人工智能背景下初中数学信息化教学实践研究

引言

在21 世纪的信息化时代，教育领域正经历着前所未有的技术革新。尤其是人工智能（AI）技术的兴起，为教育方法和实践带来了新的变革机遇。初中数学，作为基础教育的核心科目之一，其教学方式的创新尤为重要。目前，随着信息技术的深入发展，初中数学的信息化教学已经成为一种发展趋势，并且展示出了积极的应用前景。本文通过探讨人工智能技术在初中数学教学中的应用，旨在为此领域的教学改革提供科学的方法和实证的支持。通过实施混合教学模式和个性化学习指导，本研究旨在探索这一新型教学模式如何更精准高效地促进学生数学学习的成效，提高学生的学习兴趣和学业成绩。

1、技术进步与教学模式创新

1.1 信息技术的发展与教育应用趋势

随着信息技术的飞速发展，教育领域正经历着深刻而广泛的变革，信息技术在教育中的应用已成为不可逆转的趋势 [1]。传统的教学方式，因其单一性和局限性，已难以满足信息时代对多元化、个性化教育的需求，教育界因此积极探索更加先进的教学模式。信息技术的持续更新与普及，为教育注入了新的活力。借助多媒体教学手段，教师能够将枯燥的知识点转化为生动有趣的动态内容，如视频、动画等，极大地提升了学生的学习兴趣和参与度。同时，学生也能通过网络平台获取丰富的学习资源，拓宽知识视野，提高学习效率。

在信息技术的推动下，教育应用正朝着多样化和个性化的方向发展。传统的一刀切式教学逐渐被摒弃，取而代之的是更加注重学生个体差异和个性化需求的教学方法。以某中学推行的“智慧校园”项目为例，该校引入信息技术全面改造教学流程。教师通过平板电脑进行无纸化授课，利用动态课件和虚拟实验室功能，将复杂的物理原理以 3D 动画形式直观呈现，使抽象知识变得易于理解。学生配备的智能终端则能实时记录课堂参与度、答题正确率等数据，系统通过大数据分析生成个性化学习报告。这种智慧教学模式不仅显著提升了课堂互动率，更使教师能够根据学生的学习特点和需求，精准调整教学策略，实现了从“标准化输出”到“精准化服务”的教育转型，为培养适应未来社会需求的优秀人才奠定了坚实基础[2]。

1.2 人工智能技术在初中数学教学中的应用案例

在初中数学教学的创新探索中，北京中学与睿辅 AI 携手开展的《生成式人工智能支持下的初中数学项目式学习实践探索——以“太阳下的正方体影子”为例》，为人工智能技术在数学课堂的应用提供了鲜活且极具价值的范例。

在传统数学教学中，对于立体几何图形变化的讲解，学生往往因缺乏直观感受而理解困难。但在该项目里，睿辅 AI 教育大模型（小睿老师）大显身手。它能够动态演示正方体旋转至对称位置时的图形变化，将原本抽象、难以想象的空间运动过程清晰呈现。不仅如此，小睿老师还会自动连接关键线段、精准标注角度关系，并实时生成重叠面积的计算公式。借助这一智能辅助，学生们得以深入观察特殊位置图形，在细致探究中逐步推导出一般结论，成功实现了“从特殊到一般”的思维跃迁，极大地锻炼了逻辑推理与空间想象能力。

从实际教学效果来看，成果斐然。课堂数据显示，参与该项目的学生综合表现提升 21.14% ，测评成绩提升 25.49% ，学习效率显著提高。这充分表明，人工智能技术为初中数学课堂注入了新的活力，它以直观、生动且精准的方式，突破了传统教学的局限，帮助学生更好地理解和掌握数学知识，有效提升了教学质量，为未来数学教学的创新发展指明了方向，也为培养适应时代需求的创新型人才奠定了坚实基础[3]。

