注：本文系2024年度福建省福州市教育信息技术研究课题《基于AIGC模式提升初中生数学问题解决能力的研究》（课题编号：FZDJ2024A05）研究成果

一、 AI+教师协同教学模式下初中数学的课堂实践相关基础内容概述

人工智能的英文缩写即为大家耳熟能详的AI。它是研究和开发用于模拟和延展人脑的智能化理念、技术和方法论以及各领域深入应用的一门崭新的学科。其作为计算机科技的一个分支，以不断自我学习为基础，并且能模拟人类大脑而做出分析判断和自主决策应用的智能化机器。该领域大致包含语言识别处理、图像识别、机器人技术和专家系统等核心领域。随着AI技术的不断深入发展，其已不仅仅局限于逻辑思维，而是发展出灵感思维、形象思维等更高水平。科技巨头马斯克预测，未来5年人工智能的发展将以超出人类想象力的速度飞速发展，是当今世界最前沿的科学技术，也是国家竞争力的核心体现之一。

人工智能的发展，离不开数学这个基础工具，其在数据结构、模型算法以及AI底层应用优化等方面都发挥了不可替代的作用，已经成为了AI科技赋能的重要基础。AI+教育，其内涵主要为利用AI技术工具对教学环节的优化和辅助，其强调以学生为中心，通过技术赋能实现教育资源的公平化和智能化。其具有如下核心特征：其一，适配学生个性化。其可以根据不同学生的特点和知识基础，进行精准学情追踪和数据建模，制定个性化的学习路径；其二，教学场景生态化。其可以通过各种技术手段，营造多场景、开放的教学环境；其三，人机协同化。形成学生-人工智能-教师的融合体结构，通过技术方式实现教学相长。

二、 AI+教师协同教学模式发展现状的分析和探讨

AI+教师协同教学模式，在我国还处于初步发展的阶段，其大力的应用和推广客观上还面临各种各样的问题，值得研究者进行具体分析和探讨，从而为后续的可持续发展创造良好的环境。

（一）增加教育成本的问题。

无论哪个国家要在数学教育中普及AI，其高昂的成本和可持续性都是必须考虑的问题。教育人工

智能的软件管理平台、云服务器等，和其他教育资源一样，都需要创建和运维的成本。可见在教育领域普及人工智能，必然会增加其教育成本投入，如果没有政府和学校在资金方面提前规划，其发展的质量和可持续性是得不到保障的。

（二）教学师资层面的问题。

1从我国目前多数中学的综合实力来看，既具备专业的数学知识，又精通AI应用的优秀教师资

源还是十分稀缺的，这种复合型教师资源的培育也需要一个过程。不少数学老师还保持在传统教学模式重视数学理论知识教学，而忽视了初中数学教育的创新性，从内心抵制AI这类新技术；

2目前一些学校，对于提升AI教学模式的创新发展没有提供足够的资源和平台，从而导致优秀

教师资源的流失，进而影响AI+教师协同教学模式的发展水平。

三、 AI+教师协同教学模式下初中数学课堂实践探究

在人工智能飞速发展的今天，教育领域亦经历了前所未有的深刻变革。AI+教师协同模式作为重要

的创新实践形式，正在重新打造传统教学模式的边界。而初中数学作为中学基础教育的核心学科之一，具有抽象程度高、逻辑性强等知识特点，正是检验其实践效果和价值的良好目标领域。其作为一项长期、复杂和专业性较强的系统性工程，必须统筹规划和进行设计，分阶段实施。这就要求必须根据各中学的实际情况，尊重其自身发展规律和特点，在具体条件的教学点进行试点改革，等摸索一套成熟经验后可推广到更多的中学，从而有力推动AI科技在教育领域的协调应用发展，构建更具个性化、人性化的教学环境，最终实现"1+1>2"的教学效果。笔者结合多年的工作经验和相关理论研究，梳理出以下内容供大家参考：

（一）为了更好的提升AI+教师协同教学模式下初中数学的课堂实践活动质量，有必要对数学科目

的特点进行分析和挖掘，从而找到适合的AI+教师协同教学模式。其一，初中数学知识具有严密的逻辑体系和知识结构化程度高的特点。这种特性能有助于AI系统建立高效知识图谱，并精准定位学生的学习难点和知识缺漏点；其二，初中数学存在大量的如函数、几何证明等知识点，学生需要凭借极高的空间想象能力来理解相关知识。而AI技术通过可视化技术手段，帮助学生更好的理解相关知识点，从而极大改变了数学教学模式和丰富了教学内容；其三，初中数学素养的提升需要大量练习和举一反三，从而帮助学生对所学知识，真正做到融会贯通。因此，AI技术可以根据不同学生的情况，灵活定制有针对性的错题，并且可以实现及时批改和反馈模式，这是传统教学模式所难以企及的技术优势，值得广大师生重点关注。

