初中数学教师如何利用人工智能备课

引言

随着 ChatGPT、科大讯飞智慧教育平台等人工智能工具的快速发展，教育领域正经历着从“技术辅助”到“智能协同”的范式转变。对于初中数学教师而言，备课作为教学活动的起点，其质量直接影响课堂教学效果。新人教版初中数学教材注重“做数学”的过程体验，强调知识的生成性与应用性，这对教师的备课工作提出了更高要求——不仅需要精准把握教材逻辑，还要兼顾学生的认知差异与思维发展规律。

传统备课模式中，教师往往面临三重困境：一是教材解读依赖个人经验，对课标要求的细化分解容易出现偏差；二是学情分析缺乏数据支撑，难以精准预判学生在知识衔接处的认知障碍；三是教学资源筛选耗时耗力，海量网络资源中契合教学目标的优质素材占比有限。

一、人工智能在备课环节的应用基础

（一）技术适配性分析

初中数学具有抽象性与逻辑性强的特点，新人教版教材尤其注重知识的“螺旋式上升”设计，如“函数”概念从七年级变量关系引入，到八年级正式定义，再到九年级结合图像分析性质，需要教师在备课时把握知识的前后关联。人工智能工具通过自然语言处理技术可深度解析教材文本，通过知识图谱技术构建知识点关联网络，恰好适配这一需求。例如，GeoGebra 的 AI 辅助功能能自动生成“一次函数与一元一次方程”的关联知识树，帮助教师快速梳理不同章节的逻辑衔接。

（二）备课需求的技术响应

初中数学备课包含教学目标确定、教学过程设计、评价方式选择等核心要素。人工智能技术针对各要素形成了差异化解决方案：智能课标解读系统可将“核心素养”目标分解为可操作的课堂行为指标；学情分析工具能基于前测数据预判学生的知识薄弱点；虚拟仿真平台可生成动态演示课件帮助突破教学难点。这些技术应用并非替代教师的主体性，而是通过数据处理、逻辑分析等优势，为教师备课提供更全面的支持。

二、人工智能在初中数学备课中的具体应用路径

（一）教学目标的精准分解与细化

新人教版教材每个单元的“学习目标”以核心素养为导向，如“数据的分析”单元要求学生“经历收集、整理、描述和分析数据的过程，发展数据分析观念”。传统备课中，教师常因对课标理解不深入导致目标分解笼统。人工智能工具可通过比对课标要求与教材内容，生成分层目标体系。

（二）教学内容的结构化重组与拓展

新人教版教材注重知识的现实背景，如八年级上册“全等三角形”以“测量池塘两端距离”的实际问题引入。人工智能可通过知识图谱技术将教材内容与生活场景、跨学科知识关联，形成结构化内容体系。例如，在备“二次函数的应用”一课时，“洋葱学院 AI 备课平台”能自动关联教材中的“拱桥问题”与物理中的“抛体运动”、美术中的“抛物线构图”，生成跨学科知识卡片；同时推送不同版本教材对同一知识点的处理方式，如苏教版侧重代数运算、北师大版侧重图像分析，帮助教师拓展教学思路，实现内容的优化重组。

（三）学情的动态预判与差异化设计

学生的认知起点直接影响备课的针对性，新人教版教材在“复习巩固”环节设计了分层练习，但教师难以精准把握班级整体的知识薄弱点。人工智能通过分析学生前期作业、测验数据，可生成学情诊断报告。

（四）教学课件的智能化生成与个性化调整

课件制作是备课的耗时环节，人工智能的介入可大幅提升效率。例如，使用“希沃 AI 课件工具”输入新人教版九年级“圆的对称性”课时内容，系统能自动生成包含动态演示（如旋转圆观察对称轴）、例题解析、课堂练习的基础课件。教师可基于此进行个性化调整：对抽象思维较弱的班级，增加“折纸探究圆的对称轴”的实操视频；对学优生群体，添加“圆与正多边形的关系”的拓展思考题。这种“AI 生成 + 教师优化”的模式，既减少机械操作时间，又保留教师的创造性设计。

（五）作业的分层设计与评价标准生成

新人教版教材的“习题”分为“复习巩固”“综合运用”“拓广探索”三个层次，但教师常因时间有限难以设计更多变式练习。人工智能可根据教学目标生成不同难度、不同题型的作业，并提供评价标准。例如，备“一次函数的图像”课后，“作业帮 AI 题库”能生成基础题（画出给定函数的图像）、提升题（根据图像求函数解析式）、挑战题（结合图像分析实际问题中的最值）三个层级的题目，同时附带详细的评分细则，如“图像标注是否规范”“取值范围是否完整”等评分点，帮助教师实现作业的精准分层，兼顾学生的个体差异。

三、人工智能备课的注意事项与优化建议

（一）避免技术依赖，坚守教师主体性

人工智能虽能提供丰富的备课资源，但无法替代教师的创造性思考。例如，在“数学活动”课的备课时，AI 可能生成标准化的活动方案，但教师需结合班级学生的兴趣特点进行调整，如将“测量旗杆高度”的活动改为学生更熟悉的“测量教学楼高度”，增强活动的代入感。教师应始终把握备课的主导权，将人工智能作为辅助工具，而非决策主体。

（二）关注人文关怀，弥补技术冰冷感

数学教学不仅是知识传授，更需培养学生的思维品质与情感态度。人工智能生成的教案可能缺乏人文元素，教师在备课时需主动融入数学文化、数学家故事等内容。例如，在“勾股定理”备课时，可在AI 生成的教案基础上，补充“赵爽弦图”的历史背景，让学生感受数学的文化魅力，避免教学沦为机械的知识传递。

（三）注重数据辩证，结合实际学情

AI 工具的学情分析基于历史数据，可能存在滞后性。教师需结合课堂观察、课后交流等方式，动态调整备课内容。例如，AI 提示某学生“几何证明”薄弱，但教师发现该生实际是因“表达不规范”导致失分，而非逻辑问题，此时需调整备课中的“证明书写指导”环节，避免被数据误导。

（四）加强技术学习，提升应用能力

人工智能工具的更新迭代较快，教师需主动学习相关技能。学校可组织“AI备课工具培训”，教师也可通过在线课程掌握“知识图谱构建”“数据分析”等基础技能，提高对AI 生成资源的筛选与整合能力，充分发挥技术的优势。

四、结论

人工智能为初中数学备课提供了全新的思路与方法，通过在教学目标分解、内容重组、学情预判、课件生成及作业设计等环节的应用，能有效提升备课效率与质量，契合新人教版教材的理念要求。但教师在应用过程中需保持理性，既充分利用技术优势，又坚守教育的人文本质，实现“技术赋能”与“教师主导”的有机统一。未来，随着人工智能技术的不断发展，初中数学备课将朝着更精准、更个性化、更具创造性的方向发展，为数学教学质量的提升注入持续动力。

参考文献

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