AI技術(shù)對初中數(shù)學(xué)教學(xué)方式的變革與反思

ArtificialIntelligence（人工智能，以下簡稱“AI”）技術(shù)逐漸走進教育領(lǐng)域，為教育帶來了前所未有的機遇與變革。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式面臨諸多挑戰(zhàn)，比如知識抽象性較強導(dǎo)致學(xué)生理解困難，學(xué)生認知差異較大使教學(xué)難以兼顧每個學(xué)生的學(xué)習(xí)需求等。AI技術(shù)的應(yīng)用為解決這些問題提供了新的可能，它能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供個性化學(xué)習(xí)路徑和教學(xué)內(nèi)容，從而提升教學(xué)效果。在教學(xué)變革方面，教師可利用AI技術(shù)重構(gòu)教學(xué)場景，創(chuàng)建混合式學(xué)習(xí)空間，借助“AI點名網(wǎng)頁”等工具豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗；開展個性化分層教學(xué)和落實人機協(xié)同探究模式；推動教學(xué)評價從結(jié)果性評價轉(zhuǎn)向過程性診斷，構(gòu)建核心素養(yǎng)可視化評估模型。

然而，AI技術(shù)應(yīng)用也存在倫理挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)隱私泄露風(fēng)險、算法偏見影響教學(xué)公平等問題。同時，在教育本質(zhì)層面也存在若干問題，比如AI工具化與數(shù)學(xué)思維深度培養(yǎng)之間的矛盾、師生情感互動弱化現(xiàn)象以及教師角色轉(zhuǎn)型困境（如能力斷層、技術(shù)依賴性與專業(yè)自主權(quán)失衡等）。因此，研究AI技術(shù)對初中數(shù)學(xué)教學(xué)方式的變革并進行反思具有重要的現(xiàn)實意義：一方面，有助于推動初中數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展，提升教學(xué)質(zhì)量；另一方面，能為教育理論研究提供新的視角和方法，促進教育技術(shù)與教育理論的深度融合。

一、AI技術(shù)對初中數(shù)學(xué)教學(xué)的核心變革

（一）重構(gòu)教學(xué)場景

傳統(tǒng)的初中數(shù)學(xué)教學(xué)場景主要局限于教室，空間與時間的限制導(dǎo)致教學(xué)資源獲取渠道和師生互動方式較為單一。隨著AI技術(shù)的融入，教學(xué)場景得到了極大的拓展與重構(gòu)。

一方面，AI技術(shù)可以打破傳統(tǒng)“單一課堂”的局限，構(gòu)建“混合式學(xué)習(xí)空間”。例如，智能預(yù)習(xí)系統(tǒng)可為學(xué)生提供“一元二次方程”等知識的微課資源，幫助學(xué)生在課前利用微課進行自主學(xué)習(xí)[]同時，AI系統(tǒng)能對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行智能診斷，為教師提供教學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)生在預(yù)習(xí)測試中的答題情況，精準分析他們對知識點的掌握程度。針對理解存在困難的學(xué)生，系統(tǒng)會自動推送個性化輔導(dǎo)資料，如知識點講解動畫、相似題型練習(xí)等，有效提升其預(yù)習(xí)效果。這種個性化的預(yù)習(xí)模式改變了傳統(tǒng)教學(xué)中“一刀切”的做法，讓每個學(xué)生都能按照適合自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏為課堂學(xué)習(xí)做好準備。

另一方面，AI技術(shù)的應(yīng)用使虛實融合的數(shù)學(xué)實驗成為現(xiàn)實。AI技術(shù)能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自動生成配套模型，幫助學(xué)生更直觀地理解知識點。以幾何概念教學(xué)為例，AI可根據(jù)具體知識點自動生成示意圖，將抽象的數(shù)學(xué)概念轉(zhuǎn)化為可視化內(nèi)容。在學(xué)習(xí)立體幾何知識時，學(xué)生可以運用AI技術(shù)從多角度生成三維幾何模型（如正方體、圓柱體等），還能對模型進行切割、旋轉(zhuǎn)等交互操作，親身體驗幾何圖形的動態(tài)變化過程，從而深入理解幾何性質(zhì)與空間關(guān)系。

