AI+教育賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)的研究報(bào)告

李小娜 程曉志

摘要： AI+教育是基于人工智能技術(shù)的教育模式，這種教育模式能夠?qū)鹘y(tǒng)的有效教學(xué)方法和現(xiàn)代化的信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)，帶給學(xué)生全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)感受。隨著教育的改革與創(chuàng)新，越來(lái)越多的教師開(kāi)始將AI+教育模式應(yīng)當(dāng)?shù)骄唧w的學(xué)科教學(xué)上，旨在通過(guò)AI+技術(shù)賦予課堂教學(xué)更大的能量。因此，筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)AI+教育賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究，希望能夠幫助廣大教師提升教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞： AI+教育;初中數(shù)學(xué);自主預(yù)習(xí);研究

中圖分類號(hào)： G633.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1992-7711（2021）15-028

AI+教育模式為學(xué)生提供了更加便捷的自主學(xué)習(xí)條件，有利于學(xué)生自主解決學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)問(wèn)題。但是，在當(dāng)前的初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，許多教師對(duì)AI+教育仍然存在著一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致其所設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容和選用的教學(xué)方法不利于提升學(xué)生自主預(yù)習(xí)的能力。在此背景下，AI+教育賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)的研究具有較強(qiáng)的必要性和重要性。

一、AI+教育

（一）AI+教育的定義

AI+教育是基于人工智能的教育，它的核心是算法。AI+教育即人工智能教育，簡(jiǎn)稱智能教育，指基于人工智能多層次教育體系的全民智能教育。在AI+教育模式下，學(xué)校的教育逐漸向著在線化的教育模式發(fā)展，展現(xiàn)出了現(xiàn)代化、信息化的特點(diǎn)。同時(shí)，教師能夠打破教學(xué)的時(shí)間與空間限制，隨時(shí)隨地地向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)并及時(shí)通過(guò)反饋數(shù)據(jù)了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況。學(xué)生則可以借助AI技術(shù)搜索資料，查找重難點(diǎn)問(wèn)題的不同解答方法，與教師、同學(xué)進(jìn)行便捷的交流?？傊?，AI+教育是依賴于人工智能、結(jié)合教師教學(xué)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的創(chuàng)新性教育，體現(xiàn)了人工智能技術(shù)在教育場(chǎng)景下的應(yīng)用。

（二）AI+教育的定位

AI+教育的定位是為教育現(xiàn)代化建設(shè)打造智能引擎，推動(dòng)現(xiàn)代化教育事業(yè)的發(fā)展。教師在準(zhǔn)確定位AI+教育時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮人工智能技術(shù)的本質(zhì)和教育教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)。從人工智能技術(shù)的本質(zhì)出發(fā)，筆者認(rèn)為AI+教育旨在將大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)算法、人工智能服務(wù)等應(yīng)用到教學(xué)中，以創(chuàng)造良好的教學(xué)條件。從教育教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)出發(fā)，筆者認(rèn)為AI+教育旨在提升教師教學(xué)活動(dòng)的個(gè)性化特征，以充分滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教育現(xiàn)狀表明，AI+教育在一定程度上促進(jìn)了教育公平、優(yōu)化了教育效果、實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化教育的目標(biāo)。所以，AI+教育能夠利用人工智能技術(shù)推動(dòng)教育的公平化、高效化、個(gè)性化發(fā)展。

二、自主預(yù)習(xí)

（一）自主預(yù)習(xí)的概念

自主預(yù)習(xí)是指學(xué)生在課前獨(dú)立學(xué)習(xí)的方式提前學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，以此為正式學(xué)習(xí)奠定良好的知識(shí)基礎(chǔ)的過(guò)程。從初中數(shù)學(xué)教學(xué)的角度來(lái)看，自主預(yù)習(xí)是初中生在數(shù)學(xué)教師的指導(dǎo)下結(jié)合自身的知識(shí)基礎(chǔ)、利用自身的思維能力和學(xué)習(xí)能力對(duì)將要學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造性的探索活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自主性發(fā)展。

（二）自主預(yù)習(xí)的特點(diǎn)

初中生雖然經(jīng)過(guò)小學(xué)階段的學(xué)習(xí)積累了一些數(shù)學(xué)知識(shí)，但是其個(gè)人的思維能力和分析能力仍然有待提升，所以其在學(xué)習(xí)時(shí)離不開(kāi)教師的指導(dǎo)。初中生自主預(yù)習(xí)的特點(diǎn)具體包括五個(gè)方面：

