利用人工智能工具培养初中生数学逻辑思维能力的实证研究

摘要：逻辑思维能力是初中生数学核心素养的重要组成部分，对学生未来的学习和发展具有深远影响。本文基于北师大版九年级数学上册的教学内容，探讨了利用人工智能工具培养初中生数学逻辑思维能力的可行性和有效性。研究发现，人工智能工具具有交互性强、反馈及时、个性化支持等优势，能够激发学生的学习兴趣，加深对数学知识的理解，提升逻辑推理能力；但目前也存在工具选择不当、课堂应用不足、评价体系不完善等问题。为有效发挥人工智能工具的优势，教师应合理选择工具，创新教学模式，完善评价体系，推动人工智能与数学教学的深度融合，全面提升学生的数学逻辑思维能力。

关键词：人工智能工具；初中数学；逻辑思维能力；教学策略

引言：随着人工智能时代的到来，教育领域面临新的机遇与挑战。如何利用人工智能技术促进教与学的变革，培养学生适应未来社会的关键能力，成为教育工作者探索的重点。数学逻辑思维能力是信息时代学生必备的核心素养，对学生的问题解决、创新思维等能力具有重要影响。北师大版九年级数学上册涵盖了特殊平行四边形、一元二次方程、概率等多个重要模块，为培养学生的数学逻辑思维能力提供了丰富的素材。本研究拟探讨在九年级数学教学中利用人工智能工具培养学生逻辑思维能力的策略与效果，以期为数学教学变革提供参考。

一、人工智能工具在培养学生逻辑思维能力中的优势

（一）交互性强，激发学生探究兴趣

人工智能工具具有良好的人机交互性，能够为学生提供生动直观的学习体验，激发学生主动探究数学知识的兴趣[1]。例如，在学习“相似三角形”时，教师利用人工智能几何绘图工具，引导学生动手操作、观察相似三角形的特征，学生在与工具的交互中，加深对相似三角形概念和性质的理解，提高学习数学的兴趣。

（二）反馈及时，加深学生知识理解

人工智能工具能够对学生的学习行为进行实时分析，给予及时反馈，帮助学生发现错误、优化思路，加深对数学知识的理解。比如，在学习“用配方法求解一元二次方程”时，学生利用人工智能练习系统完成相关习题，系统能够即时诊断学生解题过程中的错误，提供个性化的提示和指导，引导学生反思解题思路，提升一元二次方程问题的理解和解决能力。

（三）个性化支持，满足学生差异化需求

人工智能工具可以根据学生的学习特点和能力水平，提供个性化的学习支持，满足不同学生的差异化学习需求。例如，在学习“用树状图或表格求概率”时，人工智能自适应学习系统能够根据学生的知识掌握情况，推送与其能力相匹配的学习任务和资源，对基础薄弱的学生给予更多练习机会和指导，对学习能力强的学生提供拓展性的探究任务，因材施教，促进每个学生的逻辑思维能力得到提升。

二、人工智能工具在培养学生逻辑思维能力中存在的问题

（一）工具选择泛滥，缺乏针对性

当前，市场上人工智能教育工具种类繁多，但针对性不足，无法满足数学学科的特定需求。部分工具重形式轻内容，缺乏培养数学逻辑思维能力的有效设计，难以为数学教学带来实质性改变[2]。一些教师盲目跟风，选择不适宜的工具应用于教学，不仅无法达到预期效果，还可能干扰正常的教学秩序。

（二）课堂应用不足，流于形式化

受传统教学模式影响，部分教师对人工智能工具在数学课堂中的应用认识不足，缺乏将工具与教学内容深度融合的意识和能力。有的教师使用工具时脱离教学目标，为使用而使用，课堂应用流于形式化。学生沉浸于工具的新奇体验，却忽视了数学知识的内化和思维能力的提升，影响了人工智能工具的教学效果。

（三）评价体系单一，潜力有待挖掘

目前，对学生数学逻辑思维能力的评价仍以传统的纸笔测试为主，评价方式单一，难以全面考查学生在人工智能工具支持下的逻辑思维能力提升情况。单一的评价导向可能使教师和学生更加重视考试结果，而忽视了人工智能工具在培养学生探究能力、创新意识等方面的潜力，制约了人工智能工具在数学教学中的深入应用。

三、利用人工智能工具培养学生逻辑思维能力的策略

（一）合理选择工具，聚焦数学重点

教师要根据数学学科的特点和教学目标，择优选用人工智能工具。要聚焦数学重点知识和关键能力，选用具有数学特色、培养数学思维的优质工具。例如，在学习“菱形的性质与判定”时，教师选用人工智能动态几何软件，通过动态演示和交互探究，帮助学生发现菱形的性质，提升逻辑推理能力。避免盲目追新，要基于学情选择最适宜的工具，助力学生数学逻辑思维能力的发展。

（二）创新教学模式，促进深度融合

教师要积极探索人工智能工具与数学教学的融合模式，发挥工具优势，创新教学方式。要将人工智能工具整合到教学全过程，融入课堂导入、探究、练习、评价等各个环节，形成以学生为主体、教师为主导、人工智能为助手的新型教学生态。例如，在学习“反比例函数的应用”时，教师利用人工智能建模工具，引导学生建立反比例函数模型解决生活实际问题，在“做中学”中提升逻辑思维能力。

（三）完善评价体系，激发应用潜力

学校要建立科学完善的评价体系，将学生在人工智能工具支持下的表现纳入评价范畴，突出发展性评价和综合性评价。运用人工智能技术采集学生学习过程数据，多维度评估学生逻辑思维能力发展情况。改革考试内容和方式，增加开放性、探究性题目，考查学生运用人工智能工具分析问题、解决问题的能力。基于评价数据因材施教，激励学生利用人工智能工具提升数学素养。

结语：人工智能工具为培养初中生数学逻辑思维能力带来新的契机。北师大版九年级数学上册蕴含丰富的数学知识和思想方法，教师应根据教学内容合理选择人工智能工具，创新教学模式，充分发挥人工智能优势，激发学生学习数学的兴趣，培养严密的逻辑思维、灵活的思维品质。同时，要完善评价体系，深化人工智能工具与数学教学的融合，最大限度地挖掘人工智能潜力，使其成为促进学生数学素养发展的得力助手。教师要与时俱进，加强人工智能素养的提升，不断优化数学教学，为学生全面发展、未来可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]郑小红.初中数学方法与逻辑思维能力培养[J].风采童装，2025（1）：0256-0258.

[2]蒋西瓶.人工智能在初中数学课堂教学中的应用[J].中文科技期刊数据库（引文版）教育科学，2025（1）：208-211.