孫春云

摘 要：自2016年AlphaGo戰(zhàn)勝了韓國最強(qiáng)圍棋選手后，“人工智能”便人盡皆知。人工智能被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，教育領(lǐng)域也不例外。人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅能解決學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中遇到的難題，而且對教師的教學(xué)也有很大的促進(jìn)作用，使教師和學(xué)生可以得到雙向發(fā)展，在教學(xué)中形成一個良好的動態(tài)循環(huán)。

關(guān)鍵詞：人工智能;數(shù)學(xué)學(xué)習(xí);數(shù)學(xué)教學(xué)

我國的教育長期籠罩在“應(yīng)試教育”的陰影之下，要實現(xiàn)從應(yīng)試教育到素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，就要改變教師為了教而教，學(xué)生為了學(xué)而學(xué)的現(xiàn)狀。人工智能可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，準(zhǔn)確捕捉學(xué)生學(xué)習(xí)的弱點，對學(xué)生進(jìn)行專項訓(xùn)練，為其制定適合自己的學(xué)習(xí)計劃，大幅度減少學(xué)習(xí)時間，有效提高學(xué)習(xí)效率，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。同時，人工智能也可以減少教師的工作量，從而讓他們有時間和精力專注于專業(yè)技能的發(fā)展[1]。

一、中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的困難

（一）對數(shù)學(xué)缺乏興趣，沒有求知欲

在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂中往往采用的是單一的“教師-學(xué)生傳授-接受知識”教學(xué)模式，是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動接受知識的方式。這種枯燥單調(diào)的教育方式，使學(xué)生無法感受到自身是學(xué)習(xí)過程中的主體，也無法體會到課堂的參與感，因此從一定程度上其實是打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

數(shù)學(xué)本身是一門抽象的學(xué)科，它并不像其他學(xué)科一樣，研究對象是現(xiàn)實生活中客觀存在的事物，在學(xué)習(xí)過程中能夠得到具體事物的支持，給學(xué)生直觀性的感受，有助于加深學(xué)生對知識點的理解。例如：物理學(xué)科研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動形式和規(guī)律;生物學(xué)科研究生物（包括植物動物和微生物）的結(jié)構(gòu)，功能，發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。而數(shù)學(xué)研究的是抽象的形式化的思想材料，例如：數(shù)、式、方程、函數(shù)等。對于學(xué)生而言，在沒有具體事物的支持下，沒有經(jīng)歷知識的發(fā)生發(fā)展過程，他們對一連串冰冷的數(shù)學(xué)符號所代表的實際含義是難以理解的[2]。

（二）對教師的授課節(jié)奏和風(fēng)格難以適應(yīng)

每個學(xué)生都是一個獨立的個體，他們在學(xué)習(xí)過程中所體現(xiàn)出來的觀察力，注意力，記憶力，空間想象能力，邏輯思維能力等都是不同的，并且通過長期的數(shù)學(xué)知識積累，頭腦中的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)也存在著千差萬別。不同的學(xué)生接受新知識的能力，速度，難度等也都存在著差異，因此在一個班級中，有些學(xué)生能夠較快適應(yīng)教師的講課節(jié)奏，也較容易吸收新知識，并將其整合到自己已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)當(dāng)中;有些學(xué)生基礎(chǔ)較差，他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中沒有能同化新知識的知識，在理解新知識的過程中就會有一定的障礙。在中國傳統(tǒng)的教學(xué)組織形式（班級授課制）下，注定教師在課堂中無法顧及到所有學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，只能照顧到成績居中的大多數(shù)學(xué)生。盡管課程改革一直強(qiáng)調(diào)要因材施教，注重每個學(xué)生的全面發(fā)展，但是仍然難以落實到實踐當(dāng)中[3]。