（二）創(chuàng)新教學(xué)模式

在AI技術(shù)的支持下，個性化分層教學(xué)得以更好地實現(xiàn)。AI系統(tǒng)能夠基于學(xué)情大數(shù)據(jù)，為學(xué)生設(shè)計動態(tài)的學(xué)習(xí)路徑。以“函數(shù)圖象”課題下的智能分組為例，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況將其分配到不同的小組，并提供有針對性的教學(xué)內(nèi)容和指導(dǎo)。具體而言，AI系統(tǒng)通過收集學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中對函數(shù)的概念、運算等基礎(chǔ)知識的掌握情況，以及他們在課堂練習(xí)和作業(yè)中的答題數(shù)據(jù)，分析出每個學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和知識薄弱點?；谶@些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將學(xué)生動態(tài)劃分到不同層次的學(xué)習(xí)小組，并為每個小組甚至每名學(xué)生制定個性化的學(xué)習(xí)路徑[2]。針對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，優(yōu)先推送函數(shù)基礎(chǔ)知識的鞏固練習(xí)和詳細講解；針對學(xué)有余力的學(xué)生，則提供更具挑戰(zhàn)性的拓展問題，如探究不同函數(shù)圖象之間的變換關(guān)系等。此外，系統(tǒng)還能根據(jù)學(xué)生的實時表現(xiàn)動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)路徑，確保每個學(xué)生都能在自己的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)充分學(xué)習(xí)與提升。

隨著人機協(xié)同探究模式的逐步興起，AI技術(shù)能夠輔助學(xué)生驗證數(shù)學(xué)猜想。例如，在“勾股定理”的教學(xué)中，AI技術(shù)可為學(xué)生提供智能推理引導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識[3]。教師可先指導(dǎo)學(xué)生觀察不同直角三角形的邊長關(guān)系，鼓勵他們提出關(guān)于三邊數(shù)量關(guān)系的猜想。隨后，學(xué)生可利用AI工具，輸入多組直角三角形邊長數(shù)據(jù)，由AI進行快速計算與分析?；谟嬎憬Y(jié)果，AI工具會給出關(guān)于猜想合理性的反饋，并建議進一步的探究方向。例如，當(dāng)學(xué)生提出“直角三角形兩直角邊平方和等于斜邊平方”的猜想時，AI工具可以通過展示大量不同直角三角形的計算結(jié)果來驗證這一猜想。此外，AI工具還能引導(dǎo)學(xué)生從特殊情形（如等腰直角三角形）逐步推廣到一般情況，從而培養(yǎng)他們的邏輯推理能力和探究思維。

（三）推動評價體系轉(zhuǎn)型

傳統(tǒng)的初中數(shù)學(xué)教學(xué)評價側(cè)重于結(jié)果性評價，主要以考試成績來評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種評價方式無法全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和能力發(fā)展。AI技術(shù)推動了初中數(shù)學(xué)評價體系從“結(jié)果評價”轉(zhuǎn)向“過程性診斷”。以幾何證明題為例，AI作業(yè)批改系統(tǒng)不僅能夠判斷答案對錯，還能分析學(xué)生的思維軌跡，提供詳細的教學(xué)反饋。比如，系統(tǒng)可以識別出學(xué)生在證明過程中是從哪個步驟開始出現(xiàn)邏輯錯誤，或者是哪個環(huán)節(jié)的推理不夠嚴謹。教師根據(jù)這些分析結(jié)果，能夠精準了解學(xué)生的思維特點和學(xué)習(xí)困難，從而為學(xué)生提供更有針對性的輔導(dǎo)。

此外，AI技術(shù)使核心素養(yǎng)的可視化評估成為可能。例如，數(shù)學(xué)建模能力是初中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的評價方式很難對其進行準確量化。AI技術(shù)能夠通過分析學(xué)生在數(shù)學(xué)建模各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，如問題抽象、模型構(gòu)建、模型求解、結(jié)果分析的操作和思路，構(gòu)建多維度的數(shù)學(xué)建模能力畫像。以“利用函數(shù)模型解決實際生活中的銷售問題”的建?；顒訛槔?，AI系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生對實際問題抽象化的準確程度、函數(shù)模型選擇的合理性、求解過程的嚴謹性以及結(jié)果分析和解釋能力等方面，對學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力進行全面評估，并將這些評估結(jié)果轉(zhuǎn)化為可視化圖表，直觀呈現(xiàn)給師生，讓學(xué)生清楚了解自己在數(shù)學(xué)建模方面的優(yōu)勢與不足，也為教師的進一步指導(dǎo)提供明確的方向。