2、人工智能与初中数学教学效果

2.1 混合教学模式对学习兴趣和成绩的提升

在当前教育改革浪潮中，混合教学模式凭借独特优势，成为提升学生学习兴趣和成绩的有效利器 [4]。它将传统课堂教学与基于人工智能的在线学习平台深度融合，打破学习时空限制，让学生能依自身节奏自主学习。课堂外，学生借助智能辅导系统复习巩固，学习主动性与参与感大幅增强。人工智能技术的数据分析功能是混合教学模式的关键支撑。

它能精准评估学生学习状况，为不同学生量身定制个性化学习方案，满足多元需求，激发学习兴趣。在数学教学中，这一优势尤为凸显。教师可利用人工智能平台上的互动练习与即时反馈功能，助力学生理解应用知识。

以陇西县巩昌中学为例，该校推行混合教学模式后，在数学课堂上引入智能学习平台。学生完成课堂练习后，平台迅速给出成绩与错题解析，让学生及时了解自身薄弱点。课后，学生根据平台推荐的学习路径，进行针对性复习与拓展练习。一段时间后，班级学生数学学习兴趣明显提升，课堂参与度从原来的 60% 提高到 85% 。成绩方面，平均分提升了 15 分，优秀率从 20% 增长至 35% 。这充分证明混合教学模式能有效提升学生学习兴趣与成绩，为教育教学发展注入新动力。

2.2 人工智能与传统教学方法的效果对比

在当前教育改革的浪潮中，人工智能技术逐步融入初中数学等学科教学，与传统教学方法形成鲜明对比，其对学生学习效果的影响备受关注 [5]。传统教学方法主要依靠教师经验设计统一教案，依赖讲授和固定教材内容，较少考虑学生个体差异，学习效果普遍性和局限性明显。以清华大学人工智能赋能教学试点为例，在传统教学模式下，教师难以兼顾不同学生的学习需求，教学调整存在滞后性。比如在《数据结构》课程中，传统课堂需等阶段测试后，才能发现部分学生对知识点的掌握问题，这期间部分学生可能因跟不上进度而掉队。

而引入人工智能技术的教学模式优势显著。该试点通过脑电与眼动追踪技术量化分析学生注意力分配，结合知识图谱构建庞大语义网络，动态监测学生认知负荷与知识盲区。在《数据结构》课程里，系统发现30% 学生未掌握“二叉树遍历”，立即推送3D 可视化教程与分层习题，使该知识点掌握率从 62% 大幅提升至 89% 。这种教学模式不仅能精准识别学生学习情况，设计个性化学习路径和资源，还通过智能化反馈机制，让学生即时了解自身问题并及时调整学习策略，大大提升了学习效率。数据显示，参与人工智能辅助教学的学生在数学等学科考试中平均分普遍高于传统教学组，对知识的理解深度和应用能力也更强，实现了从“经验驱动”到“数据驱动”的精准教学转型。

结束语

本研究聚焦于人工智能时代初中数学信息化教学的实践与探索，证明了人工智能技术与传统教学模式结合的有效性。通过混合教学模式的实施，不仅增强了学生的学习动机，还显著提升了数学成绩。然而，需指出的是，人工智能在教育中的应用仍面临技术、教育资源分配等方面的挑战。未来研究需要进一步探讨人工智能技术在不同教育背景和学生群体中的适应性和最优实践方式。此外，研究还应关注教师对于新技术的接受度和应用能力的提升，以便更好地整合人工智能与教育实践，推动教育模式的持续创新和优化。

参考文献

[1] 关楠楠 . 人工智能时代教师信息化教学能力提升研究 [J]. 广东第二师范学院学报 ,2021,41(05):62- 71.

[2] 晋晓雨张俊楷 . 教育人工智能下高校信息化教学模式构建研究[J]. 科技与创新 ,2020,(17):89- 91.

[3] 张春延 . 人工智能辅助下的初中数学教学思辨 [J]. 教学管理与教育研究 ,2020,5(12):86- 87.

[4] 张嘉超 , 童莹 , 孟琳 , 焦良葆 . 人工智能类课程线上 + 线下信息化教学探索 [J]. 才智 ,2023,(11):13- 16.

[5]肖金莲.人工智能背景下的初中数学个性化教学[J].科普童话·新课堂（中）,2021,(09):68- 68.