“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下初中數(shù)學(xué)的課堂實(shí)踐

袁聰

亳州市黌學(xué)英才中學(xué) 安徽 亳州 236800

引言

初中數(shù)學(xué)是一門抽象性和邏輯性極強(qiáng)的學(xué)科，涉及的知識(shí)點(diǎn)之廣，概念和定理之抽象，知識(shí)體系之嚴(yán)謹(jǐn)，要求學(xué)生必須具備嚴(yán)密的邏輯推理能力和聯(lián)系能力，運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)和方法去解決新的問題，多思考多練習(xí)，才能在考試中取得優(yōu)異的成績。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式在很大程度上滿足了基礎(chǔ)教育需求，但本質(zhì)上仍屬于共性化、普適化和單指向教學(xué)，教師主導(dǎo)課堂節(jié)奏，而學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，實(shí)時(shí)反饋與互動(dòng)不夠，導(dǎo)致教師難以根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和掌握程度進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。此外，教師需花費(fèi)大量時(shí)間和精力在備課、批改作業(yè)等環(huán)節(jié)，教學(xué)效率低下。

隨著AI（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)在個(gè)性化推薦、數(shù)據(jù)挖掘、聚類分析等相關(guān)領(lǐng)域獲得巨大發(fā)展，上述傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題均可通過“AI+教師”協(xié)同教學(xué)的模式得以解決[1]?！癆I+教師”協(xié)同教學(xué)是指將AI與教育教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人工智能與教師在教學(xué)過程中的協(xié)同合作，共同完成教學(xué)任務(wù)的一種新型教學(xué)模式[2]。該模式既融合了AI系統(tǒng)的智能化、個(gè)性化、互動(dòng)性的特點(diǎn)，又能充分發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，創(chuàng)新教學(xué)教育方法，符合國務(wù)院于2017年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中“應(yīng)重視人工智能與基礎(chǔ)學(xué)科教育交叉融合”的觀點(diǎn)。

因此，如何使用“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式來創(chuàng)新初中數(shù)學(xué)課堂，在扎實(shí)學(xué)生的應(yīng)試能力和助力教師的職業(yè)發(fā)展的同時(shí)，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，促進(jìn)教育公平，正是本研究的關(guān)鍵所在。

1 “AI+教師”協(xié)同教學(xué)的優(yōu)勢

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，AI走進(jìn)課堂賦能教師授課，對(duì)實(shí)施個(gè)性化、精準(zhǔn)化、素質(zhì)化的教育，助力教師職業(yè)發(fā)展，拓展教育資源，打破優(yōu)質(zhì)教育資源壟斷壁壘意義重大。

1.1 創(chuàng)新教育方式和推動(dòng)教育改革

“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的教育方式，AI賦能教師的教育教學(xué)，既可精準(zhǔn)識(shí)別每位學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，又能與學(xué)生智能化互動(dòng)，針對(duì)性地推薦學(xué)習(xí)資源，提升課堂效果和學(xué)生的滿意度。而在信息化和現(xiàn)代化助力下的教學(xué)模式，在推動(dòng)教育改革的同時(shí)，將學(xué)生培養(yǎng)成為更具創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的棟梁之材。

1.2 培養(yǎng)教師素養(yǎng)和助力其職業(yè)發(fā)展

AI的引入，教師要不斷提高自身的科技素養(yǎng)，適應(yīng)新時(shí)代下教育教學(xué)的新變化，積極探索新戰(zhàn)法，取得教育教學(xué)新成果，在這個(gè)過程中，實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值、素養(yǎng)、能力的提升。此外，諸如智能批改助手等AI輔助教學(xué)軟件，可幫助教師從煩瑣的工作中釋放出來，從而有更多時(shí)間和精力關(guān)注自我的成長和發(fā)展，對(duì)提升教師的職業(yè)滿意度、激發(fā)工作積極性、保障教師隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展意義重大。

1.3 拓展教育資源和促進(jìn)教育公平

協(xié)同教學(xué)模式依托智慧教學(xué)軟件，突破了地域、時(shí)間和資源的限制，將國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源共享給全國各地的學(xué)生，為他們提供更多元、豐富的學(xué)習(xí)路徑，打破教育資源不均衡的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)。特別是在貧困地區(qū)，學(xué)生可以接收到與教育發(fā)達(dá)地區(qū)一致的教育資源，這有助于拓寬學(xué)生的視野，提振信心，培養(yǎng)其綜合素質(zhì)，也將助力實(shí)現(xiàn)教育公平，提高整個(gè)社會(huì)的公平正義。

2 “AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下初中數(shù)學(xué)課堂的構(gòu)建

一個(gè)高效且完整的課堂包含3個(gè)階段：課前階段，課中階段，課后階段[3]。“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式將AI教學(xué)平臺(tái)、教師、學(xué)生三方緊密聯(lián)系在一起，協(xié)同合作，共同構(gòu)建高效的教學(xué)課堂。

