所反映的學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，有針對(duì)性地安排強(qiáng)化訓(xùn)練題目，進(jìn)而解決每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題。

3.結(jié)合大數(shù)據(jù)分析提高解決問題的能力

以某種方式培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，提高學(xué)生思維的深度、靈活性和創(chuàng)造性應(yīng)該成為中學(xué)數(shù)學(xué)教師關(guān)注的焦點(diǎn)。在此次課題研究中，研究小組在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，通過學(xué)生練習(xí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，了解學(xué)生對(duì)具體問題的掌握情況，并進(jìn)一步引導(dǎo)教學(xué)。研究小組教師根據(jù)學(xué)生的各種答案，掌握學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)習(xí)得情況，通過大數(shù)據(jù)具體分析每個(gè)選項(xiàng)或答案出現(xiàn)的人數(shù)和比例，具體了解學(xué)生的問題情況，使課題組教師能夠通過數(shù)據(jù)高效、準(zhǔn)確地整理學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)特性分析學(xué)生情況。研究小組還發(fā)現(xiàn)，通過這樣的學(xué)習(xí)，可以有效地提高學(xué)生找到不同解決方案或不同錯(cuò)誤的效率，并且挖掘了群體的智慧，使學(xué)生能夠做到一題多解，舉一反三。學(xué)生可以在比較解決方案中找到最適合自己的方法，從而有效地提高解決問題的能力。

三、展望

這次研究課通過大數(shù)據(jù)分析比較準(zhǔn)確地反映了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)，教師不再單純地抱怨學(xué)生的學(xué)習(xí)力不足、注意力分散等情況，他們會(huì)更多地反思學(xué)生是否已經(jīng)高效地完成了課程，重視學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)認(rèn)識(shí)情況，同時(shí)能夠主動(dòng)制訂不同的方案來照顧不同水平的學(xué)生，結(jié)合科學(xué)合理的課程方式，創(chuàng)設(shè)能夠促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)的情境。例如，在中學(xué)數(shù)學(xué)定理的推導(dǎo)教學(xué)中，教師可以特殊情況為例，對(duì)學(xué)生有針對(duì)性地分組，然后推導(dǎo)證明公式來驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。這樣的教學(xué)有助于中學(xué)生更深入地理解教科書中出現(xiàn)的公式，促進(jìn)學(xué)生之間的溝通，進(jìn)而提高課堂教學(xué)的效率，突出學(xué)生的主體地位，從而營(yíng)造和諧的數(shù)學(xué)課堂氛圍。這種教學(xué)方式能夠幫助初中生更深層次地理解課本上的定理和公式，促進(jìn)了學(xué)生之間的互助交流，能夠大幅提高班級(jí)整體的數(shù)學(xué)課堂授課效率，突出學(xué)生自主學(xué)習(xí)的地位，有利于構(gòu)建和諧的數(shù)學(xué)課堂 。

基于大數(shù)據(jù)分析的初中數(shù)學(xué)教育要求教師改變傳統(tǒng)的教育觀念，通過數(shù)據(jù)分析的方式進(jìn)行教學(xué)組織，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)中引入數(shù)據(jù)分析，可以提高教師對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性，使其結(jié)合數(shù)據(jù)特點(diǎn)開發(fā)合理的教學(xué)方案，提高整個(gè)教學(xué)過程當(dāng)中學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。此外，在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中，由于學(xué)生的水平不同，教師必須有足夠的耐心指導(dǎo)學(xué)生，從學(xué)生的角度看中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，分析學(xué)生的實(shí)際問題。教師還要懷著開放的教學(xué)思維，改變過去落后的教學(xué)模式，在大數(shù)據(jù)的幫助下實(shí)現(xiàn)高效的教育。

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