袁聰

亳州市黌學英才中學 安徽 亳州 236800

引言

初中數(shù)學是一門抽象性和邏輯性極強的學科，涉及的知識點之廣，概念和定理之抽象，知識體系之嚴謹，要求學生必須具備嚴密的邏輯推理能力和聯(lián)系能力，運用已學的知識和方法去解決新的問題，多思考多練習，才能在考試中取得優(yōu)異的成績。然而，傳統(tǒng)的教學模式在很大程度上滿足了基礎教育需求，但本質上仍屬于共性化、普適化和單指向教學，教師主導課堂節(jié)奏，而學生處于被動接受知識的狀態(tài)，實時反饋與互動不夠，導致教師難以根據(jù)每個學生的學習進度和掌握程度進行個性化教學。此外，教師需花費大量時間和精力在備課、批改作業(yè)等環(huán)節(jié)，教學效率低下。

隨著AI（Artificial Intelligence，AI）技術在個性化推薦、數(shù)據(jù)挖掘、聚類分析等相關領域獲得巨大發(fā)展，上述傳統(tǒng)教學模式中存在的問題均可通過“AI+教師”協(xié)同教學的模式得以解決[1]。“AI+教師”協(xié)同教學是指將AI與教育教學相結合，實現(xiàn)人工智能與教師在教學過程中的協(xié)同合作，共同完成教學任務的一種新型教學模式[2]。該模式既融合了AI系統(tǒng)的智能化、個性化、互動性的特點，又能充分發(fā)揮教師的主觀能動性，創(chuàng)新教學教育方法，符合國務院于2017年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中“應重視人工智能與基礎學科教育交叉融合”的觀點。

因此，如何使用“AI+教師”協(xié)同教學模式來創(chuàng)新初中數(shù)學課堂，在扎實學生的應試能力和助力教師的職業(yè)發(fā)展的同時，推進優(yōu)質教育資源的共享，促進教育公平，正是本研究的關鍵所在。

1 “AI+教師”協(xié)同教學的優(yōu)勢

在大數(shù)據(jù)時代，AI走進課堂賦能教師授課，對實施個性化、精準化、素質化的教育，助力教師職業(yè)發(fā)展，拓展教育資源，打破優(yōu)質教育資源壟斷壁壘意義重大。

1.1 創(chuàng)新教育方式和推動教育改革

“AI+教師”協(xié)同教學模式改變了傳統(tǒng)的教育方式，AI賦能教師的教育教學，既可精準識別每位學生的薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)個性化教學，又能與學生智能化互動，針對性地推薦學習資源，提升課堂效果和學生的滿意度。而在信息化和現(xiàn)代化助力下的教學模式，在推動教育改革的同時，將學生培養(yǎng)成為更具創(chuàng)新精神和實踐能力的棟梁之材。

1.2 培養(yǎng)教師素養(yǎng)和助力其職業(yè)發(fā)展

AI的引入，教師要不斷提高自身的科技素養(yǎng)，適應新時代下教育教學的新變化，積極探索新戰(zhàn)法，取得教育教學新成果，在這個過程中，實現(xiàn)自身價值、素養(yǎng)、能力的提升。此外，諸如智能批改助手等AI輔助教學軟件，可幫助教師從煩瑣的工作中釋放出來，從而有更多時間和精力關注自我的成長和發(fā)展，對提升教師的職業(yè)滿意度、激發(fā)工作積極性、保障教師隊伍的穩(wěn)定和發(fā)展意義重大。

1.3 拓展教育資源和促進教育公平

協(xié)同教學模式依托智慧教學軟件，突破了地域、時間和資源的限制，將國內外優(yōu)質的教學資源共享給全國各地的學生，為他們提供更多元、豐富的學習路徑，打破教育資源不均衡的現(xiàn)實狀態(tài)。特別是在貧困地區(qū)，學生可以接收到與教育發(fā)達地區(qū)一致的教育資源，這有助于拓寬學生的視野，提振信心，培養(yǎng)其綜合素質，也將助力實現(xiàn)教育公平，提高整個社會的公平正義。

