人工智能赋能视角下高中数学教师数字素养提升路径研究

引言：随着人工智能技术的快速发展，教育领域正经历深刻变革。生成式人工智能（Gen-AI）、智能教学系统、自适应学习平台等工具的涌现，为高中数学教学提供了丰富资源与创新模式，也对教师的数字素养提出更高要求。高中数学教师作为学生逻辑思维与创新能力培养的关键引导者，其数字素养水平直接影响教学质量与教育公平。然而，当前教师普遍存在技术应用能力不足、数据驱动教学意识薄弱、个性化资源整合能力欠缺等问题，难以适应智能化教学需求。本研究旨在从人工智能赋能视角出发，探索高中数学教师数字素养提升的有效路径，为教育数字化转型提供实践参考。

一、研究背景与意义

在人工智能技术迅猛发展的时代背景下，教育领域正经历着前所未有的数字化转型。国家政策层面，《教育信息化 2.0 行动计划》《教师数字素养标准》等文件明确提出，要全面提升教师的数字素养，推动信息技术与教育教学的深度融合。与此同时，生成式人工智能、智能教学系统、自适应学习平台等新兴技术不断涌现，为高中数学教学带来了革命性变革的可能。例如，AI 工具能够自动生成个性化习题、模拟复杂数学场景、提供实时数据分析，从而降低抽象概念的理解门槛，满足学生差异化学习需求。然而，当前高中数学教师的数字素养水平与智能化教学需求之间仍存在显著差距。调研显示，超过 60% 的教师难以独立开发智能教学资源， 40% 的教师对 AI 工具存在应用恐惧， 50% 的教师缺乏将技术与数学核心素养培养相结合的能力。这种现状不仅制约了教学质量提升，也加剧了教育公平问题。因此，从人工智能赋能视角探索高中数学教师数字素养提升路径，具有迫切的现实意义。本研究旨在通过系统分析教师数字素养现状与挑战，构建“技术赋能- 场景落地- 评价反馈”的协同提升机制，助力教师突破技术瓶颈，实现从“知识传授者”向“学习设计者”的转型。这一研究不仅为教育数字化转型提供实践参考，也为未来智能化教育生态的构建奠定人才基础。

二、核心概念界定

核心概念界定是本研究的基础，需明确“数字素养”与“人工智能赋能”的内涵及其在高中数学教育中的具体指向。数字素养是指个体在数字化环境中，利用信息技术获取、分析、创造和传播信息的能力，以及基于数字技术进行问题解决与创新实践的综合素养。结合高中数学教育的特殊性，本研究将教师数字素养细化为五个维度：一是数字化意识，即教师对技术赋能教育的认同感与主动应用意愿；二是知识与技能，涵盖AI 工具操作、教育大模型使用、智能教学平台应用等能力；三是教学融合能力，指将技术融入教学设计、课堂实施与评价反馈的实践能力；四是数据驱动决策能力，即通过学生学习数据分析优化教学策略的能力；五是伦理与安全意识，强调在技术应用中遵循教育伦理、保护学生隐私的责任感。

人工智能赋能则指通过AI 技术为教育提供工具支持、场景创新与资源优化，其核心在于“技术-教育”的深度融合。具体而言，人工智能赋能包含两层内涵：其一，技术赋能，即利用生成式 AI、自然语言处理、机器学习等技术，开发智能教学助手、虚拟实验平台、个性化学习系统等工具，辅助教师完成备课、辅导、评估等任务；其二，场景赋能，即通过AI 重构教学流程，例如基于学生学情生成动态教学方案、利用智能评估系统实现精准反馈、借助虚拟现实技术创设沉浸式学习场景。在高中数学教育中，人工智能赋能的目标是降低抽象概念的教学难度，提升学生逻辑思维与创新能力，同时促进教师角色从“知识灌输者”向“学习引导者”转变。

三、高中数学教师数字素养现状分析

当前高中数学教师的数字素养整体呈现“意识觉醒但能力滞后”的特征，技术应用与教学需求之间存在结构性矛盾。在意识层面，多数教师认可人工智能对教育创新的推动作用， 85% 的受访者认同“AI 工具能提升教学效率”，但仅有 35% 的教师主动探索过数学专用 AI 软件（如几何画板智能版、数学公式识别工具），反映出认知与实践的割裂。这种矛盾在技术应用中尤为突出：尽管超 70% 的学校配备了智能教学平台，但教师使用频率集中在“课件下载”（占比 68% ）和“基础题库组卷”（占比 55% ）等浅层功能，而 AI 辅助的学情诊断、个性化学习路径生成等深度功能使用率不足 15% 。教师在面对复杂数学问题时，更倾向于依赖传统经验而非技术工具，例如在解析几何教学中，仅 20% 的教师会使用AI 动态演示轨迹变化，多数仍依赖静态板书。

资源整合能力不足进一步制约了数字素养提升。教师普遍缺乏对 AI 资源的批判性筛选能力， 60% 的受访者坦言“难以判断 AI 生成题目的科学性”，导致在引入智能题库时出现知识性错误或难度失当。此外，技术工具与数学核心素养的融合度偏低，例如在概率统计教学中，仅 12% 的教师能利用 AI 模拟实验数据生成真实情境，多数仍停留在理论讲解层面。支持体系的缺位加剧了这一困境：校本培训中AI 技术培训占比不足 10% ，教师缺乏将技术转化为教学策略的实践指导，导致“有工具不会用、想用用不好”的恶性循环。

总结：

当前高中数学教师数字素养现状呈现“意识与能力错位”的突出矛盾：虽普遍认可 AI 工具的教育价值，但技术应用多停留于课件下载、题库组卷等浅层操作，动态演示、学情诊断等深度功能使用率极低。教师缺乏对 AI 资源的批判性筛选能力，难以将技术工具与数学核心素养有效融合，导致智能教学“形式化”问题显著。同时，校本培训中技术赋能内容占比不足，教师缺乏将AI 转化为教学策略的实践指导，形成“有工具难落地、想提升缺路径”的困境。亟需构建以教学场景为导向的数字素养提升体系，推动教师从“工具使用者”向“创新设计者”转型。

参考文献

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[2] 林叶青 . 基于深度教学的高中数学教师 PCK 水平的个案研究 [D]. 福建师范大学 , 2023.

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