1.獨(dú)立性。

學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)是自主預(yù)習(xí)過(guò)程的顯著特征，學(xué)習(xí)中的獨(dú)立性是學(xué)生依靠自身的學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)能力進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以獨(dú)立性是初中生自主預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的重要特點(diǎn)之一。自主預(yù)習(xí)的獨(dú)立性特征要求學(xué)生樹(shù)立課堂主體意識(shí)，提倡學(xué)生正確的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用自己的學(xué)習(xí)能力。在自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生需要盡可能消除對(duì)教師或者其他同學(xué)的依賴心理，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的自我支配、自我調(diào)節(jié)和自我監(jiān)督。另外，自主預(yù)習(xí)的獨(dú)立性特征對(duì)教師也有一定的要求，其要求教師給予學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，通過(guò)一些教學(xué)措施滿足學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的需求。

2.主動(dòng)性。

在自主預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)生往往呈現(xiàn)出主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，而不是被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。當(dāng)自主預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，初中生一般都是秉持著“我要學(xué)”的思想。在主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)的推動(dòng)下，學(xué)生會(huì)主動(dòng)地閱讀課本、搜集資料、提出問(wèn)題并分析問(wèn)題，進(jìn)而逐漸養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

3.情感性。

初中生在自主預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，會(huì)展現(xiàn)出積極的情感和學(xué)習(xí)態(tài)度，這在一定程度上體現(xiàn)出了自主預(yù)習(xí)的情感性特點(diǎn)。同時(shí)，AI+教育模式能夠通過(guò)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將更多有趣的內(nèi)容引入學(xué)生自主預(yù)習(xí)的過(guò)程，給學(xué)生帶來(lái)樂(lè)學(xué)趣學(xué)的情感體驗(yàn)。在此情況下，初中生在自主預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠展現(xiàn)出更加積極的情感。

4.反思性。

反思性是自主預(yù)習(xí)過(guò)程的一個(gè)重要特點(diǎn)，初中生在自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中不僅能夠提前認(rèn)識(shí)尚未學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，而且能夠不斷地反思自己對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)的掌握程度。AI+ 教育能夠記錄并保留教師在長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中講述的重要知識(shí)點(diǎn)，這為學(xué)生進(jìn)行自我反思提供了豐富的參考資料。

5.個(gè)體性。

AI+教育下的自主預(yù)習(xí)過(guò)程順應(yīng)了新課改的發(fā)展趨勢(shì)，滿足了學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需求，能夠很好地應(yīng)對(duì)學(xué)生個(gè)體差異的問(wèn)題。自主預(yù)習(xí)過(guò)程強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自我調(diào)節(jié)，在AI+教育背景下進(jìn)行自主預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)生能夠結(jié)合自身的興趣愛(ài)好選擇自己喜歡的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使自主預(yù)習(xí)的過(guò)程能夠滿足自身的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

三、AI+教育賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)的意義

（一）有利于激發(fā)學(xué)生的自主預(yù)習(xí)興趣

相較于傳統(tǒng)的教育模式，AI+教育采用了更為先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)工作，學(xué)生在預(yù)習(xí)新知識(shí)時(shí)能夠借助功能強(qiáng)大的學(xué)習(xí)設(shè)備。在AI+教育下，初中生預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)，可以借助一些生動(dòng)形象的圖像情境、聲音情境、生活情境等，有利于將抽象復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識(shí)生動(dòng)化、具體化。通過(guò)觀看這些有趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，初中生會(huì)對(duì)自主預(yù)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。除此之外，AI+教育的模式具有創(chuàng)新性，能夠給學(xué)生帶來(lái)新鮮感，同時(shí)初中生往往對(duì)新鮮事物具有一定的好奇心，在此情況下，學(xué)生對(duì)自主預(yù)習(xí)的興趣會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。

（二）有利于學(xué)生自主突破重難點(diǎn)知識(shí)

AI+教育通過(guò)信息技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生開(kāi)拓自主解決重難點(diǎn)問(wèn)題的渠道，有利于學(xué)生自主突破重難點(diǎn)知識(shí)。在AI+教育下進(jìn)行自主預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)生能夠在網(wǎng)絡(luò)上或者學(xué)習(xí)平臺(tái)上搜索自己遇到的重難點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)而參照搜索到的資料自主分析數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決方法和解題步驟。這樣一來(lái)，學(xué)生就能夠在自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中自主解決掉重難點(diǎn)問(wèn)題。

