人工智能在初中数学教学中的应用研究

摘要：在初中数学教学中，融合人工智能技术是现阶段推动学科教学改革的一种重要手段。该技术不仅能拓展学科教学资源，为课堂上师生之间、生生之间的互动提供良好条件，在课后的智能评价方面也具有显著优势。教师可精准把握学生学情，为后续制定教学方案提供依据，对于提高学生的学习效果、发展学生的数学学习能力具有重要意义。

关键词：人工智能；初中数学教学；应用

伴随着人工智能技术的快速发展以及国家教育教学改革的持续深入，初中数学教学活动的开展过程中，不仅面临着全新的机遇，也要积极地应对一系列的挑战。初中数学教师在教学中要积极推进教学改革，紧跟教育领域的发展趋势，将人工智能技术融合到教学中，在为学生传授理论知识的基础上，发展学生的数学问题解决能力，拓展学生的数学思维，并结合学生的实际学情构建教学方案，提高教育教学活动的有效性，为促进学生的持续发展、提高数学学科的整体教学效能打下良好基础。

一、智能备课，精准定位学情

传统单一的备课模式已无法满足现阶段学生多元化的数学学习需要，通过在初中数学备课环节融合人工智能技术，可突破教师以往经验驱动的备课模式，精准分析学生在课前预习阶段的学习数据，明确学生的学情，精准把握学生在学习中的薄弱点，提高教学目标、教学流程、教学内容设计的精准性^[1] 。教师通过利用智能备课系统提前获取学生历史的学习数据、知识掌握情况以及数学认知水平，明确学生的学习起点和学习中可能出现的难点问题。人工智能系统通过精准分析教材内容和课程标准，针对学科教学提出的要求生成教学内容相关的思维导图，引导学生整体考量单元数学知识点中潜在的逻辑关联。教师可结合学生的学情分析结果，为班级中不同层次的学生设计教学方案，合理匹配教学资源和教学方法，分层次地为学生设计学习问题，并结合学生的实际需要匹配备课内容^[2] 。

例如，在“轴对称”教学中，教师可利用智能备课系统分析学生的学情，了解学生轴对称相关知识点的学情。数据结果显示，学生在学习全等三角形相关部分知识时，多数学生能完成基础的证明任务，少部分学生能利用添加辅助线的方式解答题目，但学生在利用旋转以及翻折的方式探究全等三角形性质的过程中普遍存在认知模糊问题。对此，人工智能系统提出教学重点应是引导学生了解轴对称的性质，分析其在生活中的应用场景，并借助折纸操作的方式引导学生探究轴对称的概念，利用数学语言完成证明。结合学生的学情，分层次地设计了学习资源包，基础层的学生主要以三角形性质的应用题为主；提高层要求学生根据题目要求作图，画出对称轴并完成证明；拓展层要求学生能利用轴对称的知识解决最短路径的问题。教师结合人工智能系统的学情分析调节教学方案，适度地增加教学学时，引导学生探究通过辅助线解决问题的正确方法，进而弥补了学生的知识盲区。    

二、智能导学，前置夯实基础

    课前预习是学生数学知识学习的重要前置阶段，而在学生的预习过程中融入人工智能技术，能提高学生数学预习的效率。教师在利用智能导学系统引导学生预习的过程中，结合即将教学的内容的特点和学生在课堂学习中需达成的目标，为学生推送结构化的预习任务单，包括观看介绍数学概念的微课、完成基础的测试练习、回顾相关知识等^[3] 。系统通过统计学生预习任务的完成度和预习题目解答的正确率情况，准确识别班级中每一位学生的数学知识基础情况和认知能力水平，方便教师根据学生的学情构建课前导学的方案。另外，结合学生课前预习的表现，系统也能精准识别学生的知识漏洞，为学生推送相应的学习资源，帮助学生弥补薄弱的知识点，为学生更好地开展新知识的学习提供完善保障。

例如，在“一元二次方程”教学中，教师可借助智能导学平台，提前为学生发送预习清单。正式开始预习之前，学生可利用几分钟的时间在智能导学任务单的引领下复习既往学习过的因式分解、一元一次方程等相关知识，并完成配套的测试题目，了解相关知识的掌握情况，弥补学生在前置知识方面存在的漏洞。结果显示，班级中有部分学生对方程的解和解方程的概念缺乏明确的辨析，在解决因式分解十字相乘法问题的时候错误率较高，根据学生的学情推送巩固性的专项练习以及概念辨析的微课内容。学生在完成这一部分的预习后，继续推送一元二次方程的探究题目，正式开始上课之前，教师需认真翻阅学生的预习报告，分析学生的预习数据，了解学生预习中遇到的问题和前置知识储备方面的情况，优化课堂教学设计的方案，后续的课堂教学效率以及学生学习的效果显著提升。尤其需注意的是，由于学生在预习阶段对需要学习的内容已有了一定的了解，课堂上能明确针对自己存在的问题进行听讲，学生课堂上的参与意识和探究意识有所提升。

