人工智能技术在高中数学教学中的应用

摘要：随着信息技术的发展，人工智能技术在各个领域都得到了广泛运用，其中也包括教育领域。将人工智能技术运用于高中数学教学，可以帮助教师提高课堂教学质量，改善课堂氛围，提升学生的学习兴趣及思维能力。基于此，本文分析了人工智能技术的相关内容，以及其在高中数学教学中的应用现状与不足，并给出了具体的应用策略，以期为相关教师提供参考和借鉴。

关键词：高中数学；人工智能

一、引言

将人工智能技术应用于高中数学教学，有助于激发学生的学习兴趣，提升学习学习的积极性和主动性，培养学生逻辑思维能力、空间想象能力和运算能力。因此，在高中数学教学中，教师要合理运用人工智能技术，充分发挥人工智能技术优势，激发学生学习兴趣，提升学生数学素养。

二、人工智能技术分析

（一）基本概念

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。它能够通过感知环境、理解语言、学习、推理和自我修正等方式，模拟人类的智能行为和思维过程。AI技术包括机器学习、深度学习、自然语言处理等多个分支，这些分支技术的发展及应用为各个领域带来了革命性的变化。

在高中数学教学中，教师利用人工智能技术辅助教学，能够帮助学生掌握数学概念。例如，教师可以利用AI智能辅导系统帮助学生制定个性化的学习计划，可以根据学生学习进度和理解能力动态调整教学内容；教师还可以利用AI自动批改作业和线上试卷，将其从传统教学模式下手工批改作业和阅卷的负担中解放出来，同时，可提供即时的反馈和分析，帮助学生及时发现和纠正错误（如图1所示）。

（二）基本功能

1.个性化学习

个性化学习是AI技术在教育领域中的亮点应用，其可通过分析学生的学习历史、能力水平和学习风格，为学生提供定制化的学习内容。

例如，教师可利用AI系统深入分析学生的答题记录，精准识别学生的薄弱环节，并据此为学生推荐相应的练习题或教学视频，帮助学生有针对性地改进和提高。这种个性化的学习路径，使得每个学生都能在最适合自己的节奏下学习，有助于提升学生的学习兴趣和主动性，从而提高学习效率。

2.智能辅导

在高中数学教学中，AI技术扮演着虚拟助教的角色，可为学生提供即时的学习辅导。利用自然语言处理技术，AI可以准确理解学生提出的问题，并给出详细的答案和解题步骤，极大地减轻了教师的负担，也确保学生在进行自主学习时，如遇到难题可得到及时且准确的指导。通过与AI互动，学生可以在教师不在场的情况下，仍能获得高质量的学习支持。

3.自动评估

AI技术可以实现对学生作业和考试的自动评估。采用预设的评分标准和算法，AI可以自动批改学生的答案，并及时给出评分和反馈，这种自动评估机制提高了评估效率，也为教师节省了大量时间，使他们能将更多精力投入到关注学生的个性化需求和教学设计上。自动评估还能减少人为评分中可能出现的误差，提高评分的客观性和公正性。

总之，人工智能技术在高中数学教学中的应用，不仅提升了教学效率和质量，还为学生提供了更加个性化和更具互动性的学习环境。随着技术的不断发展和完善，未来AI在教育领域的应用将更加广泛。

三、人工智能技术在高中数学教学中的作用

（一）人工智能技术能够提供个性化的学习体验

传统数学教学往往是一对多的模式，教师难以针对每个学生的具体需求进行个性化的教学。而AI技术可以通过分析学生的学习习惯、理解能力、答题情况，为每个学生量身定制学习计划和练习作业，帮助学生更有效地掌握知识点。

例如，智能辅导系统可根据学生的答题正确率和速度，动态调整题目的难度和类型，确保学生在“最近发展区”内学习，既不过于简单也不过于困难。

（二）辅助教师进行教学内容的准备和评估

教师利用AI工具，可快速制作高质量的教学资源，如数学题目、教学视频和教学课件等。此外，AI技术还能帮助教师批改作业和试卷，不仅节省了大量的时间，还能根据学生的答题情况提供详细的分析报告，帮助教师了解学生的学习进度和常见错误，从而更有针对性地进行教学调整。

（三）激发学生的学习兴趣

通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，教师可将抽象的数学概念转化为生动形象的3D模型或动画，让学生在视觉和触觉上都能有更直观的体验。例如，学生可以通过AR技术在现实环境中观察、绘制、组合几何图形，这种互动式的学习方式能够极大提高学生的兴趣和参与度。

四、人工智能技术在高中数学教学中的应用策略

时代的发展对教育提出了更高的要求，教育改革因之持续深化。传统的数学教学模式无法满足现代教育发展的需求，人工智能技术在高中数学教学中的应用，能使数学教学过程变得更加简单、快捷，能有效激发学生学习数学的兴趣和积极性，让学生在轻松愉悦的氛围中学习数学知识，提升学习效率。