二、批判性反思：AI技術(shù)賦能的教學(xué)隱憂與應(yīng)對策略

（一）技術(shù)應(yīng)用的倫理挑戰(zhàn)

AI技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用涉及大量學(xué)生數(shù)據(jù)的采集與處理，包括學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、作業(yè)成績和考試結(jié)果等敏感信息。這些數(shù)據(jù)一旦泄露，會對學(xué)生的個人權(quán)益和未來發(fā)展造成嚴重影響。例如，某些未獲授權(quán)的教育平臺為了牟取商業(yè)利益，違規(guī)將學(xué)生數(shù)據(jù)打包出售給第三方，導(dǎo)致學(xué)生個人信息泄露，給學(xué)生及其家庭帶來潛在的安全隱患[4。同時，在數(shù)據(jù)采集過程中，學(xué)生及其監(jiān)護人往往處于信息不對稱的弱勢地位，對數(shù)據(jù)的采集范圍、使用目的和存儲期限等關(guān)鍵信息了解不足，難以有效行使個人數(shù)據(jù)控制權(quán)。因此，在推進AI技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的過程中，教育者必須將保護學(xué)生數(shù)據(jù)隱私作為重要前提。

另外，AI系統(tǒng)的算法訓(xùn)練依賴于海量數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)偏差可能導(dǎo)致算法產(chǎn)生系統(tǒng)性偏見。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，AI系統(tǒng)如果采用帶有群體偏見的歷史數(shù)據(jù)，會對教學(xué)公平產(chǎn)生不利影響。例如，農(nóng)村地區(qū)學(xué)生受制于教學(xué)資源相對匱乏、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定等客觀因素，其學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)表現(xiàn)往往不如城市學(xué)生優(yōu)秀。AI系統(tǒng)若僅憑此類數(shù)據(jù)為農(nóng)村地區(qū)學(xué)生持續(xù)推薦缺乏拓展性的基礎(chǔ)內(nèi)容，會限制其發(fā)展?jié)摿?，這顯然有違教育公平原則。因此，教育者要密切關(guān)注AI算法的公平性，防止因算法偏見損害特定學(xué)生群體的權(quán)益。

（二）對教育本質(zhì)的再思考

AI技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，雖然能夠為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)路徑和豐富的教學(xué)資源，但也可能導(dǎo)致學(xué)生過度依賴AI工具，從而阻礙學(xué)生數(shù)學(xué)思維的深度發(fā)展。在面對復(fù)雜數(shù)學(xué)問題時，有的學(xué)生不再嘗試自主分析題目條件，探索解題思路，而是直接求助于AI工具。這種依賴行為將導(dǎo)致學(xué)生逐漸喪失探究數(shù)學(xué)知識的動力，偏離了數(shù)學(xué)教育培養(yǎng)學(xué)生思維能力的本質(zhì)目標。

師生之間的情感互動是教學(xué)過程的重要組成部分。通過面對面交流、答疑解惑等方式，教師不僅能了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，還能給予學(xué)生情感上的支持和鼓勵。然而，隨著AI技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，教師與學(xué)生之間的直接互動可能會減少，取而代之的是人機交互頻率的提高。這種變化或?qū)⑷趸瘞熒g的情感互動，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂氛圍。

（三）教師角色的轉(zhuǎn)型困境

AI技術(shù)的應(yīng)用要求教師從傳統(tǒng)的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)椤癆I協(xié)同設(shè)計師”，這需要教師具備更高的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力。教師不僅要熟悉數(shù)學(xué)學(xué)科知識和教學(xué)方法，還要掌握AI技術(shù)的基本原理和應(yīng)用技巧，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和AI系統(tǒng)的反饋，設(shè)計科學(xué)合理的教學(xué)方案。例如，要想利用AI系統(tǒng)進行學(xué)情分析，教師需學(xué)會解讀AI生成的數(shù)據(jù)報表，并能據(jù)此調(diào)整教學(xué)策略；要想設(shè)計基于AI的數(shù)學(xué)探究活動，教師需具備一定的編程思維與創(chuàng)新能力，以指導(dǎo)學(xué)生合理利用AI工具。然而，目前部分教師在AI技術(shù)應(yīng)用能力上還存在欠缺，難以順利實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)型。