2.1 課前階段：預(yù)習(xí)與備課

在“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下，教師于課前登錄AI教學(xué)平臺(tái)，在備課功能模塊，將本節(jié)課的重要知識(shí)點(diǎn)提前錄制成微課或找尋優(yōu)質(zhì)視頻課上傳，并向?qū)W生推送適量的針對(duì)性習(xí)題檢測預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生預(yù)習(xí)后，平臺(tái)可快速批閱習(xí)題并實(shí)時(shí)匯總成績數(shù)據(jù)推送至老師端。據(jù)此，教師能以學(xué)定教，提前優(yōu)化課堂教學(xué)組織，確保上課PPT、練習(xí)題等內(nèi)容有的放矢且針對(duì)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量的提升。

2.2 課中階段：互動(dòng)與探究

在課堂中，協(xié)同教學(xué)模式講究老師、學(xué)生、AI三者的互動(dòng)與探究。在組織智慧化課堂時(shí)，教師利用AI教學(xué)平臺(tái)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們盡快地融入課堂。隨后，要以協(xié)同探究為重點(diǎn)，突出遞進(jìn)式教學(xué)。教師使用“智能白板”、“小組探究”、“課堂互動(dòng)”、“答題器”等子模塊進(jìn)行綜合授課，解決學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的遇到的普遍問題，解答他們的疑惑，并在課堂中實(shí)時(shí)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，選擇合適的例題講解，提高課堂教學(xué)效益。為進(jìn)一步優(yōu)化師生互動(dòng)，打破學(xué)生間的交流障礙，教師還可運(yùn)用“在線搶答”、“隨機(jī)選人”等以開展創(chuàng)新性問題探究的模式，以豐富課堂互動(dòng)的形式，突出重點(diǎn)與難點(diǎn)，提高學(xué)生的全員參與度與主體地位。

在此開放包容的課堂環(huán)境下，每名學(xué)生均可發(fā)表觀點(diǎn)、交流心得、總結(jié)看法，共同梳理重、難知識(shí)點(diǎn)和錯(cuò)題原因，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力，推動(dòng)課堂教學(xué)模式的深度變革。

2.3 課后階段：鞏固與拓展

在課后階段，教師可通AI教學(xué)平臺(tái)對(duì)每個(gè)學(xué)生的課堂行為進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析，教學(xué)平臺(tái)內(nèi)置的K-means聚類算法將學(xué)習(xí)狀態(tài)、知識(shí)點(diǎn)扎實(shí)程度類似的學(xué)生劃分若干個(gè)小組，教師為每組學(xué)生量身布置并推送課后輔導(dǎo)練習(xí)，鞏長處、強(qiáng)短板。平臺(tái)內(nèi)嵌的“錯(cuò)題本”功能，可根據(jù)學(xué)生的做題正確與否，自動(dòng)推薦相似習(xí)題特征的題目，拓展習(xí)題庫。這樣一來，既方便學(xué)生的自我評(píng)估，深入剖析錯(cuò)誤題目，及時(shí)補(bǔ)足知識(shí)盲點(diǎn)，又可將每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)與數(shù)學(xué)題相結(jié)合，提高學(xué)習(xí)效率。老師則需要在平臺(tái)中實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生作業(yè)的完成情況，及時(shí)做好知識(shí)答疑與指導(dǎo)。

表1 “AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下初中數(shù)學(xué)課堂環(huán)節(jié)分析

由此可見，在“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下，初中數(shù)學(xué)課堂的構(gòu)建將更加智慧化，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育與精準(zhǔn)教學(xué)的完美融合。通過人工智能技術(shù)的支持，教師能夠更加聚焦于核心教學(xué)任務(wù)，以及為學(xué)生提供高質(zhì)量的教育資源和服務(wù)[4]。學(xué)生也能迅速找到自己的薄弱環(huán)節(jié)，在AI的輔助下加強(qiáng)訓(xùn)練，鞏固提高。

3 AI教學(xué)平臺(tái)教學(xué)應(yīng)用分析——以二次函數(shù)為例

二次函數(shù)是普通初中九年級(jí)數(shù)學(xué)教材的重點(diǎn)內(nèi)容，此章節(jié)的知識(shí)不僅在科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，還在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。教師可借鑒“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式去創(chuàng)新二次函數(shù)的教學(xué)方法，扎實(shí)學(xué)生在二次函數(shù)章節(jié)上的應(yīng)試能力，又發(fā)揮AI賦能教育的優(yōu)勢。

3.1 課前自主學(xué)習(xí)

