人工智能技术在高中数学教学中的应用

黄渝谧

【摘要】随着科技的飞速发展，世界已经发生了翻天覆地的变化.人工智能技术也在大数据时代下应运而生，而且在许多领域发挥着巨大的作用.本文探讨人工智能技术在教育教学领域的应用，并结合高中数学教学，从人工智能在监督教学、“VR”提高教学效率、“一对一”辅导、“智能助教”、微信平台加强三方联系几个方面探讨人工智能技术的具体应用，以期对高中数学的课堂教学给出一定的参考，起到“抛砖引玉”的作用.

【关键词】高中数学；人工智能；教育教学；实践

目前，我们已经进入了人工智能和大数据时代.人工智能技术的应用已经成为不可抵挡的大趋势，人工智能技术如何在教育教学中应用，也是目前在教育界热烈探讨的一个话题.高中数学的教育教学，也是人工智能技术可以发挥作用的一个大舞台.随着时间的推移，人工智能正在不知不觉地改变着我们的教育行业，人工智能推动下的大数据采集与分析、个性化教学等，正逐渐走进传统教学课堂，为教师和学生带来全新的教学方式.这种教学方式，究竟对高中数学教学中教师和学生产生了哪些影响呢？本文将进行详细的阐述.

一、人工智能概述

人工智能是计算机科学的一个分支，和空间技术、能源技术并称为21世纪的三大尖端科技之一.人工智能由数学发展而来，而在教育教学领域，数学也是最有可能实现人工智能应用突破的一门学科.人工智能的应用已经开始在教育教学方面稳步发展.人工智能的作用是巨大的，人工智能技术能够弥补传统教学的片面化、单一化的教学缺陷，使教育教学更丰富、更科学、更精细，甚至会成为对传统教学模式的一种颠覆，它的应用势不可挡，也必定会带来数学教学界的一大变革.

二、人工智能在高中数学教学中的实践研究

（一）“识别”技术实现“监督教学”

“识别”是人工智能中一项重要的技术.据统计，目前我国本土语音识别率已经达到90%以上，除此之外，人工智能识别技术还能够识别人的表情、动作等.为了增进考试阅卷的公正性，智能识别技术也已经被应用在了高考阅卷之中.“识别”这项技术，还可以用在“监督教学”中，用于实时监测学生的学习动态，并给出数据分析.

比如，在学习高一上册“集合与函数”这一章节时，通过对备课、课堂教学、作业、测验等一系列教学过程进行数据分析，然后通过安装在每个课桌上的智能识别系统，对学生上课时的面部表情加以识别，比如，点头、疑惑、举手、开小差等反应进行分析并及时向教师反馈，幫助教师了解到大多数学生认为的“难点”（比如，对“函数”这一知识点的理解，可能会比对“集合”的理解难一些），和每一名学生的不同情况，帮助教师调整自己讲课的知识点讲授时间和深度，对于学生公认为“难”的知识点进行进一步的讲解和点拨，对于个别没有掌握的学生，进行课下解疑或者小组帮助学习，做到“因材施教”，帮助教师实现教学过程“个性化”.教师还可以通过人工智能技术的数据监测，了解到全班学生的学习情况，识别不同区域学生的活跃情况，同时了解到每一名学生的学习过程，促进“个性化”学习和“差异化”教学.

（二）“VR”提高教学效率

“VR”也叫虚拟现实技术，它是利用计算机创造的模拟环境，是一种交互式仿真的三维动态情境，能够使用户“如临其境”，沉浸到该环境中.数学的学习往往抽象枯燥，不易于直观理解.而采用VR技术让虚拟现实学习环境更具沉浸感，将学习变得和游戏一样简单.

例如，在学习高一下册“空间几何体”这一章时，可以利用电脑、投影仪和移动大屏幕等教育信息化硬件设施，利用“VR”技术生成空间几何体的3D模型，在讲授“空间几何体的三视图和直观图”这一节时，教师可以把空间几何体随着“光”的高度和角度的变化产生的动态投影展示给学生，通过“VR”技术让学生进入几何体的空间中，空间投影中，从不同的维度观察和感受几何体，建立几何空间感.利用这项技术，教学内容变得直观，教学活动变得高效而活泼，大大提高课堂的教学效率.