（二）AI+教师协同教学主要模式和初中数学课堂实践案例的探讨。接下来，主要从以下几种模式

下进行具体分析和研究，从而帮助不同条件的中学选择最适合自身要求的AI+教师协同模式。

1 主讲辅助模式

在这种模式下，教师主要负责准备数学课堂教学大纲和教学目标，而AI系统作为辅助工具对教学内容进行知识具化和拓展，从而提供各类技术支持。实践案例：其一，二次函数图形和各类衍生的数学模型。教师首先通过介绍生活中抛物线运动，引入二次函数的概念，然后提出主要问题：参数a、b、c是如何影响函数图像的特征？老师借助交互式白板调用AI动态几何工具实现动态演示，学生可以通过实时拖动参数滑块来观察图像的变化，从而清楚地看到a值如何改变图像开口方向和大小，b值如何影响对称轴位置，c值如何决定y轴截距等，进而提升学生对数学知识点的理解程度；其二，知识点讲解结束后，教师可利用AI快速生成与知识点相对应的习题。学生可通过手持设备进行作答，AI系统随即生成可视化反馈图表，显示学生们对该知识点和题型的掌握程度。教师根据反馈结果，立即调整教学重点和讲解进度，对错误率高的重、难题概念进行更细致的讲解，从而确保知识点被大多数学生吸收和理解；其三，在知识拓展环节，AI系统也可以根据每位学生的基础和知识掌握情况，推送不同难度和要求的题目。比如：对于掌握良好的学生，AI系统推送探索性问题，如能否找到三个不同的二次函数，它们都通过(0,1)和(2,3)两点。对于掌握不足的学生，则推送基础巩固题和分步解题指导，供学生自主选择，从而将差异化教学落实到实处。而课后也可以针对部分基础较薄弱的学生单独讲解，从而保障班级学生的整体教学质量，提升所有学生的数学水平；因此，在这种模式下，教师可专注于引导学生思维、组织讨论和梳理教学知识点以及是否达成教学目标等，而AI系统则专注于技术分析性、重复性和各类统计性问题，两者相得益彰。

2 轮转模式

这种模式是将教室空间按照一定的功能区域划分成多个学习空间，学生们被分成不同的空间进行轮转式学习，而AI系统成为一个独立的学习环节。下面以平面几何学习为实践案例。其一，AI个性化教学学习站。学生们各自用自己的账号登录AI智能化学习平台，根据之前的学习记录和学生的数学基础，为每个学生提供定制化的几何练习题和微视频讲解。而AI平台实时跟踪学生的解题思路和学习过程，动态调整题目难度和题型；其二，教师分析站。教师利用AI系统提供的综合学情报告，提前识别出各小组数学学习共同面临的问题点和易错点，从而针对性地进行讲解和指导。而针对少数学生的问题，则可进行个人精准化讲解。比如，教师可以针对大多数学生的易错点准备相应的题型及思路，引导学生讨论和改进。而针对个别学生的书写规范或者计算问题，则单独指出和提醒即可。这样，就能保证不同类型的学生，不同类型的问题，都能全面得到提升、帮助和解决。其三，学生团队站。学生们可以共同完成一个较复杂的几何设计项目。例如，根据生活实际，设计一个材料成本最小化问题，并结合数学极值思想和方法论，从而将数学和生活场景进行无缝集成，进而培养学生们数学知识的运用能力和提升数学素养。在这个过程中，学生们可以完成学习日志，整理笔记和心得，记录收获。AI系统则提供思维导图工具，以帮助学生们更好地梳理相关专题数学知识。

3循环课堂增强模式

在这种模式下，AI系统在课前预习和课后巩固环节也发挥了重要的作用。以一元二次方程求解为实践案例：其一，在上课前，老师组织学生观看精选的教学短视频，从而建立一元二次方程的基本概念和知识。AI系统能自动跟踪和分析学生的观看情况，并安排前置测试。根据测试结果，系统为每个学生生成个性化的预习报告，标注重难点和课上需要重点关注的章节内容；其二，上课期间，教师先根据AI系统提供的学生预习数据，了解学生的预习困难点，比如配方法的原理和应用，然后组织学生分组探究在不同应用场景下的各种最优解法。AI系统作为辅助工具，提供方程求解可视化图像，从而帮助学生们验证方程解的正确性和更好地理解方程和函数图像的关系；其三，上课后，AI系统根据课堂上学生们的表现和学生自测题目数据，为每个学生精准推送错题和知识巩固加深题型，为学生建立各自的错题库和提高库，从而实现数学教学和答疑解惑的精准化。这种模式下，AI系统有效延伸了教学时长和空间边界，使学习成为了一个可持续的过程。

4 AIGC模式

生成式人工智能模式，是指基于大型训练模型和生成对抗网络并结合相关人工智能算法等技术手段，通过对已有的数据进行识别、分析和自主学习，并以适当的泛化能力生成与之相对应内容的技术。例如，在初中数学教学过程中，数学题目个性化生成是AIGC在教学活动中的主要应用之一。传统模式下，教师无法兼顾所有学生的差异化情况，而AIGC利用Python等编程语言生成模型，从而从技术手段上为自动实现题目生成和自动解析成为了可能。这也是未来的主要研究方向之一，值得重点关注。

四、 结语

综上所述，进一步试点和推广AI+教师协同模式下初中数学的课堂实践活动，对于教学改革和应用创新，都具有十分重要的社会效应和示范效应，其在提升学生数学水平、提高教学效果和作为中学数学教学先行改革经验的积累等方面都确实发挥了越来越重要的作用。这就要求各中学积极根据自身情况重视和加强对AI+教师协同模式改革的研究、积累和应用创新，真正地发挥其效应，并最终提高我国初中学生的数学基础教育水平和实现教书育人的愿景。因此，我们可以充分地借鉴国内外AI+教师协同教学模式的成熟经验和长处，同时根据我国各中学的情况，进行相应的创新和改良优化，共同促进其应用水平和范围，最终为实现中国教育强国梦贡献自己的力量而奠定坚实的基础，造福于民。

参考文献

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