AI 技术赋能数学“问题解决策略”教学探讨

引言：随着人工智能技术迅猛发展教育领域正经历前所未有变革，特别在数学教学方面呈现新机遇与挑战。传统数学教学中学生解决问题往往缺乏系统性思考与策略意识，导致解题效率低下思维受限。AI 技术凭借强大计算能力、智能分析功能与自适应特性，为数学问题解决策略教学带来新思路。探究从问题结构分析、解题路径优化、策略应用深化三个维度，探讨 AI 技术如何赋能数学问题解决策略教学，期望能够为一线教师提供教学参考促进学生数学核心素养发展。

一、AI 技术分析数学问题结构，构建解题思维模型

AI 技术应用于数学问题结构分析环节能够帮助学生快速识别问题要素，理清概念关联把握问题本质，智能辅助系统通过语义分析将数学问题中关键信息进行标注与提取，引导学生区分已知条件与目标结论建立条件间联系，形成问题表征。针对几何证明类问题AI 工具生成动态图形，突显图形性质与变换规律使抽象概念具象化，面对应用题智能系统能够识别隐含条件，转化为数学模型帮助学生跨越文字理解障碍。教师应当借助 AI 平台设计问题结构化训练，引导学生从问题描述中抽取关键信息构建问题解决框架，例如通过智能问答系统引导学生拆解复杂问题，将难点分解为若干子问题形成分层解决思路，利用智能反馈机制，针对学生问题理解偏差提供即时矫正促进准确把握问题内涵。此类技术手段不仅提高学生分析问题效率，更培养结构化思维习惯增强问题解决信心。

AI 技术助力学生构建解题思维模型方面展现独特优势，通过算法分析与知识图谱技术智能系统能够呈现数学概念间联系，帮助学生形成知识网络，基于大量解题案例分析 AI 系统能够归纳典型思维路径，为学生提供思维模板引导形成方法论意识。学生在解题过程中通过智能辅助工具进行思维导图构建，将抽象概念可视化形成清晰思路，同时智能评估系统能够分析学生思维盲点，提供针对性思维训练。教师应当设计 AI 辅助思维建模活动，如组织学生利用智能协作平台进行解题策略讨论促进思维碰撞，通过智能推荐系统提供类比问题，引导学生建立问题间联系形成解题思维迁移能力。这种基于 AI 技术构建思维模型方式，既尊重学生认知发展规律又充分利用技术优势，使学生在解决具体问题过程中逐步内化思维方法，形成自主思考能力为后续解题奠定坚实基础。

二、AI 技术优化数学解题路径，提升推理能力

AI 技术在优化数学解题路径方面表现出强大功能，通过智能分析学生解题过程为解题路径选择提供决策支持，智能解题系统基于问题特征与学生认知水平，推荐适合解题策略引导学生从多角度思考问题，智能评估工具能对学生解题方案进行效率分析，帮助学生识别冗余步骤优化解题流程。针对代数运算类问题 AI 系统能够展示多种解法对比，引导学生选择最简捷路径，对于几何问题智能工具呈现辅助线构造思路启发关键突破点。教师应当利用 AI 平台创设解题路径探究活动如设计多路径解题比较任务，让学生借助智能工具分析不同解法优劣，组织基于 AI 反馈解题路径优化练习，引导学生根据智能提示调整解题思路。这种技术支持下解题路径探索方式打破传统单一解法局限，培养学生解题策略选择意识，增强数学思维灵活性提高解题效率，促进学生形成个性化解题风格与方法体系。