課前，教師將二次函數(shù)的重要知識(shí)點(diǎn)，如二次函數(shù)的定義、三種表達(dá)式、平移規(guī)律等，提前錄制微課，上傳至備課模塊。學(xué)生每預(yù)習(xí)完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的微課后，開始做相應(yīng)的習(xí)題，系統(tǒng)將學(xué)生各知識(shí)點(diǎn)的正確率匯總后實(shí)時(shí)推送至教師端。統(tǒng)計(jì)報(bào)表詳見表2。

表2 學(xué)生預(yù)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)

表2直觀反映了學(xué)生在二次函數(shù)定義上預(yù)習(xí)效果較好，但在函數(shù)平移規(guī)律上預(yù)習(xí)比較吃力，完成率和班級(jí)平均正確率均不高。由于教師在安排預(yù)習(xí)順序時(shí)是基于知識(shí)點(diǎn)的難易程度，知識(shí)點(diǎn)越難完成率越低，也側(cè)面反映了學(xué)生的畏難情緒比較重以及預(yù)習(xí)時(shí)間預(yù)留不充足的現(xiàn)實(shí)情況。那么，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，老師就可根據(jù)預(yù)習(xí)“前測”合理安排授課內(nèi)容，使得各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)各有側(cè)重。

3.2 課中互動(dòng)探究

課堂中，教師使用AI教學(xué)平臺(tái)輔助二次函數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)。課前，教師已根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段的數(shù)據(jù)，分析各學(xué)生的掌握情況，針對(duì)函數(shù)平移規(guī)律的教學(xué)環(huán)節(jié)，可對(duì)教材上經(jīng)典例題進(jìn)行改造，輔以中考真題進(jìn)行全方位講解，并加大與在該環(huán)節(jié)預(yù)習(xí)效果差學(xué)生的互動(dòng)頻次，既能確保課堂的活躍氛圍，也能確保不漏一人。在歸納總結(jié)環(huán)節(jié)，教師使用“智能白板”梳理課堂筆記，并使用“隨機(jī)選人”功能抽取學(xué)生分享心得體會(huì)，鍛煉學(xué)生們的總結(jié)能力，并給每位學(xué)生打分。

在總結(jié)歸納環(huán)節(jié)，教師利用AI技術(shù)進(jìn)行課堂測驗(yàn)，以便實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。在測驗(yàn)過程中，AI可以根據(jù)學(xué)生的答案給出個(gè)性化反饋，指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤。同時(shí)，教師可以根據(jù)AI生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，了解學(xué)生的整體掌握情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整?？梢?，在“AI+教師”協(xié)同教學(xué)模式下，師生互動(dòng)程度、教學(xué)針對(duì)性和學(xué)生滿意度均有大幅提升，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生更好學(xué)、老師更好教的師生雙贏局面。

3.3 課后鞏固提高

在后續(xù)的課堂測驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師還需幫學(xué)生鞏固提升。教師要分知識(shí)點(diǎn)為學(xué)生設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性、鞏固性、挑戰(zhàn)性題目作為二次函數(shù)的習(xí)題集。AI教學(xué)平臺(tái)根據(jù)每位學(xué)生的預(yù)習(xí)成果、課堂表現(xiàn)、互動(dòng)情況和成績水平將學(xué)生劃分為若干個(gè)群組，并向不同群組的學(xué)生提供針對(duì)性的練習(xí)題。例如，二次函數(shù)平移規(guī)律掌握不牢的學(xué)生組可多推送些平移相關(guān)的習(xí)題，3個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握程度均扎實(shí)的組多推送些鞏固性和挑戰(zhàn)性的習(xí)題，確保每位學(xué)生都能獲得學(xué)習(xí)效果的提升。此外，AI還可以在課堂中進(jìn)行智能推薦，為學(xué)生推送適合其學(xué)習(xí)程度的學(xué)習(xí)資源。通過這種方式，既能保證學(xué)生充分掌握基礎(chǔ)知識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生探索更高難度的興趣。當(dāng)然，教師也要及時(shí)登錄平臺(tái)，關(guān)注學(xué)生答題過程的規(guī)范性，做好學(xué)生們的答疑解惑工作，并為后續(xù)課程的教學(xué)做準(zhǔn)備。

4 結(jié)束語

本文針對(duì)傳統(tǒng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)模式中存在的問題，提出了“AI+教師”協(xié)同教學(xué)的創(chuàng)新模式。通過AI賦能初中數(shù)學(xué)教學(xué)的3個(gè)階段：課前預(yù)習(xí)與備課、課中互動(dòng)與探究、課后鞏固與拓展，實(shí)現(xiàn)AI、教師、學(xué)生在全過程中的協(xié)同合作，達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)打破優(yōu)質(zhì)教育資源壟斷、教學(xué)改革意義重大。在未來的教育教學(xué)實(shí)踐中，可進(jìn)一步探討和優(yōu)化該模式，以期推動(dòng)我國教育事業(yè)的發(fā)展。