AI 赋能初中数学教学评一致的智慧课堂建构

引言

伴随人工智能技术的飞速发展，AI 赋能教育已然成为促使课堂教学发生变革的重要因素。初中数学教学中，如何实现“教—学—评”的一致性，是提升课堂教学质量的核心问题。本文以“密码中的数学”章节内容为例，深入探究基于 AI 技术支持下的智慧课堂构建途径，通过对课前预习、课中探究、课后巩固环节等方面的 AI 应用策略展开剖析，揭示技术如何推动教学过程朝着更加精准化和个人化方向发展。

1AI 赋能初中数学教学评一致的智慧课堂的思路

AI 赋能初中数学教学评一致的智慧课堂建构，以技术深度融合重构“教-学-评”生态体系为核心思路。凭借智能平台达成教学精确化和个性化，依靠 AI 技术搭建循环性教学系统：教学设计阶段，运用智能诊断剖析学生学习情况，为差异化教学活动提供参考依据；教学执行中，凭借交互式的学习工具营造真实问题场景，推动学生深入探究；评价层面，依据对学习行为数据的解析，达成涵盖整个学习过程、多维度的素养评定[1]。

2AI 赋能初中数学教学评一致的智慧课堂建构

2.1 课前预习

教师可以凭借 AI 智能教学平台，规划分层的预习任务。系统会通过机器学习算法依照学生之前的学习数据，智能推送差异化的资源：基础薄弱的学生，可以接收到“凯撒密码”的动画微课，借助字母移位的有趣游戏来弄懂加密的原理；能力较强的学生能力较强学生获取交互式探究模块。预习环节，设置“密码设计师”的情境任务，要求学生采用生活里的物品（如纽扣、乐高积木等）设计简单的密码本，并且把设计好的密码本拍照之后上传到平台上，平台通过计算机视觉技术识别作品中的数学元素，运用自然语言处理技术生成包含个性化学习建议的预习报告，既保证了因材施教，又通过 AI 技术实现了精准诊断。

2.2 课中探究

课堂教学中可运用智能互动教学系统展开“密码攻防战”游戏。授课教师首先向学生展示抗战期间的真实密电码案例，AI 系统自动生成差异化分组方案：A 组设计多项式加密规则，如 y=3x²+2 ；B 组则尝试对加密规则进行破译。当学生运用穷举法时，基于学习行为分析的 AI 助手立刻弹出提示信息内容：“仔细观察 y 值变化的幅度大小，是否能够发现 x² 的系数方面的特征呢？”在探索非对称加密时，系统调用预训练的素数分解可视化模型，把抽象的 RSA 算法成功转化成直观的可视化操作流程，关键加密步骤均通过 AI 实时记录，为后续精准评价提供数据支撑。

2.3 课后巩固

构建三级巩固体系，如图 1。其中，基础层通过自动批改和错题归类帮助学生需完成“问卷星”的密码转换相关练习；进阶层通过代码错误实时提示和算法复杂度分析帮助设计加密程序，为 AI 代码分析引擎提供实时调试建议；创新层通过视频结构智能分析和知识点覆盖度检测帮助学生制作出关于密码原理解说的视频。在课后巩固中，智能批改系统会针对性推送补救资源，如发现学生 A 在处理栅栏密码时，出现间隔错误，系统便会自动关联“等差数列”的微课，同时生成一份“密码工程师”的成长档案，记录“密码复杂度提升率”等过程性数据。

图 1 课后巩固三级体系

2.4 多维评价分析

构建三维评价体系，包括知识维度、能力维度、素养维度。其中，知识维度是针对“加密算法应用”等模块，对学生的知识掌握程度开展分析；能力维度通过录制协作视频，利用 AI 识别学生发言的质量及解决策略；素养维度实对学生撰写《密码发展史报告》里的建模能力加以评估。系统提示，“学生在密码设计中，呈现出了一定创新思维，然而在密钥管理方面还需进一步强化其系统性”时，会同步提供改进策略的可视化路径。评价模型经过教育专家标注的十万级样本训练，确保公平性和科学性，并设置人工复核环节降低算法偏见。同时，严格遵循数据隐私保护法规，采用联邦学习技术实现数据“可用不可见”，保障学生信息安全。