（三）有利于加強(qiáng)師生之間的溝通

師生互動(dòng)是初中數(shù)學(xué)教學(xué)的必要途徑，通過(guò)師生互動(dòng)，教師能夠充分了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，學(xué)生也能夠向教師表達(dá)自己的真實(shí)想法。在以往的教學(xué)中，教師主要在課堂上通過(guò)面對(duì)面交流的方式進(jìn)行師生互動(dòng)，這種方式能夠確保 課堂上的師生互動(dòng)質(zhì)量，但是不能確保課堂下的師生互動(dòng)質(zhì)量。

（四）有利于推動(dòng)新課改的貫徹落實(shí)

在課程內(nèi)容和課程實(shí)施方面，新課改指出課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)與社會(huì)生活、科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，展現(xiàn)出綜合性的特征。AI+教育充分展現(xiàn)了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的結(jié)合，有利于推動(dòng)學(xué)科教學(xué)的改革與發(fā)展。在AI+教育背景下，初中生的自主預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)也能充分發(fā)揮多元主體的作用，融入教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、學(xué)生自評(píng)等方式，這也有利于推動(dòng)新課改措施的貫徹與落實(shí)。

四、AI+賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)的策略

（一）展現(xiàn)圖像情境，激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)興趣

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的推動(dòng)力，尤其在學(xué)生自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中，興趣發(fā)揮著更為重要的作用。在以往的教學(xué)中，初中數(shù)學(xué)教師常常將注意力放在學(xué)生最終掌握的知識(shí)量上，忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情感體驗(yàn)。針對(duì)此情況，教師在AI+教育背景下引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的數(shù)學(xué)知識(shí)適當(dāng)展示一些圖片或者視頻，以此來(lái)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)形象的圖像情境。然后，在此基礎(chǔ)上，教師可以利用圖像情境激發(fā)學(xué)生自主預(yù)習(xí)的興趣，為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)奠定心理基礎(chǔ)。

比如在教學(xué)《認(rèn)識(shí)三角形》的知識(shí)時(shí)，教師可以在學(xué)生自主預(yù)習(xí)課本知識(shí)之前，利用信息技術(shù)搜集“生活中的三角形”圖片如自行車(chē)、房屋建筑、交通標(biāo)志等，并通過(guò)AI+教學(xué)平臺(tái)展示給學(xué)生，以此來(lái)通過(guò)這些貼近現(xiàn)實(shí)生活的圖片激發(fā)學(xué)生對(duì)“三角形”知識(shí)的預(yù)習(xí)興趣。另外，教師也可以搜集和展示“利用三角板拼湊不同圖形”的趣味視頻，創(chuàng)設(shè)視頻情境，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自主預(yù)習(xí)的興趣。

（二）推送導(dǎo)學(xué)案，收集習(xí)題練習(xí)的數(shù)據(jù)

在AI+教育的背景下，雖然學(xué)生占據(jù)著課堂主體地位，但是教師仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，初中生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程往往離不開(kāi)教師的引導(dǎo)。因此，在學(xué)生自主預(yù)習(xí)時(shí)，初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮好自身的教育引導(dǎo)作用，既要給予學(xué)生足夠的自由學(xué)習(xí)空間，也要幫助學(xué)生明確預(yù)習(xí)的方向。導(dǎo)學(xué)案是教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效工具，能夠幫助學(xué)生明確預(yù)習(xí)目標(biāo)、重難點(diǎn)內(nèi)容、預(yù)習(xí)方法等。所以，教師可以借助AI技術(shù)制作的導(dǎo)學(xué)案并發(fā)送到學(xué)生的學(xué)習(xí)終端上，以此來(lái)推動(dòng)學(xué)生養(yǎng)成良好的自主預(yù)習(xí)習(xí)慣。