三、智能授课，优化课堂互动

教师在向班级学生传递基础数学知识时，课堂教学是最为重要的一个场域。课堂上，师生之间的互动直接影响学生知识目标以及学科核心素养目标的达成度，而要想进一步优化课堂教学中师生以及生生之间的互动，将人工智能技术融入到课堂上，构建智能化的授课模式具有积极价值。教师可利用智能授课系统实时获取学生的课堂学习数据以及课堂行为数据，包括学生的课堂参与度情况、答题情况、与同学和教师的互动情况，方便教师及时发现学生在课堂学习中遇到的问题，精准调节教学节奏和教学方案。利用班级中的智能白板虚拟操作平台以及学生应答系统，教师可与学生进行更加深度地探究，确保班级中的每一位学生都能完整经历数学知识形成的过程。系统还能及时反馈学生的课堂表现情况，针对不同学生推送不同的课堂互动策略，进而提高课堂互动的精准性。

例如，在“相交线与平行线”教学中，平行线的判定一直以来都是学生学习中的难点问题，很多学生倾向于通过肉眼的方式判断平行线，导致题目解答的过程中发生错误。对此，教师就可借助人工智能技术深化课堂上与学生之间的互动，及时发现学生学习中存在的问题，达到优化整体课堂教学流程的目的。教师在带领学生验证同位角相等则两直线平行的数学规律时，学生可在智能画板中随意调整截线的角度，系统随时获取学生的操作记录，形成角度关系和直线位置的散点分布图，但教学中教师也发现仍有部分学生绘制的直线处于相交的状态，教师可让学生利用智能白板展示自己的绘制过程，并分析出错的原因。学生在阐释自己的思路时，利用语音输入的方式将自己的绘制过程描述出来，系统自动转化成文字，并提取其中的关键词，把握学生的中心思想，全班同学帮助学生梳理思路，发现操作过程中存在的问题并进行纠正，不仅拉近了课堂上教师与学生之间的距离，教师也能及时发现学生在认知中存在的漏洞并予以弥补，对于提高学生的学习效果具有积极意义。

四、智能解题，突破思维难点

    数学思维训练是初中数学教学中的一部分重要任务，而数学解题则是训练学生数学思维的一个重要载体。通过在学生的数学解题过程中融合人工智能技术，不仅能降低学生解答数学题目的难度，也能帮助学生精准地把握数学问题解答的常见思路，提升学生解题过程的规范性。另外，学生可在人工智能解题系统的引领下，探寻多种不同的数学题目解答方法，并尝试对比不同的解题思路，寻找最优的解题方案。学生在解答数学题目时，经常会遇到思维卡壳的情况，利用人工智能系统分层次地为学生提供解题的线索，一方面确保学生在思维陷入停滞的时候能及时地获得点拨，另一方面又能为学生预留充足的思考空间。同时，系统通过扫描学生的解题过程也能准确定位学生发生错误原因，并提供针对性的纠正方案，帮助学生突破数学学习过程中的重难点，提升学生的学习效果。

例如，在“勾股定理”教学中，很多学生在解决折叠问题时都存在困难。对此，教师可引入人工智能解题系统辅助学生寻找解决问题的思路，帮助学生突破思维的难点。很多学生由于无法准确地把握折叠之后的等量关系，导致解题遇到困难。对此，人工智能系统就可结合学生的解题情况，针对学生在思维过程中存在的困惑，为学生提供相应的知识卡片，让学生明白”折叠前后对应线段相等，对应的角相等“的规律，进而达到辅助学生解题的目的。对于一些空间想象能力较弱的学生来说，系统也可为学生推送折叠的动态演示过程，并引导学生根据解题的需要，尝试拖拽不同的点，观察折叠过程中不同点的对应关系。在把握折叠问题核心的基础上，学生通过逐步递进的练习，进而精准地把握解决折叠问题的核心原理，根据自身的学习习惯确定解题模型，达到突破思维难点，高效解题的目的。

