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人工智能在初中数学教学中的有效应用

章雯宁 高尚 高霞

光山县实验中学,河南光山,465450;光山县实验中学,河南光山,465450;光山县南向店完全小学,河南光山,465450

摘要: 随着人工智能技术的飞速发展,其在教育领域的应用日益广泛。初中数学作为基础学科之一,其教学质量直接关系到学生的逻辑思维能力和抽象思考能力的培养。本文旨在探讨人工智能在初中数学教学中的有效应用,分析其在提升教学质量、实现个性化教学、减轻教师负担等方面的作用,并提出相应的实施策略和优化建议。
关键词: 人工智能;初中数学;有效应用
DOI:10.12721/ccn.2024.157466
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初中数学不仅是学生后续数学学习的基础,更是培养其逻辑思维和抽象思考能力的关键阶段。然而,传统的教学方法往往难以满足不同学生的个性化需求,导致教学效果参差不齐。人工智能技术的引入,为初中数学教学提供了新的思路和方法,通过智能辅导、个性化推荐、自动批改作业等功能,极大地提高了教学效率和学生的学习体验。

一、巧用人工智能,激发学生数学学习兴趣

俗话说,“兴趣是最好的老师。”这一古老而深刻的道理在教育的每一个阶段都显得尤为重要,尤其是在初中数学这一奠定学生逻辑思维与抽象思维基础的关键时期。当学生对数学产生浓厚且持久的兴趣时,他们便能在探索与学习的道路上,以兴趣为灯塔,照亮前行的道路,勇于面对并解决各种挑战与难题。以初中数学中的《有理数》这一章节为例,人工智能技术的巧妙应用,为激发学生对这一抽象概念的兴趣提供了全新的可能。

(一)智能数学游戏应用

利用基于人工智能技术的智能数学游戏应用,如“Mathway”或“Khan Academy”(可替换为实际存在的AI教育应用),这些应用通过设计有趣的数学游戏和挑战,将有理数的概念、性质和运算融入其中。学生可以在游戏中通过互动和竞争的方式学习有理数,这种寓教于乐的方式能够有效提升学生的兴趣。

(二)个性化学习助手

采用“Carnegie Learning”或“Smart Sparrow”(可替换为实际存在的个性化学习平台)等个性化学习助手,这些平台利用人工智能技术,通过分析学生的学习行为和进度,提供定制化的学习资源和练习题。在《有理数》章节的学习中,学生可以获得符合自己能力和兴趣的学习材料,从而更加主动地参与到学习中来。

(三)智能辅导机器人

引入如“Cognito”或“Socratic”(假设为智能教育机器人品牌)等智能辅导机器人,它们能够利用自然语言处理技术,理解学生的问题并提供即时的解答。在《有理数》的学习中,学生可以随时向机器人提问,获得详细的解答和解题思路,这种即时的反馈机制能够帮助学生克服学习障碍,保持学习兴趣。

二、巧用人工智能,突破学生数学薄弱点

在初中数学学习的征途中,每位学生都可能会遇到自己的“拦路虎”,这些薄弱环节若不及时克服,往往会成为后续学习中的绊脚石。而人工智能技术的引入,为我们提供了一种高效、精准的方法,来帮助学生逐一攻克这些数学难题。以初中数学中的经典定理《勾股定理》为例,其重要性不言而喻,但同时也是许多学生理解和掌握上的难点。

(一)自然语言处理(NLP)与智能答疑系统

利用自然语言处理技术,构建智能答疑系统,如基于IBM Watson或阿里云的“云知声”等(需替换为实际存在的AI教育产品)。这些系统能够理解学生的自然语言提问,针对《勾股定理》的相关问题,提供详细的解答和解题思路。

(二)机器学习算法与个性化学习推荐

运用机器学习算法,分析学生的学习行为和成绩数据,为每位学生制定个性化的学习计划。在《勾股定理》的学习中,系统可以根据学生的掌握情况,推荐适合他们的练习题和教学资源。例如,对于理解困难的学生,系统可以提供更多基础概念的巩固练习;而对于已经掌握的学生,则可以提供更复杂的应用题,以进一步提升他们的能力。

(三)增强现实(AR)与数学实验

结合增强现实技术,构建数学实验平台,如“MathAR”或“GeoGebra AR”(需确保为实际存在的AR教育工具)。在《勾股定理》的学习中,学生可以通过AR设备观察三维空间中的直角三角形,直观地理解勾股定理的几何意义。这种沉浸式的学习方式,能够帮助学生更好地掌握定理,并激发他们的学习兴趣。

三、巧用人工智能,进行个性化教学

在当今教育领域,个性化教学已成为提升教学质量、促进学生全面发展的关键途径之一。而人工智能技术的快速发展,为实施个性化教学提供了强有力的技术支持。特别是在初中数学教学中,针对《整式的加减》这一基础而重要的章节,人工智能能够凭借其独特的优势,为每位学生量身定制学习方案,实现真正意义上的个性化教学。

(一)利用智能学习管理系统(LMS)进行学情分析

我们可以采用如“Moodle”、“Blackboard”等智能学习管理系统(LMS),它们通常配备有强大的数据分析功能。通过收集学生在《整式的加减》章节中的学习行为数据,如登录频率、学习时间、作业完成情况等,系统能够对学生的学情进行全面分析,为后续个性化教学策略的制定提供数据支持。

(二)采用机器学习算法构建学生画像

基于学生在LMS中的学习数据,我们可以利用机器学习算法构建学生画像。这一画像能够精准描绘学生在《整式的加减》章节中的学习状态、兴趣偏好以及潜在的学习障碍。通过持续的数据更新与分析,学生画像能够动态反映学生的学习进展,为个性化学习资源的推荐提供科学依据。

(三)采用适应性学习平台

适应性学习平台,如“ALEKS”、“Knewton”等(需替换为实际存在的AI教育平台),能够根据学生的学习进度和能力水平,动态调整学习内容的难度和节奏。在《整式的加减》章节的学习中,这些平台能够为学生提供个性化的学习路径和练习题,确保学生在适合自己的难度下进行学习,逐步提升自己的数学能力。

四、结语

总而言之,随着信息技术的飞速发展,人工智能技术开始在我国兴起,并获得了有效推广。将其应用到初中数学教学中,让教师的教学和学生的学习发生了巨大变化,不仅课堂获得了重构,还促进了师生关系,使其变得更为和谐融洽,与此同时,还提升了教学质量,彰显出技术优势。

参考文献:

[1]高贵杰,李雪金.人工智能技术在初中数学教学方式优化中的应用[J].海外文摘·学术,2021(23):107-109.

[2]才让草“人工智能.+大数据”在初中数学教学中的应用[J].新课程研究:上旬,2018(1):106-107.