比如在教學(xué)《軸對(duì)稱現(xiàn)象》的知識(shí)時(shí)，教師可以利用AI+教學(xué)設(shè)備制作導(dǎo)學(xué)案并讓學(xué)生結(jié)合導(dǎo)學(xué)案進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，以此來(lái)提升學(xué)生自主預(yù)習(xí)“軸對(duì)稱”知識(shí)的效率。在設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)案時(shí)，教師可以幫助學(xué)生制定“理解軸對(duì)稱圖形和兩個(gè)圖形成軸對(duì)稱的含義; 能夠用剪刀剪出簡(jiǎn)單的軸對(duì)稱圖形”等預(yù)習(xí)目標(biāo)，明確需要思考的問(wèn)題如“人們?cè)谡甄R子時(shí)，其本人和鏡子里的像是否對(duì)稱”等。在導(dǎo)學(xué)案的指引下， 學(xué)生就可以利用AI+教育下的工具進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，如通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬演示思考問(wèn)題。

（三）拍照搜題，學(xué)生自主解決難點(diǎn)問(wèn)題

AI+教育為學(xué)生創(chuàng)造了更加便利的自主學(xué)習(xí)條件比如拍照搜題功能，這對(duì)學(xué)生提高自主預(yù)習(xí)的效率具有非常大的幫助。AI+教育下的信息設(shè)備具有拍照功能，同時(shí)許多學(xué)習(xí)軟件以及網(wǎng)站為學(xué)生提供了豐富的數(shù)學(xué)題目資源。AI+教育將二者結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生提供了拍照搜題的可能性，這一功能不僅節(jié)省了學(xué)生輸入題目的時(shí)間，而且能夠幫助學(xué)生準(zhǔn)確地展現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。因此，在學(xué)生自主預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用拍照搜題的方法，激勵(lì)學(xué)生嘗試自主解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題。

比如在教學(xué)《平面直角坐標(biāo)系》的知識(shí)時(shí)，教師可以建議學(xué)生運(yùn)用拍照搜題的方式解決自己不理解的知識(shí)點(diǎn)。該部分的習(xí)題往往都帶有“平面直角坐標(biāo)系”的圖，當(dāng)學(xué)生在自主預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到類似于“某點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱的點(diǎn)是（ ）”的難題時(shí)，就可以通過(guò)拍照的方式將題目完整地拍下來(lái)并上傳到學(xué)習(xí)軟件或者網(wǎng)站上， 這樣學(xué)生就能夠解決傳統(tǒng)模式下難以準(zhǔn)確查找“平面直角坐標(biāo)系”圖片的問(wèn)題，快速找到正確的階梯方法。

（四）構(gòu)建交流平臺(tái)，拓展師生交流渠道

在AI+教育背景下，教師和學(xué)生可以通過(guò)線上交流平臺(tái)進(jìn)行及時(shí)、有效的交流與溝通，有利于教師發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)、收集學(xué)生在自主預(yù)習(xí)后的反饋信息。因此，初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)利用好AI+教育的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建信息交流平臺(tái)，與學(xué)生之間展開(kāi)有效的互動(dòng)，向?qū)W生分享具有學(xué)習(xí)價(jià)值的數(shù)學(xué)資料，幫助學(xué)生提升自主預(yù)習(xí)的能力。

比如在教學(xué)《概率初步》的知識(shí)時(shí)，教師可以通過(guò)AI+教育下的信息設(shè)備構(gòu)建信息交流平臺(tái)如“數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)群”等，將與“概率”相關(guān)的課外資料如相關(guān)數(shù)學(xué)故事分享到以班級(jí)為單位的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)群中，以此豐富學(xué)生自主預(yù)習(xí)的內(nèi)容。另外，教師可以通過(guò)信息交流平臺(tái)，為班內(nèi)學(xué)生提供彼此交流的渠道，使學(xué)生在自主預(yù)習(xí)的過(guò)程中能夠開(kāi)展一些與“概率”知識(shí)相關(guān)的趣味游戲如“擲骰子”等。

總而言之，AI+教育賦能初中數(shù)學(xué)自主預(yù)習(xí)有利于提升學(xué)生的自主預(yù)習(xí)能力，優(yōu)化學(xué)生自主預(yù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的效果，是我國(guó)現(xiàn)代化教育發(fā)展的有效途徑。在今后的教學(xué)中，初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)積極了解AI+教育的具體概念和特征，深入探究AI+教育背景下培養(yǎng)學(xué)生自主預(yù)習(xí)能力的策略。

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（作者單位：山東省淄博市張店區(qū)第八中學(xué)，山東 淄博255000）