五、智能测评，实时反馈效果

    教师在组织初中数学课堂教学时，需能准确地把握课堂生成，结合学生的课堂学习情况，合理地调整教学进度以及教学方案。而评价反馈则是教师进行课堂教学优化的重要依据，以往的课堂教学评价反馈往往具有滞后性的特点，导致教师无法及时发现学生在课堂学习中的需要，影响学生的课堂学习效果。为了更好地解决这一问题，就可将人工智能技术引入到课堂上，确保学生在课堂练习、阶段性测试、课后作业等教学阶段，教师能及时把握学生的学习数据，及时通过统计分析报告了解学生的课堂学习情况。通过判断学生答案的正误，精准把握学生在课堂知识学习中的疑难点。通过采集学生学习的过程性数据，及时捕捉学生在解题策略、思维路径等方面的亮点。也可结合学生的课堂学习需求生成相应的教学资源，推送学习建议，提升课堂教学的针对性以及学生的学习效率。

例如，在“二次函数”教学中，教师可借助人工智能测评系统实时了解学生课堂知识的掌握情况，系统会结合二次函数部分重要的知识点以及学生数学技能的掌握要求，生成一系列针对性的测试题，学生需在规定的时间内完成题目的解答，系统会实时记录学生的解答情况以及不同题目的思考时间。通过分析学生答案的正确率情况以及学生的思考时间情况，准确把握学生在解决问题过程中所存在的疑难点，并及时将结果反馈给教师，提醒教师重点针对部分知识点进行点评。教师通过分析学生的解答情况，发现多数学生都能使用公式完成顶点式求解的任务，但在解答利润最大化应用题的过程中，很多学生都存在困境。对此，教师可根据学生的情况适度增加变式的应用题进行针对性的训练，弥补学生薄弱的知识点，使学生的数学思维能得到持续的拓展。

六、智能复盘，巩固知识漏洞

在常规初中数学课堂教学的基础上，为了更好地帮助学生巩固学习到的知识，提高学生的学习效果，解答学生的疑问，课后辅导是十分重要的一个环节。但是，从以往的教学来看，受到时空因素的限制，课后辅导的覆盖范围往往十分有限，而且辅导效果有待提升。而通过将人工智能系统融合到数学课堂上，则可帮助学生达成随时随地开展数学学习的目标，通过利用自然语言交互的方式，人工智能辅导系统能及时解答学生在学习中遇到的一系列疑难问题，在给出正确的数学答案的基础上，也能为学生呈现多种不同的思考过程，引导学生关注题目相关的知识点，为学生构建个性化的学习方案，使学生能自主发现自身在解题中存在的错误，并完成思路的修正。在对学生的知识掌握情况以及课堂学习过程进行充分复盘的基础上，也能帮助学生巩固知识学习中存在的漏洞。

例如，在“一元一次方程”教学中，有学生在完成课后作业时遇到了问题，即在对方程进行去分母处理的过程中出现了错误，由于时间已晚，学生不能及时地寻求教师的帮助，就可充分利用人工智能辅导系统，系统在对学生的解题过程进行扫描时并没有直接指出学生的错误，而是根据学生的思路提出问题：在去分母的过程中方程两边应该同时乘以什么数？去分母的时候每一项都要乘吗？学生在反思之后发现了自己在解题中遇到的问题，顺利地完成了解题的任务。而在学生完成题目解答之后，系统也结合学生的知识点漏洞推送了相应的微视频以及针对性的训练题目，不仅解答了学生的疑惑，也达到了帮助学生巩固知识点的目的。另外，教师可通过后台系统分析学生的课下学习情况，收集学生的疑惑，课堂上进行针对性的讲解，达到帮助学生巩固所学知识，弥补知识漏洞的目的。

结语

综上所述，初中数学课堂上引入人工智能技术，是教育信息化发展过程中的重要趋势，不仅能更好地拓展学科教学的内容，也能提高课堂上师生之间生生之间互动的深度，帮助学生解决学习中所遇到的重难点问题。同时，教师通过分析学生在课堂上的学习数据，也能准确把握学生的学情，为后续为学生构建个性化的教学方案打下良好基础，这是一种有利于促进学生整体数学学习效能提升的重要手段。

参考文献：

[1] 林忠梁. 人工智能技术对初中数学教学方式的优化探索[J]. 考试周刊, 2025, (49): 91-94.

[2] 吕美娜. 人工智能技术在初中数学教学中的应用策略[J]. 家长, 2025, (34): 104-106.

[3] 梁思聪. 人工智能技术在初中数学分层教学中的应用[J]. 新课程教学(电子版), 2025, (21): 134-136.