（一） 通过“识别技术”实现教学监督

在教学过程中，教师可以利用“识别技术”实现对学生学习过程的监督管理。比如，教师在上课时，可以通过人工智能技术让学生进行人脸识别，然后将人脸图像保存到服务器中，这样，教师就可以通过学生的人脸图像了解学生在课堂上的学习情况，及时发现学生学习中的问题，从而帮助、引导学生及时解决问题。

同时，教师还可通过该技术了解学生在课堂上是否认真听讲，从而及时对上课走神的学生、做与课程学习无关事情的学生采取相应措施，将其拉回到学习中来。通过“识别技术”实现教学监督，有助于提高课堂教学质量。

（二）利用虚拟现实技术提高教学效率

在高中数学教学中运用虚拟现实技术，可以将抽象的知识具体化，有助于学生更好地理解和掌握教学内容。传统的数学教学中，教师总是在黑板上写出抽象的公式、定理，再以口授的方式完成对公式及定理的讲解。学生不易理解，也容易走神。虚拟现实技术（VR）可以将抽象的数学知识具体化，教师可以引入虚拟现实技术设备进行数学教学，帮助学生完整演绎数学公式、定理的推理过程，有助于学生更好地理解数学知识。

VR是一种以人工智能为核心的科技，利用计算机对虚拟环境进行模拟，让用户如临其境。由于高中数学相对抽象，学生对数学知识的理解难度较大，采用 VR技术可以让学生沉浸在虚拟的具象化教学环境中，降低其学习难度，例如，在进行“空间几何体的三视图和直观图”教学时，教师可以利用投影仪等设备，借助虚拟现实技术，通过角度、高度的改变，将学生带入一个立体的空间环境中，加强其对空间的感知，使抽象的数学知识形象化，从而提高教学效率，优化数学课堂。

（三）通过自适应学习系统满足一对一辅导要求

在高中数学教学中，学生的个性化需求不断增长，其要求教师针对学生的个性化需求进行个性化的教学。传统的教学模式下，教师在集中的课堂环境里统一讲解知识，难以满足学生的个性化需求。利用人工智能技术设计自适应学习系统，教师可以为每一位学生定制个性化的学习计划。自适应学习系统可以通过对学生的数学知识掌握情况进行分析，然后生成与学生特点相匹配的教学方案。

自适应学习系统能够根据每一位学生的知识掌握情况进行个性化推送，同时还能根据学生的反馈信息对推送内容进行动态调整和优化。由于自适应学习系统可以根据每一位学生的特点和知识掌握情况进行个性化推送，因此，其能够满足教育信息化背景下、高中生个性化需求不断增长的情况下，个性化的教学要求，从而提高数学教学效率和教学质量。

（四）通过“智能助教”功能辅助教师进行课堂辅导及作业批改

作为人工智能应用于教育领域的一大特色，“智能助教”除了能够完成人脸识别之外，还能够通过模拟教师的声音、发布测试及结果反馈、录像等功能，分担一部分数学教师的职能。

教师可以利用“智能助教”的大数据技术，收集并分析学生的学习情况。另外，教师也可以利用“智能助教”对学生的作业进行评价，如果有一些学生出现了基础概念错误等问题，智能助理就会提醒教师。例如，在“三角函数”课程的教学中，教师可以借助 AI来辅助学生开展课程复习。教师可以布置这样的复习任务：要求学生能找出三角函数的轨迹，并能判断出它的基本形式。在回答完毕之后，教师可使用“智能助教”来分析学生的答案，并追踪其回答过程。

在此基础上，根据学生的实际情况，教师可以进一步优化教学方案。教师在完成课堂教学任务后，也可以通过“智能助教”完成课后作业的批改工作。例如，在讲解完“圆”之后，教师可以将学生做过的习题上传到“智能助教”上。

“智能助教”会自动对学生完成的习题进行分析并给出正确的答案。教师可以将解答后的题目保存下来，通过“智能助教”上传到“智慧教室”中供其他同学参考。通过这样的教学方式，学生可以在不同时间和地点查看自己做过的习题并进行对比分析，从而巩固课程知识并培养思维能力。

（五）结合微信平台建立教师、家长和学生之间的密切联系

传统教学模式下，学生在课堂以外的时间，遇到问题时很难及时向教师求教，从而导致问题越积越多，长此以往，学生很容易对学习产生抵触情绪。而在信息化时代，教师可以建立家长微信群，既便于开展家校沟通，也便于学生与教师进行沟通。当学生在学习过程中遇到问题时，就可以通过微信向教师请教。教师可以收集、归类学生的问题，针对普遍问题，可以每节课开始前对这些问题进行讲解，针对个别性问题，则可以直接通过微信进行讲解。同时，教师还可以在微信群里发布一些数学学习方法等相关知识，这样既能提高学生的学习兴趣，又能让学生更好地掌握数学知识。

五、结束语

综上所述，将人工智能技术运用于高中数学教学，可提高高中数学教学的质量和效率，促进高中数学教学水平的提升，提高高中学生数学学习质效，培养高中学生的数学素养和逻辑思维能力。相信在未来的发展过程中，随着人工智能技术水平的不断提升，将会有更多创新的教学方法和教学手段出现，推动高中数学教学的进一步发展。

作者单位：张钦芬 青岛西海岸新区第三高级中学

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