2.5 动态评价反馈

集成式智能教学系统利用学情雷达图对教学中的薄弱环节实时预警。当“替代密码”的掌握比率未达要求，基于强化学习的推荐引擎推送《字母追击战》互动游戏，学生由生成式 AI 创建的个性化的报告，如“你于密码强度评价方面有出色表现，建议完善密钥保管方案”。针对持续对方案优化的学生，平台会授予“密码专家”的电子勋章，同时解锁高阶挑战题目。教师凭借 AI 备课功能，参照班级热力图的反馈情况对教学活动合理调整，达成“评价-改进”闭环。

3 教学案例分析

以“密码中的数学”为例，实施前通过教师工作坊完成 AI 工具专项培训。课前，教师可借助智能预习系统营造“情报破译员”情景。学生通过家中物品设计密码本活动，初步领略密码和数学的关联，如学生 A 采用不同颜色的积木来代表数字，AI 系统不仅反馈编码规则合理性，还通过知识图谱关联后续教学内容，为课堂上的探究奠定基础。

课堂讲授环节，教师借助历史中密码战案例开启课程，依靠 AI 协作平台举办“密码擂台赛”。当学生分组试图破解 y=2x+3 加密规则时，教师留意到学生反复尝试不同数值代入却进展缓慢，适时引导道：“你们有没有察觉到在每次把 值代入后，y 值的变动有什么特别的规律吗？”学生 A 道：“y 值每次都会增加 2 呢！”教师进一步追问：“要是我们知道了 y 值，那要怎么样反过来算出 x 值呢？”一方面对学生的发现给予了认可，另一方面自然引出逆向思维的思索方向[2]。课后巩固阶段，学生可以依据 AI 推送的分层任务，在开展简易密码程序的设计，或对密码函数图像的特性展开探索。多维评价并非单纯聚焦于学生对密码知识的掌握情况，更借助对小组协作视频、密码设计报告等材料分析，全方位地对学生的数学建模及创新思维能力评估。当教师查看由 AI 系统推送的学生编程作品时，对设计出图形化密码界面的学生 A 说道：“你所设计的程序将加密过程，清晰地进行了可视化的呈现，你为什么要采用不同颜色来区分加密步骤呢？”学生 A 回复道：“我期望使用者能够像查看地图那样，一眼便可明白数据的变换流程”，既检验学生对数学原理的领会情况，又激发其创新性的表达，促使技术的运用和数学思维的培育能够相得益彰。AI 系统大幅减少学情分析时间，个性化教学实施效率提升 40% 以上，且教师工作负担下降 35% 。AI 技术一方面作为认知的工具，对深度的探究予以支撑，另一方面作为评价手段达成精确的反馈，让密码学这一抽象的主题变得形象且易感知。学生处于设计、破译及优化的循环中，不仅理解了数学在密码中的应用，还培育了问题解决的能力及信息安全的意识，充分展现出综合实践活动的育人功效[3]。此外，针对教师面临的技术应用挑战，学校建立“AI 教学导师制”，组建技术支持团队提供实时指导，并开发系列教师数字素养提升课程，助力智慧课堂常态化应用。

4 结论

AI 工具的运用不但让原本抽象的数学概念变得可视和具体，更为关键的是，凭借及时的反馈以及精确的诊断，推动了教学双方进行深入的互动，这种教学方式充分展现了“以学定教”的教育理念，让教师能够依据数据开展精确教学，学生在针对性指导之下提升思维能力。后续研究中，伴随着教育信息化的进一步推进，AI 技术和数学教学的深度结合，将不断促使课堂教学模式发生创新和变化，为培养学生数学方面的核心素养提供新的机会。

参考文献：

[1]林茂茂.AI 智慧课堂下的初中数学教学实践[J].数理天地（初中版），2025，（10）：167-169.

[2]吕华.初中数学“教—学—评”一致性探讨[J].数理天地（初中版），2025，（10）：103-105.

[3]王霞.初中数学“教—学—评”一体化的实践[J].文理导航（中旬），2025，（05）：88-90.