摘要：人工智能的飞速发展，为数学教育的改革带来新机会。通过分析传统中学数学课堂教学存在的问题，探索利用人工智能提升中学数学课堂教学效益的策略，以期得到新时代下富有实效的教学思路，对于提高教学质量与提升教学效益，具有借鉴意义和参考价值。
关键词：“人工智能+”时代；中学数学；课堂效益；高效课堂；信息技术
2017年，国家发布《新一代人工智能发展规划》，提出加快人工智能高端人才培养，建设人工智能学科，发展智能教育[1]。数据驱动的智能革命已经广泛渗透进了教育领域，使得教育的管理面临着智能化时代带来的机遇和挑战。数字化转型的时代带来的是科技的浪潮和行业的颠覆[2]。人工智能深刻影响着中小学教育的改革方向，教师的角色和作用是什么呢？如何把智能与我们的教育融合在一起，使我们的教学更有温度、更加丰富多彩，需要我们认真思考。
1传统课堂存在的问题
新课程改革已经开始实施,但数学的传统课堂教学模式基本上还是教师讲、学生被动接受，使用的是统一的教学大纲、统一的评价标准，体现不出学生的个性差异。如何使课堂教学更好地服务于我国实际情况的教育路线？2020年12月19日-20日在珠海举行了“智能时代的中小学数学教育变革研讨会”，会上，汤涛校长认为目前的数学教育培养了好胜心，但没有带来激发兴趣的好奇心。对于中小学教师和家长来说，要培养有后劲的学生，关键是要培养孩子的好奇心。葛军校长认为，随着新课程新高考进程的推进，数学教育应以“立德树人”为目标，用“生长教育”的理念引导学生。
2“人工智能+教育”时代对课堂的影响
2019年教育部发布了《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》（以下简称《意见》），《意见》里提出要推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学。在新一轮变革推动下，人工智能、大数据、互联网等前沿科技正加速应用于教育领域。主要是要改变传统的教学方式，要从教师的教转变到学生的学。教师要充分发挥学生的主体性，改变单向传授知识的方式。学生通过自我学习发现问题、提出问题，自己去探索，或者与同伴合作，互相探讨。教师可以利用人工智能、大数据、互联网等技术优势，帮助学生的个性化学习设计科学的、合适的学习方案。人工智能、大数据、互联网等，还可以作为教师的有力助手。人工智能教育需要教师在探索与实践中,联合学生、教师、家长、社会各方面力量,深耕细作,实现从0到1的过程,培养学生的思维能力、动手能力、创新能力[3]。人工智能实现了人机交互，符合学生个性化的学习要求，学生只需要输入关键词或图片就能获得答案，培养了学生的自主学习能力。通过大数据了解学习者学习的发生过程，智能测评学习者的真实学习水平，智慧教育平台的构建，不仅能够实现在线答疑、作业自动批改、智能化个性学习，还能通过智能设备有效预测学习者的学习行为，并依据精准的个性分析，向学习者智能推送学习资源，有助于激发学习者的学习动机，推进未来教育的变革创新。通过智慧的方式解决课堂教学中出现的各种问题，让学生感受到智慧的魅力，调动学生“智慧”热情，同时，教师在教学中要注意引导学生创新，特别是在数学解题中，鼓励学生开展一题多解、变式训练等活动，全面强化学生的创新能力，促进学生智力发展[4]。
3中学数学课堂教学效益提升的策略研究
中小学阶段，课堂教学仍然是重中之重，人工智能对课堂教学带来强烈的冲击与挑战。按照《数学课程标准》，教师要掌握现代信息技术，向学生提供丰富的学习资源，帮助学生理解问题。主要通过课堂的师生活动，实现课堂的生活化、情感化以及个性化，培养学生的综合能力素质，优化数学课堂教学，提高课堂教学效益。（1）切实进行课前预习，开启学习的知识前奏。《新课程标准》倡导：预习是学习的个体一种独立的探索活动。学生凭借已有的知识、生活经验和学习方法，自主探索，从而激发学生的学习兴趣，增强学生学好数学的信心，促进学生的发展。在新课程理念背景下，预习不再是单纯为掌握知识和技能而设置的学习活动，而是为了让每一个孩子发展得更好。教师明确提出预习要求，学生按照教师的指令，通读教材，画出要点，适当做笔记，理解主要知识点，慢慢地学会举例理解，使抽象概念具体化，大胆提出疑问，与教师交流，参与智能教学平台相关的主题讨论，在平台反馈预习过程中的学习困难，尝试完成平台的预习作业。大数据可以反映出学生的预习效果，根据这个结果，任课教师可以及时调整教学计划。（2）关注学生的个体差异，开展因材施教。首先，承认学生个体差异的存在，深刻认识到每个学生的独特性，教育教学中会存在个性差异。其次，尊重学生的个体差异，不用同一标准要求学生，允许学生个体的不同发展。“人工智能+教育”可以做到根据学生的个体差异授课，课前发布预习任务，课中基于课前学生的预习数据，教师在授课过程中着重讲解了学生预习当中遇到的共性问题，并且通过大量案例、视频帮助学生理解，基于案例的小组讨论可以让学生记忆深刻。另外，课堂上结合所授知识点，设置不同的学习任务，通过任务完成情况，感知学生对知识的接受程度。人工智能化的课堂就是让学生忙起来，通过完成任务、参与课堂活动获得知识。