教師的專業(yè)知識水平，人格魅力等都會影響學(xué)生對老師的態(tài)度，進(jìn)而影響學(xué)生對這門課程的喜愛程度。

二、中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的困難

（一）多重角色，負(fù)擔(dān)較重

教師這一職業(yè)天生自帶責(zé)任感和使命感，讓人常常忘記在講臺下，摘掉教師的稱呼，他們也是一個社會人，有自己的生活。尤其對于女老師，繁忙的工作與家庭瑣事使他們應(yīng)接不暇，對工作的熱情和積極的態(tài)度也會逐漸被消磨殆盡。在他人眼中，教師這一職業(yè)代表著輕松，其實不然。呈現(xiàn)在學(xué)生面前的一節(jié)課，看似只是短短的四十分鐘，背會卻是由多少個四十分鐘匯聚而成的。根據(jù)教學(xué)大綱的重難點進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，考慮如何設(shè)計才能使整個課程環(huán)環(huán)相扣引人深思，如何激發(fā)學(xué)生的興趣，如何引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向進(jìn)行思考，如何應(yīng)對課堂上可能會出現(xiàn)的各種突發(fā)情況，如何在有限的時間內(nèi)完成一節(jié)課的教學(xué)任務(wù)……這都需要時間的付出，才能最終展現(xiàn)給學(xué)生[4]。

教師的教育對象是一個個鮮活靈動的人，學(xué)生都有自己的情緒，愛好，興趣，感受，體驗等，在學(xué)習(xí)過程中，不僅知識積累逐漸豐富，心理也變得復(fù)雜，教師應(yīng)時刻關(guān)注了解學(xué)生的心理狀況，及時進(jìn)行疏導(dǎo)與溝通，確保學(xué)生順利有效的進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（二）難以因材施教

因班級人數(shù)太多，教師無法及時了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也無法及時知道那些知識他們已經(jīng)掌握，那些知識是他們的薄弱點，從而無法根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行指導(dǎo)，為他們制定適合自己的學(xué)習(xí)方法和目標(biāo)。

三、人工智能對學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的促進(jìn)作用

（一）哪里不會學(xué)哪里

人工智能可以像基因檢測一樣準(zhǔn)確找到學(xué)生的學(xué)習(xí)漏洞，及時反饋給學(xué)生自己的學(xué)習(xí)情況，讓學(xué)生清楚的了解哪些知識是自己沒有掌握的，繼而進(jìn)行專題訓(xùn)練。例如：二次函數(shù)的知識點主要包括二次函數(shù)的定義，表示形式，性質(zhì)，圖像，三要素等。在學(xué)完有關(guān)二次函數(shù)的知識后，可以讓學(xué)生練習(xí)人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)篩選出的相關(guān)習(xí)題，之后系統(tǒng)會準(zhǔn)確診斷出學(xué)習(xí)的弱點。如果學(xué)生對二次函數(shù)的性質(zhì)不熟悉，可以專門針對這部分內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到讓學(xué)生只學(xué)不會的知識點，節(jié)省80%的刷題時間，輕松提高學(xué)習(xí)效率[5]。

（二）追根溯源，找到知識漏洞

一個九年級的知識點學(xué)不會可能是因為六，七年級的某些知識點沒有掌握而導(dǎo)致的。例如：高中學(xué)習(xí)二次函數(shù)時，會有求函數(shù)值為零時自變量的值，其中一種方法是將求函數(shù)自變量的值轉(zhuǎn)化為求二元一次方程的根，這時考察的就是初中學(xué)過的有關(guān)二元一次方程求根的知識點。如果學(xué)生在解方程中遇到困難，那么初中這部分內(nèi)容就沒有掌握。人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以幫助學(xué)生從源頭找準(zhǔn)知識漏洞，查漏補(bǔ)缺，確保學(xué)生之后的學(xué)習(xí)可以順利有效的進(jìn)行。

（三）根據(jù)目標(biāo)放棄

不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是有懸殊的。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，有些學(xué)生的空間想象能力較好，那么他可能對空間幾何方面的知識點掌握的就比較好;而有些學(xué)生的邏輯抽象能力較強(qiáng)，那么他可能在學(xué)方程和函數(shù)時的成績就比較突出。通過系統(tǒng)檢測，可以分析出學(xué)生哪方面的能力較強(qiáng)，有效地幫助學(xué)生找到對他們來說容易學(xué)會的知識點，使他們快速建立成就感，戰(zhàn)略性放棄難度大耗時間長的知識點，在短時間內(nèi)快速掌握盡可能多的內(nèi)容。