2 “AI+教師”協(xié)同教學模式下初中數(shù)學課堂的構建

一個高效且完整的課堂包含3個階段：課前階段，課中階段，課后階段[3]?！癆I+教師”協(xié)同教學模式將AI教學平臺、教師、學生三方緊密聯(lián)系在一起，協(xié)同合作，共同構建高效的教學課堂。

2.1 課前階段：預習與備課

在“AI+教師”協(xié)同教學模式下，教師于課前登錄AI教學平臺，在備課功能模塊，將本節(jié)課的重要知識點提前錄制成微課或找尋優(yōu)質視頻課上傳，并向學生推送適量的針對性習題檢測預習效果。

學生預習后，平臺可快速批閱習題并實時匯總成績數(shù)據(jù)推送至老師端。據(jù)此，教師能以學定教，提前優(yōu)化課堂教學組織，確保上課PPT、練習題等內容有的放矢且針對性強，實現(xiàn)課堂教學質量的提升。

2.2 課中階段：互動與探究

在課堂中，協(xié)同教學模式講究老師、學生、AI三者的互動與探究。在組織智慧化課堂時，教師利用AI教學平臺創(chuàng)設情境，激發(fā)學生學習興趣，引導他們盡快地融入課堂。隨后，要以協(xié)同探究為重點，突出遞進式教學。教師使用“智能白板”、“小組探究”、“課堂互動”、“答題器”等子模塊進行綜合授課，解決學生在數(shù)學學習中的遇到的普遍問題，解答他們的疑惑，并在課堂中實時評估學生的學習狀況，選擇合適的例題講解，提高課堂教學效益。為進一步優(yōu)化師生互動，打破學生間的交流障礙，教師還可運用“在線搶答”、“隨機選人”等以開展創(chuàng)新性問題探究的模式，以豐富課堂互動的形式，突出重點與難點，提高學生的全員參與度與主體地位。

在此開放包容的課堂環(huán)境下，每名學生均可發(fā)表觀點、交流心得、總結看法，共同梳理重、難知識點和錯題原因，培養(yǎng)其自主學習能力，推動課堂教學模式的深度變革。

2.3 課后階段：鞏固與拓展

在課后階段，教師可通AI教學平臺對每個學生的課堂行為進行深度數(shù)據(jù)分析，教學平臺內置的K-means聚類算法將學習狀態(tài)、知識點扎實程度類似的學生劃分若干個小組，教師為每組學生量身布置并推送課后輔導練習，鞏長處、強短板。平臺內嵌的“錯題本”功能，可根據(jù)學生的做題正確與否，自動推薦相似習題特征的題目，拓展習題庫。這樣一來，既方便學生的自我評估，深入剖析錯誤題目，及時補足知識盲點，又可將每一個知識點與數(shù)學題相結合，提高學習效率。老師則需要在平臺中實時關注學生作業(yè)的完成情況，及時做好知識答疑與指導。

表1 “AI+教師”協(xié)同教學模式下初中數(shù)學課堂環(huán)節(jié)分析

由此可見，在“AI+教師”協(xié)同教學模式下，初中數(shù)學課堂的構建將更加智慧化，實現(xiàn)個性化教育與精準教學的完美融合。通過人工智能技術的支持，教師能夠更加聚焦于核心教學任務，以及為學生提供高質量的教育資源和服務[4]。學生也能迅速找到自己的薄弱環(huán)節(jié)，在AI的輔助下加強訓練，鞏固提高。

3 AI教學平臺教學應用分析——以二次函數(shù)為例

二次函數(shù)是普通初中九年級數(shù)學教材的重點內容，此章節(jié)的知識不僅在科學領域中發(fā)揮著重要作用，還在日常生活中有著廣泛的應用。教師可借鑒“AI+教師”協(xié)同教學模式去創(chuàng)新二次函數(shù)的教學方法，扎實學生在二次函數(shù)章節(jié)上的應試能力，又發(fā)揮AI賦能教育的優(yōu)勢。