不同的学生的学习能力有所不同，因此要学会分层次教学，对不同的学生布置不同类型的题目，对知识进行加强巩固。大数据的结果也能让我们及时地对学生进行督学，增强学生的学习信息以及情感鼓励。教学过程中采用多种教学形式，如师生互动、生生互动、边讲边练、生讲生练，学生通过扮演小教师，体验成就感，体现个性差异。（3）创设问题情境，激发学习兴趣。爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”它能激发人的创造热情、好奇心和求知欲。一个好的问题情境，能调动学生的学习兴趣，激发他的求知欲与好奇心。教师要学会创设问题情境，激发学生对新知识学习的热情，有了兴趣，接受新知识也就更容易一些。教师要学会利用人工智能技术，构建有趣的教学情境。如在§2.12等式的性质（《数学》七年级上，人民教育出版社）的学习中，通过VR技术，展示天平称物体的动态过程，让学生初步感知物体的平衡。也可以用虚拟仿真实验室，让学生切身体会这一过程。这时再引入新课，学生顿时对等式的知识产生了极其浓厚的兴趣。又如在教学圆和圆的位置关系时,通过Geogebra或者几何画板软件制作圆移动的动态过程,这样学生就看清圆和另一个圆从相离，到相切，到相交，到内含的动态过程，也可以借助展示生活中的例子，比如月球和地球一个月内的位置关系，平常生活中学生可能知道月球和地球的大概位置移动，但不清楚具体是什么情况，因此可以通过视频展示，让学生看清月食的形成过程，不仅学习了天文知识，也清楚了数学中圆与圆的位置关系。数学与生活是紧密联系的，数学来源于生活，因此可以在实际生活中来创设具有趣、异、疑特征的小而具体、新而有趣、有适当难度的生活化情境，把学生带入数学学科的学习，不仅激发了学生的问题意识，增强学生学习的内驱力，还促使学生围绕自己身边的问题展开探究，提高学生的数学应用能力，让学生体会到学习数学的重要性,有助于学生利用所学的数学知识解决实际问题。（4）熟悉智能教学系统，营造自主高效课堂。在教育变革中，必须要将人工智能与大数据进行全面融合，才能进一步通过智能软件、机器学习等方法，对学生进行针对性的智能服务[5]。“驾驭式自主高效课堂”[6]就是在教师的组织、引领下，建立的学生自主高效学习发展的课堂。把每节课的内容分为许多小任务，大致按照“学、教、练、展、评”的流程，教师分阶段引导学生进行自主学习，以生为本，达到教育的最终目的，使每位学生得到最优化发展。在课堂上应有一种读秒意识，把每个环节做到最佳，真正体现“驾驭式自主高效课堂”，提高课堂效益，努力使各个层次的学生在课堂上极致化发展。有效落实“驾驭式自主高效课堂”五个微环节，即“学、教、练、展、评”+巩固诊断，提高课堂效率，加强学生综合能力的发展。另外，通过智能教学系统的统计功能可以分析学生的具体学习效果、解题习惯等，这样教师可以进行针对性教学，布置针对性题目，采用分层教学方式，真正实现因材施教。（5）借助智能软件，使数学知识可视化。我们常说数学比较抽象，这主要体现在一些定理和概念等形成的过程上，因此可以借助一些智能软件，如几何画板、Geogebra、Mathmatica等软件，使数学知识可视化，让学生感悟到数学产生的过程，这样可以引导学生形成数学抽象的核心素养。由于概念定理等的讲解都比较抽象，因此教师除了通过向学生展示生活实例外，借助思维可视化技术辅助学生理解，结合文字语言、符号语言和图形语言让学生真正将知识融会贯通，这样学生接受起来就容易得多了。如，在学习二次函数的性质时，可利用Geogebra软件画出二次函数形成的过程，通过图像学生就能归纳出二次函数的性质。这样既节省了画图的时间，又很直观，从而提高了课堂效率。（6）拓展数学问题，体会数学的应用价值。在高效的课堂学习后，学生掌握了数学知识，也有了自主学习的能力，教师要引导学生学会用数学知识去解决实际问题，比如章节过后布置任务，让学生知道数学来源生活也应用于生活。要让学生学会收集和整理相关信息，删繁去简，学会提取有用的信息，通过应用数学，拓展了他们的思维，也激发了他们的探索能力，培养自我认同感，提高对科技及其他类型模型的兴趣和探求意识，感受数学与生活是密不可分的。人工智能使教育发生了革命性的变革，但是教育的本质是不会变的，智能也是依赖于“人工”。教师应该主动拥抱人工智能，利用人工智能的长处，推动向“素质教育”的深刻转型。
参考文献
[1]江丰光,熊博龙,张超.我国人工智能如何实现战略突破———基于中美4份人工智能发展报告的比较与解读[J].现代远程教育研究,2020,32(1):3-11.
[2]罗玥汐.论人工智能与数学教育的结合[J].启迪与智慧(教育),2019(1):27-28.
[3]陈海勇.对人工智能教育的探索与实践[J].试题与研究,2020(20):18.
[4]朱文琼.初中数学智慧教育策略及案例分析[J].数学大世界,2020(23):12.
[5]高红.信息科技环境下人工智能与未来教育变革路径[J].数码世界,2019(10):162.
[6]文萍.基于人工智能的小学数学高效课堂的构建研究[J].读与写,2020,17(24):172.
作者：陈梅香 晏瑜敏 林荔娜 黄少武 单位：莆田学院 数学与金融学院 莆田学院
