人工智能在中学数学教学中的应用

摘要：本文探讨了人工智能在中学数学教学中的应用，分析其个性化学习、智能辅导、教学资源丰富化等方面的优势，并提出相应的实施策略，以期为提高中学数学教学质量和效率提供新的思路和方法。

关键词：人工智能；中学数学教学；数据驱动教学；个性化学习

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）05-0000-03

引言

近年来，随着大数据等技术的不断发展，人工智能在教育领域的应用逐渐凸显其潜力和价值。中学数学教学作为培养学生逻辑思维和创新能力的重要学科，其教学方法和手段的改进显得尤为重要。因此，研究人工智能在中学数学教学中的应用具有重要的现实意义和学术价值。

人工智能与中学数学融合教学的依据

人工智能与中学数学的融合是基于教育发展的必然需求。建构主义学习理论指出，学生是知识的主动建构者，而非被动接受者。在融合教学中，学生能够获得更为丰富多样的教学资源，从而拓宽自己的知识面。同时，人工智能能够基于数据和算法实现对学生学习成果的精准评估，为教师提供更加详尽全面的反馈。这种教学方式有助于培养学生的逻辑思维和创新能力，使他们能够更好地应对未来社会的挑战和竞争。此外，融合教学还能在一定程度上减轻教师的工作负担，让教师拥有更多的时间去关注学生成长，实现教育的精细化和人性化。

人工智能与中学数学教学融合的方式

人工智能借助先进的算法和数据分析技术，能深入了解每个学生的学习特点和需求，进而为其定制个性化学习方案。这符合因材施教的教育原则，有助于充分发掘学生的潜力。通过人工智能的应用，教师能更精准地把握学生的学习状况，从而有的放矢地调整教学策略，使得教学更具针对性和实效性。这种融合还能极大地激发学生对数学的兴趣，使他们更加积极主动地投入到学习中，享受探索数学奥秘的乐趣。

人工智能与中学数学教学的融合路径

下面，笔者以人教版《勾股定理》一课为例，对人工智能与中学数学教学的融合方式进行探讨。

1.课前预习

教师通过“企业微信”或者“小管家”发布预习任务，学生对本课内容进行预习并完成预习作业；学生完成“问卷星”上的自我评价题，教师根据作业数据，分析学生对本课的掌握情况。

设计意图：利用智能软件线上了解学生对本课的把握情况，调整教学设计，对学生回答进行合理预设，为后续指导学生提供思路，从而做到精准教学、有的放矢。

2.讲授新课

（1）创设情境，引入新课

利用合拍功能创作虚拟人物“果果”并制作视频，通过和“果果”的对话，引出本课内容。在视频中出示2002年国际数学家大会的场面，通过观察会徽图案，“果果”提出问题：你见过这个图案吗？它是由哪些基本图形组成的？这个图形有什么基本含义？你听说过勾股定理吗？从现实生活中提出赵爽弦图，同时为探索勾股定理提供背景材料，进而引出课题。

设计意图：通过虚拟人物“果果”的出场引起学生的好奇心，在感受人工智能给生活带来的便捷的同时，设置悬念，自然引出课题，同时激发学生的民族自豪感，潜移默化地对学生进行爱国主义教育。

（2）引导学生，探究新知

①初步感知定理并提出猜想。

活动1：观察PPT中的图片，毕达哥拉斯到朋友家做客时发现用砖铺成的地面，其中含有直角三角形三边的数量关系，创设感知情境，提出问题：现在也请你观察，看看有什么发现？三个正方形A、B、C的面积有何关系？

活动2：在几何画板中，在网格中出示一般的直角三角形，以它的三边为边长的三个正方形A、B、C的面积是否也有活动1得出的数量关系？如果直角三角形的三边长不再是具体的数值，而是a、b、c，结论又会怎样？利用几何画板，动态演示三角形从网格中的等腰直角三角形，到网格中的一般三角形，再去掉网格背景，在此变化过程中，启发学生利用割补法求正方形的面积，从而得到勾股定理。

设计意图：从特殊的三角形入手，通过观察分析，得到三边关系。通过几何画板的动态演示，帮助学生理解直角三角形的三边关系，从特殊到一般。

②勾股定理简介。

活动3：运用“文心一言”和“字节豆包”，为学生讲解什么是勾股定理，同时让学生进行追问。

③证明猜想。

要求学生观看B站上的视频《勾股定理的证明方法》，证明猜想：所有直角三角形的两直角边的平方和等于斜边的平方。

设计意图：借助人工智能技术便于学生自主学习和探索，满足个性化学习需求。利用网络资源，拓宽学生视野，让学生感受数学的美妙和神奇，增强对数学的热爱。

④总结定理。让学生自己总结定理，培养学生的语言表达能力和归纳概括能力。

（3）初步应用，巩固新知

学生对所学的知识是否掌握了？达到了什么程度？为了检测学生对本课目标的达成情况和加强对学生能力的培养，可利用“文心一言”设计分层习题。

设计意图：通过不同层次的练习题，让不同层次的学生得到发展，做到因材施教、学有所得。

（4）数学之美，文化自信

引导学生观看视频《勾股树》，感受数学之美；观看“可视化证明勾股定理”的过程，巩固勾股定理的证明方法，建立几何直观。

设计意图：在探索勾股树的过程中，让学生们仿佛置身于数学的花园，感受数学文化的独特魅力。在惊叹于数学的精确性、欣赏其简洁之美之时，学生领悟到数学不仅仅是一堆公式和计算，更是一种美妙的艺术。而可视化证明勾股定理，让学生体会数学与艺术的完美融合，深刻理解数学的奥秘。

（5）归纳小结，深化新知（略）

人工智能在中学数学教学中的使用价值

第一，人工智能通过分析学生的大数据，可以准确地识别学生的学习偏好和问题所在，并提供相应的辅导和资源，帮助学生更好地掌握数学知识，从而激发学生的学习兴趣和积极性，增强学习效果。

第二，人工智能可以通过对学生的学习数据和错题记录进行分析，为学生提供针对性的辅导和练习。AI技术可以自动批改数学作业和考试试卷，快速给出正确答案和详细的解题步骤，甚至能够解释错误原因，这大大减轻了教师的工作负担，同时也提高了学生获取即时反馈的效率。

第三，教师可以根据AI收集的学生学习数据，了解教学效果，动态调整教学进度和策略，实现教学过程的精细化管理和持续优化。

第四，人工智能可以为中学数学教学提供丰富多样的教学资源，如教学视频、学习材料、辅助习题等。这些资源不仅可以帮助学生更好地理解抽象的概念和定理，还可以拓展学生的知识视野和思维能力。同时，人工智能还可以根据教学需求，为教师提供个性化的教学建议和方案，优化教学效果。

第五，人工智能可以通过算法生成适合学生水平的问题序列或情境，引导学生按照数学逻辑自行推理和发现知识，从而培养学生的创造性思维和问题解决能力。

第六，AI能够协助教师整合各类数学教育资源，根据学生的学习需求和学习风格自动匹配合适的教学内容，设计更加科学合理、灵活生动的数学课程。

结束语

人工智能在中学数学教学中的应用具有广阔的前景和潜力。通过个性化学习、智能辅导、教学资源丰富化等方式，人工智能可以帮助学生更好地理解和掌握数学知识，提高学习效率和兴趣。同时，人工智能还可以辅助教师进行教学决策和资源选择，优化教学效果。然而，目前人工智能在教育领域的应用仍面临一些挑战和问题，如数据隐私保护、技术可靠性等。因此，未来需要进一步加强对人工智能在教育领域的研究和实践，推动其更好地服务于中学数学教学。

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