3.1 課前自主學習

課前，教師將二次函數(shù)的重要知識點，如二次函數(shù)的定義、三種表達式、平移規(guī)律等，提前錄制微課，上傳至備課模塊。學生每預習完一個知識點的微課后，開始做相應的習題，系統(tǒng)將學生各知識點的正確率匯總后實時推送至教師端。統(tǒng)計報表詳見表2。

表2 學生預習情況統(tǒng)計

表2直觀反映了學生在二次函數(shù)定義上預習效果較好，但在函數(shù)平移規(guī)律上預習比較吃力，完成率和班級平均正確率均不高。由于教師在安排預習順序時是基于知識點的難易程度，知識點越難完成率越低，也側面反映了學生的畏難情緒比較重以及預習時間預留不充足的現(xiàn)實情況。那么，在數(shù)據(jù)驅動下，老師就可根據(jù)預習“前測”合理安排授課內容，使得各知識點的教學各有側重。

3.2 課中互動探究

課堂中，教師使用AI教學平臺輔助二次函數(shù)基礎知識的教學。課前，教師已根據(jù)學生自主學習階段的數(shù)據(jù)，分析各學生的掌握情況，針對函數(shù)平移規(guī)律的教學環(huán)節(jié)，可對教材上經(jīng)典例題進行改造，輔以中考真題進行全方位講解，并加大與在該環(huán)節(jié)預習效果差學生的互動頻次，既能確保課堂的活躍氛圍，也能確保不漏一人。在歸納總結環(huán)節(jié)，教師使用“智能白板”梳理課堂筆記，并使用“隨機選人”功能抽取學生分享心得體會，鍛煉學生們的總結能力，并給每位學生打分。

在總結歸納環(huán)節(jié)，教師利用AI技術進行課堂測驗，以便實時掌握學生的學習進度。在測驗過程中，AI可以根據(jù)學生的答案給出個性化反饋，指導學生及時發(fā)現(xiàn)和改正錯誤。同時，教師可以根據(jù)AI生成的統(tǒng)計報表，了解學生的整體掌握情況，對教學內容進行動態(tài)調整。可見，在“AI+教師”協(xié)同教學模式下，師生互動程度、教學針對性和學生滿意度均有大幅提升，實現(xiàn)了學生更好學、老師更好教的師生雙贏局面。

3.3 課后鞏固提高

在后續(xù)的課堂測驗環(huán)節(jié)，教師還需幫學生鞏固提升。教師要分知識點為學生設計基礎性、鞏固性、挑戰(zhàn)性題目作為二次函數(shù)的習題集。AI教學平臺根據(jù)每位學生的預習成果、課堂表現(xiàn)、互動情況和成績水平將學生劃分為若干個群組，并向不同群組的學生提供針對性的練習題。例如，二次函數(shù)平移規(guī)律掌握不牢的學生組可多推送些平移相關的習題，3個知識點掌握程度均扎實的組多推送些鞏固性和挑戰(zhàn)性的習題，確保每位學生都能獲得學習效果的提升。此外，AI還可以在課堂中進行智能推薦，為學生推送適合其學習程度的學習資源。通過這種方式，既能保證學生充分掌握基礎知識，又能激發(fā)學生探索更高難度的興趣。當然，教師也要及時登錄平臺，關注學生答題過程的規(guī)范性，做好學生們的答疑解惑工作，并為后續(xù)課程的教學做準備。

4 結束語

本文針對傳統(tǒng)初中數(shù)學教學模式中存在的問題，提出了“AI+教師”協(xié)同教學的創(chuàng)新模式。通過AI賦能初中數(shù)學教學的3個階段：課前預習與備課、課中互動與探究、課后鞏固與拓展，實現(xiàn)AI、教師、學生在全過程中的協(xié)同合作，達到既定的教學目標，對打破優(yōu)質教育資源壟斷、教學改革意義重大。在未來的教育教學實踐中，可進一步探討和優(yōu)化該模式，以期推動我國教育事業(yè)的發(fā)展。