AI技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，可能會使教師過度依賴技術(shù)，從而削弱教師的專業(yè)自主權(quán)。教師可能會過于依賴AI系統(tǒng)提供的教學(xué)建議和評估結(jié)果，而忽視了自己的專業(yè)判斷和教學(xué)經(jīng)驗[5]。這種情況不僅會影響教師的專業(yè)發(fā)展，還可能導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的下降。教師只有平衡好技術(shù)應(yīng)用與專業(yè)自主權(quán)，才能發(fā)揮兩者之間的協(xié)同效應(yīng)，促進教學(xué)質(zhì)量的提升。一方面，教師的專業(yè)自主權(quán)可以為AI技術(shù)的應(yīng)用提供方向和保障，確保技術(shù)應(yīng)用符合教育的本質(zhì)和目標；另一方面，AI技術(shù)也為教師的專業(yè)自主權(quán)提供了新的工具，有助于教學(xué)創(chuàng)新和個性化教學(xué)。因此，教師需要尋求技術(shù)應(yīng)用與專業(yè)自主之間的平衡點，在AI技術(shù)的支持下充分發(fā)揮教學(xué)智慧，提升教學(xué)效果。

三、結(jié)論與展望

AI技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中具有雙刃劍效應(yīng)。一方面，AI技術(shù)能夠重構(gòu)教學(xué)場景，創(chuàng)新教學(xué)模式，推動評價體系轉(zhuǎn)型，從而提升教學(xué)效果，為教學(xué)帶來深刻變革和積極影響；另一方面，AI技術(shù)的應(yīng)用也帶來了諸多問題和挑戰(zhàn)，如技術(shù)倫理問題、對教育本質(zhì)的再思考和教師角色轉(zhuǎn)型困境等。這些問題亟待教育工作者在實踐中不斷探索解決方案。

本研究對初中數(shù)學(xué)教育實踐具有啟示意義。教育工作者應(yīng)積極探索AI技術(shù)與初中數(shù)學(xué)教學(xué)的深度融合路徑，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，促進教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展。學(xué)校應(yīng)加強對AI技術(shù)應(yīng)用的資源投入，建立健全相關(guān)教學(xué)管理制度和資源保障體系；教師應(yīng)不斷提升技術(shù)素養(yǎng)和專業(yè)能力，靈活運用AI技術(shù)改進教學(xué)方法和手段；學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下合理使用AI技術(shù)輔助學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和數(shù)字素養(yǎng)。各方應(yīng)共同努力，促進初中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。AI技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用充滿機遇和挑戰(zhàn)。未來，教育工作者、技術(shù)開發(fā)者和政策制定者需要共同努力，克服實踐中的難題，構(gòu)建更加優(yōu)質(zhì)、高效、個性化的數(shù)學(xué)教育體系，培養(yǎng)符合未來社會發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才。

[參考文獻]

[1]袁聰. ^*AI+ 教師”協(xié)同教學(xué)模式下初中數(shù)學(xué)的課堂實踐［J].科學(xué)與信息化，2024（7）：133-135.

[2]周玉玲.利用人工智能提升初中生的數(shù)學(xué)能力[J].百科知識，2024（12）：92-94.

[3］韓雁冰．人工智能技術(shù)對初中數(shù)學(xué)教學(xué)方式的優(yōu)化［J].科學(xué)咨詢，2024（8）：119-122.

[4］楊俊鋒，褚娟.人工智能教育應(yīng)用的倫理風(fēng)險和規(guī)范原則[J].中國教育學(xué)刊，2024（11）：21-27.

[5」趙洪福.淺論初中數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化與智慧化：人工智能的整合與實際應(yīng)用[J］.考試周刊，2024（10）：67-71.

作者簡介：董秀茂（1971一），男，山東省日照市東港區(qū)濤雒鎮(zhèn)中心初中。