人工智能技术在高中数学教学中的应用

【关键 词】高 中数 学；人工智能；教育教学 ；实践
目前 ，我们 已经进入 了人工智能和 大数据 时代．人 工智 能技术 的应用 已经成 为不可 抵挡 的大趋势 ，人 工智 能 技术 如何在教育教学 中应用 ，也 是 目前 在教 育界热 烈探 讨 的一 个话题 ．高 中数学的教育教学 ，也 是人工智能技 术可 以发挥 作用 的一个 大舞 台．随着时间的推移 ，人工智 能正在不 知不 觉地 改变着我们 的教 育行业 ，人 工智 能推动 下的 大数 据采 集 与分析 、个性化教 学等 ，正逐 渐走 进传统 教学 课 堂 ，为教 师和学生 带来 全新 的教学方 式．这种 教学方式 ，究竟对 高 中 数学教学 中教 师和学生 产生 了哪些影 响呢？本文将进 行详 细 的 阐述 ．
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◎ 黄 渝 谧 （福 州 外 国语 学校 ，福 建 福 州 ３５０００７）
【摘要 】随着科技 的飞速发 展 ，世界 已经发 生 了翻 天覆 地 的变化．人工智能技术也在大数据 时代下应运 而 生，而且 在许 多领域发 挥着 巨大 的作 用．本文探 讨人 工智 能技 术在 教 育教 学领域 的应用，并结合高 中数学教学 ，从人工 智能在 监督教 学、“ＶＲ”提高 教 学效 率 、“一 对 一”辅 导、“智 能助 教 ”、微 信 平 台加 强 三方 联 系几 个 方 面探 讨 人 工 智 能 技 术 的 具体 应用 ，以期对高 中数学 的课 堂教 学给 出一定 的参考 ，起 到 “抛 砖 引玉 ”的作 用 ．
解 ，可能会 比对 “集合 ”的理解难 一些 ），和每一名 学生 的不 同情况 ，帮助教 师调整 自己讲 课的知识点讲 授时间 和深度 ， 对于学生公认为“难 ”的知识点进 行进一 步 的讲 解和点 拨 ， 对于个别没有掌握 的学 生 ，进 行课 下解疑 或者小 组 帮助学 习 ，做 到 “因 材 施 教 ”，帮 助 教 师 实 现 教 学 过 程 “个 性 化 ”．教 师还可 以通过人 工智 能技术 的数据监 测 ，了解 到全班 学生 的学 习情况 ，识 别不 同区域学 生的活跃情况 ，同时了解 到每 一 名学生 的 学 习 过 程 ，促 进 “个 性 化 ”学 习 和 “差 异 化 ” 教 学 ．
一 、 人 工 智 能 概 述 人工智 能是计算机 科学 的一个分支 ，和 空间技术 、能源 技术并称 为 ２１世纪的三大尖端科技之 一．人 工智 能由数学 发展 而来 ，而在教育教学领域 ，数学也是最有 可能 实现人工 智能应用突破的一 门学科 ．人 工智能 的应 用 已经 开始 在教 育教学方面稳步发展．人工智能 的作用是 巨大的 ，人 工智能 技术 能够弥补传统教学的片面化 、单一化 的教学缺 陷 ，使教 育教学更丰富 、更科 学 、更精 细 ，甚至 会成 为对传 统教 学模 式的一种颠覆 ，它 的应用势不可挡 ，也必定 会带来 数学教学 界 的 一 大 变 革 ． 二 、人工智能在 高中数 学教 学中的实践研 究 （一 ）“识别”技术实现“监督 教学 ” “识别 ”是人 工智 能中一项 重要 的技 术．据统计 ，目前 我 国本土语音识别率 已经达到 ９０％ 以上 ，除此之外 ，人工 智能 识别技术还能够识别人的表情 、动作等．为 了增进 考试 阅卷 的公正性 ，智 能识别 技术 也已经被应用在 了高考 阅卷之 中． “识别 ”这项技术 ，还可 以用 在 “监督 教学 ”中，用 于实 时监 测学生的学习动态 ，并给出数据分 析． 比如 ，在学 习高一上册 “集合与函数”这一 章节时 ，通过 对备课 、课 堂教 学 、作 业 、测验 等一 系列教 学过 程进 行数 据 分析 ，然后 通过安装 在每个课 桌上 的智 能识 别 系统 ，对 学生 上课时 的面部表情 加 以识别 ，比如 ，点头 、疑 惑 、举手 、开小 差等反应进行分 析并及 时 向教师反 馈 ，帮助教 师 了解 到大 多数学生认 为的 “难点 ”（比如 ，对 “函数 ”这 一知识 点 的理
（二）“ＶＲ”提高教学效率 “ＶＲ”也叫虚拟现实技术 ，它是利 用计算机创 造 的模 拟 环境 ，是一种交互式仿 真的 三维动态 情境 ，能够 使用 户“如 临其境 ”，沉浸到该环境 中．数学 的学习往往抽象枯 燥 ，不易 于直观理解 ．而采用 ＶＲ技术让虚拟现实学习环境更具沉浸 感 ，将学习变得和游戏一样简单． 例如 ，在学习高一下册“空间几何体 ”这一 章时 ，可以利 用 电脑 、投影仪和移动大屏幕等教 育信 息化硬件设 施 ，利用 “ＶＲ”技术生成空间几何体的 ３Ｄ模 型 ，在讲授“空 间几何体 的三视 图和直观 图”这一节时 ，教师可 以把空 间几何体 随着 “光”的高度 和角度 的变化产 生的动 态投影 展示 给学生 ，通 过 “ＶＲ”技术让学 生进 入几何 体 的空间 中 ，空 间投 影 中 ，从 不 同的维度 观察 和感受几何体 ，建立几 何空间感 ．利用 这项 技 术 ，教学 内容变得 直观 ，教 学活动 变得 高效 而活 泼 ，大大 提高课 堂的教学 效率． （三 ）自适应学 习实现“一对 一”辅导 自适应学习软件使 学生 的个性 化学 习成 为现 实．自适 应学习系统可能 包含 “能 力测 量 ”“能 力训 练 ”和 “能 力追 踪”，学 生通 过使 用人 工智 能软件 观看在线 课程 （视 频和练 习 ），为 学 生 的 每 一 步 学 习 提 供 学 习 反 馈 ，并 针 对 学 生 的 掌 握情况 ，给出更具体 、更细致的学习 内容 ，从而实现模 拟“一 对一”辅导 ，以更 好地跟踪 、适应和支持个体学 习者． 例如 ，在高二上册 “统计 ”和“概率 ”这两 章 的学 习 中， 需要进行一定量 的习题 练习 ，来检测 学 生的理 解 和掌握 情 况 ，可以利用 自适 应学 习软件 ，模 拟学 生 的个人导 师 ，实 时 回答学生 的问题 ，对 易混淆的概念进行解 疑 ，为学 生制 订个 性化 的学 习方案 ，真正做到了“一人一导师”． （四）“智能助教”批改作业 ，减轻教师工作量 教 师 可 以通 过 平 板 电脑 和 一 些 专 业 的 Ａｐｐ软 件 ，进 行 学生作业 的批改和试卷分析 的工作 ，让智能软 件做一个 “智 能助教 ”，而学生的课程作业也可以通过 自己的 电子设 备提 交给教师 ，由软件对学 生作 业进行 批改 、评 价 ，实 现课后 教 学反馈 ．这将大大减轻教师的工作量 ，使教师 有更多 的精力 和 时间研究教学 内容 和教学方法．