（四）動態(tài)規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑

實時捕捉學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)每位學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的不同，制定個性化學(xué)習(xí)方案，將時間有效花在薄弱的知識點上，輔助教師將因材施教真正落實到實處，讓每個孩子的能力得到最大程度的發(fā)展與提升[6]。

（五）難度實時調(diào)控

讓成績優(yōu)異的學(xué)生根據(jù)自身能力學(xué)習(xí)具有挑戰(zhàn)的內(nèi)容，成績一般或者成績不佳的學(xué)生學(xué)習(xí)容易聽懂的并能夠接受的知識。

（六）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣

人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以向?qū)W生呈現(xiàn)每一個抽象復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識點的來源發(fā)展過程，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索知識的欲望，讓學(xué)生了解足夠的數(shù)學(xué)文化，在數(shù)學(xué)文化背景下進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生理解抽象的數(shù)學(xué)概念，命題和定義等。

（七）整合教育資源，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育公平化

我國優(yōu)秀教育資源分配是極度不平衡的，大多高學(xué)歷有經(jīng)驗的名師都聚集在北上廣這樣的一線城市，其他城市由于受地理位置，發(fā)展前景以及經(jīng)濟(jì)條件等的制約，難以吸引到優(yōu)秀的教師，學(xué)生就無法受到良好的教育。人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)實現(xiàn)了將優(yōu)秀教育資源整合，打破時間和空間的限制，讓每位學(xué)生都可以根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)能力選擇適合自己的教師，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育公平化。

四、人工智能對數(shù)學(xué)教師教學(xué)的輔助作用

（一）通過檢測出來的學(xué)習(xí)報告，教師可以及時獲取每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力發(fā)展趨勢，有利于教師改進(jìn)自己的教學(xué)方式和進(jìn)度，盡可能照顧到更多的學(xué)生。

（二）減輕教師的負(fù)擔(dān)，代替教師完成沒有技術(shù)含量的工作，讓教師有更多的時間和精力提升自身教學(xué)能力，積累教學(xué)經(jīng)驗，擴(kuò)大知識面，鉆研中學(xué)數(shù)學(xué)教材，進(jìn)行有創(chuàng)造性的教學(xué)設(shè)計，了解當(dāng)下中學(xué)生的心理和學(xué)習(xí)進(jìn)度等，給學(xué)生們提供更精彩的課堂展示[7]。

五、結(jié)束語

人工智能在教育領(lǐng)域的逐步普及，使得長久以來未得到解決的教育難題迎刃而解，即便如此，人工智能也無法完全取代傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。在未來，教師和人工智能的相互配合，相輔相成，使數(shù)學(xué)不再是讓中學(xué)生感到困難的一門學(xué)科，而是能讓學(xué)生深刻感受到數(shù)學(xué)的魅力所在，切身體會到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂趣[8]。

參考文獻(xiàn)：

[1]于澤元，尹合棟.人工智能所帶來的課程新視野與新挑戰(zhàn)[J]課程教材教法.2019（2）.

[2]宋靈青，許林.人工智能教育應(yīng)用的邏輯起點與邊界—以知識學(xué)習(xí)為例[J].中國電化教育，2019（6）：14-20.

[3]孫田琳子，沈書生.論人工智能的教育尺度—來自得雷福斯的現(xiàn)象學(xué)反思[J].中國電化教育，2019（11）.

[4]呂愷悅，孫眾.“人工智能+教師現(xiàn)狀”的現(xiàn)狀，動態(tài)與問題[J].現(xiàn)代教育技術(shù).2019（11）.

[5]葉瀾.教育概論[M].北京：教育科學(xué)出版社，1991.

[6]譚維智.互聯(lián)網(wǎng)時代教育的時間邏輯[J].教育研究，2017（8）：12-14.

[7]閆小葉.淺析“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高校青年教師專業(yè)成長問題[J]西部學(xué)刊.2019（14）.

[8]顧建軍.技術(shù)的現(xiàn)代維度與教育價值[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2018：1-18.