以人教版七年级上册有理数加减法为例， AI 技术应当创建情境化解题路径优化平台，当学生面对计算 (-3)+(-5)+8+(-7) 此类问题时，传统教学常采用从左至右逐步计算，而 AI 系统会呈现多种计算路径：先计算所有正数与所有负数各自和再相加，也可以按正负号分组后再计算，还可以重新组合寻找简便算法。学生通过智能平台探索发现采用正负分类计算策略，即 8+(-3)+(-5)+(- 7)=8+(-15)=-7 比逐步计算更高效。针对温度变化等实际问题 AI 辅助系统会引导学生建立数轴模型，通过数轴上点移动可视化展示有理数加减运算过程，增强直观理解。教师借助 AI 技术设计递进式挑战任务，如引导学生探究计算(-2.5)+3.8+(-4.2)+(-1.5)+2.7 最优解法，启发学生归纳出同号合并异号相减，符号跟随绝对值较大一方计算规律。这种教学不但能提高学习兴趣和课堂效率，更能帮助学生形成积极的人生态度和正确的价值观，为学生的未来发展奠定坚实基础。

三、AI 技术呈现数学问题结构，解析解题策略应用

AI 技术通过多样化方式呈现数学问题结构，为解题策略深度应用创造条件，智能可视化系统能够将抽象数学概念转化为直观图像，帮助学生理解问题内在关系，知识图谱技术可展示概念间联系使学生把握知识体系全貌。针对函数问题 AI 工具能够生成动态图像展示参数变化影响，对于空间几何问题智能系统能创建三维模型，便于学生从多角度观察分析。教师应当利用 AI 平台设计问题结构探究活动，如组织学生使用智能建模工具构建问题表征，从不同维度解析问题特征，通过智能协作系统进行问题结构改编，引导学生变换问题条件观察结构变化。这种技术支持下问题结构呈现方式打破传统教学中抽象理解障碍，使学生对问题本质形成清晰认识，为策略选择提供依据增强解题信心。

以人教版九年级上册二次函数教学为例，AI 技术应当构建函数关系动态可视化平台呈现问题结构解析解题策略，当学生学习已知二次函数 y=ax² +bx+c，a eq0 ，求函数最值及其对应自变量取值问题时，传统教学常通过配方法或求导方式解决而 AI 辅助系统则创设直观探究环境。学生通过智能平台观察二次函数图像变化规律，直观理解二次函数图像为开口抛物线，最值点对应对称轴位置，智能交互系统引导学生拖动参数 a、b、c 滑块实时观察图像变化，发现参数 a 决定开口方向与宽窄，参数 b 影响对称轴位置，参数 c 控制图像上下移动。通过多次尝试与观察学生能直观总结出最值点对应 x=-b/(2a) ，最值为 c-b²/ (4a)。AI 系统还能生成关联问题，如“如何通过已知条件求解一元二次方程ax²+bx+c=0”“如何利用配方法确定函数解析式”等，引导学生建立知识间联系。教师借助 AI 技术设计层次化学习任务，引导学生从二次函数图像特征探究到解析式与几何意义关联，再到实际问题应用如物体运动轨迹分析、利润最大化问题等。智能评估系统能够识别学生对二次函数理解误区，如混淆最值与零点、忽视参数a 符号影响等，提供针对性纠正与指导。

结论：AI 技术赋能数学问题解决策略教学探索实践表明，智能技术与数学教学深度融合能够有效提升教学质量与学习效果。通过 AI 技术辅助分析问题结构、构建思维模型、优化解题路径、提升推理能力、呈现问题特征与深化策略应用，学生数学问题解决能力获得显著提升。教师在教学过程中应把握技术应用边界，避免过度依赖，注重培养学生自主思考能力。未来探究方向应关注AI 技术支持下数学问题解决策略形成机制，探索个性化学习路径设计，完善评价反馈机制，构建更加科学有效教学模式。

参考文献

[1] 朱彩红 . 数学教学中 AI 生成技术的融合效应分析 [J]. 初中数学教与学 ,2024(24).

[2] 林茂茂 .AI 智慧课堂下的初中数学教学实践 [J]. 2025.

[3] 曾鹏志. 人工智能在初中数学教学中的有效应用[C]//2024 年（下半年）“电子技术与信息科技”研讨会论文集.2025.