（三）自适应学习实现“一对一”辅导

自适应学习软件使学生的个性化学习成为现实.自适应学习系统可能包含“能力测量”“能力训练”和“能力追踪”，学生通过使用人工智能软件观看在线课程（视频和练习），为学生的每一步学习提供学习反馈，并针对学生的掌握情况，给出更具体、更细致的学习内容，从而实现模拟“一对一”辅导，以更好地跟踪、适应和支持个体学习者.

例如，在高二上册“统计”和“概率”这两章的学习中，需要进行一定量的习题练习，来检测学生的理解和掌握情况，可以利用自适应学习软件，模拟学生的个人导师，实时回答学生的问题，对易混淆的概念进行解疑，为学生制订个性化的学习方案，真正做到了“一人一导师”.

（四）“智能助教”批改作业，减轻教师工作量

教师可以通过平板电脑和一些专业的App软件，进行学生作业的批改和试卷分析的工作，让智能软件做一个“智能助教”，而学生的课程作业也可以通过自己的电子设备提交给教师，由软件对学生作业进行批改、评价，实现课后教学反馈.这将大大减轻教师的工作量，使教师有更多的精力和时间研究教学内容和教学方法.

（五）“微信平台”建立教师、学生、家长三方的联系

信息化的环境下，教师、教学管理人员、家长和学生能够建立起实时联系，有助于形成全面、无短板的教育体系.教师、学生和家长可以利用微信平台，通过发朋友圈等方式，建立联系.实时了解学生的课上、课下的学习和生活情况，通过三方交流发现学生存在的问题，并商讨对策，及时解决，有助于学生身心的健康发展，学习成绩稳步提高.

三、人工智能的批判质疑之声

人工智能作为一项新的技术出现，进入应用的时间并不算长，当然也会有反对和质疑的声音.比如，有人认为人工智能会检测到大量的个人数据，数据保密成为其应用的最大阻碍；也有人认为，人本身是各不相同的个体，而人工智能技术是数据构成的，是不感性的，解决问题的思路更趋向于理智和统一，人工智能技术是否会让学生的思维趋向于标准化，从而使学生失去个性，也是很多人担心的问题.但是，人工智能技术给教育教学带来的便捷性、直观性也是显而易见的.对于新兴技术的疑虑是正常的，这也会在一个侧面给人工智能提出更高的要求，让这项技术在批判中得到发展.

由上述的阐述我们可知，人工智能技术在高中数学教学中的应用是存在一些争议的.除此之外，争议的点还有，一些人认为人工智能仅仅是对人的意识、思维的信息过程的模拟.人工智能虽然不是人的智能，但依据系统程序却能像人那样思考，也可能超过人的智能.由于人工智能拥有智商，它可能会反抗人类，逆于人的思维.因此，我们也应当注意在人工智能的开发中不允许机器拥有自主意识的产生与延续，倘若让机器有了自主意识，那就意味着机器具有与人同等或类似的创造性、自我保护意识、情感和自发行为.我们只需紧密结合教学实践趋利避害.

四、总结展望

随着科技的不断发展，人工智能技术在教育领域的应用会越来越深，越来越广.这项技术能够有效地提高课堂学习效率，增加学生的学习兴趣，减轻教师的负担，提升学习效果，增进教师、家长和学生之间的交流，是一种适应时代潮流的教学趋势，值得教师和学生进行进一步的学习和探讨，在高中数学的应用也值得进一步研究和推广.

【参考文献】

[1]赵素琴，海川.人工智能在教育领域的应用[J].新经济导刊，2017（7）：23-28.

[2]胡祖奎，张渝江.人工智能在教育中的应用[J].中国信息技术教育，2017（7）：94-96.

[3]王斐.人工智能在中学教育教学中的应用现状分析[J].中国医学教育技术，2013（4）：397-400.