人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用實踐與反思

隨著信息技術的飛速發展，人工智能技術在教育領域中的應用越來越廣泛。人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用，可以提高學生的學習興趣，培養學生解決問題的能力，滿足學生的個性化學習需求，提高教師的教學質量。然而，該研究仍然處于初步探索階段，教師對分布式PBL內涵、特點、教學模式的理解還不夠深入，無法有效地指導學生學習，學生的參與度不高，影響了PBL教學的效果。教師需要提升自身的教學水平與專業化能力，探索人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用策略，為今后的人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用奠定基礎。

一、數學分布式PBL學習的內涵與價值

（一)數學分布式PBL學習的內涵

基于問題的學習（problem-basedlearning）是一種新型的教學方式，被教育界學者簡稱為PBL模式。分布式PBL是一種基于項目的學習方法，它將學習內容組織成項目，要求學生在教師的指導下，通過合作、探究和實踐來完成項目，從而達成學習目標。分布式PBL學習將項目式學習與分布式教學相結合，將學習任務分散到不同的學習節點，通過網絡技術實現學習資源的共享，各個節點獨立完成部分項目任務，形成一個協同合作的學習網絡。

分布式PBL學習強調學生的主體地位，要求學生在教師的指導下，自主探究、實踐，完成項目任務。分布式PBL學習注重學生進行實踐操作，要求學生在完成項目的過程中參與實踐，從而加深對知識的

理解。

分布式PBL學習通過網絡技術實現學習資源的共享，學生可以隨時與其他學習節點的學生進行互動，討論問題、分享經驗，促進知識的傳播和應用。

分布式PBL學習注重過程評價和多元評價，不僅關注學生的項目成果，還關注學生在項目過程中的表現，如團隊合作、溝通、解決問題等。

分布式PBL學習鼓勵學生勇于嘗試、創新，學生在完成項目的過程中，可以充分發揮自己的創意，提升創新能力。

分布式PBL學習通過項目式學習，將不同學科的知識融合在一起，有助于提高學生的知識整合能力，形成系統的知識體系。

（二)數學分布式PBL學習的價值

PBL教學模式不但可以使學生將數學學習主動權掌握在自己手中，還可以使學生在掌握知識的同時發展問題解決能力、創新思維能力等。人工智能技術的應用，使得教師可以更好地把握學生的學習進度，有針對性地進行教學設計。同時，智能教學系統的數據分析功能也可以幫助教師對學生的學習情況進行精準的分析，從而提高教學效果。通過應用人工智能技術，學生可以獲取更加豐富、生動的學習資源，培養解決問題的能力和創新思維。同時，智能作業系統的實時反饋功能使得學生可以及時了解自己的學習情況，有針對性地調整學習策略。學校利用人工智能技術建設智慧校園，可以提高管理效率和服務質量。智能教學平臺具有信息管理、課程管理、教學資源管理等功能，給學校管理帶來更多的便利和效益。

二、人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用現狀

（一）自適應評估系統

自適應評估系統通過智能算法，實時分析學生的學習行為、表現和需求，然后根據這些數據自動調整評估內容和難度，使每個學生都能獲得適合自己水平的評價和反饋。該系統以學生為中心，關注學生的個性化需求，促進他們全面發展。在未來的教育發展中，筆者期待出現更多的科技創新，據此推動教育事業的發展，讓每個學生都能在更好的教育環境中學習和成長。

(二)數學知識圖譜

數學知識圖譜作為一種基于人工智能技術的創新應用成果，它對數學知識進行結構化、系統化的組織，將其以圖譜的形式呈現出來。這種圖譜不僅包含了數學概念、定理、公式等知識元素，還揭示了這些知識元素之間的內在聯系。通過數學知識圖譜，學生可以直觀地理解數學知識的結構，發現不同知識元素之間的關系，從而在PBL學習中有針對性地探索解決問題的途徑。

(三)語音交互

語音交互技術是人工智能技術的重要組成部分，它包括語音識別和自然語言處理兩個方面。語音交互技術可以為學生提供一種全新的學習方式。學生可以通過語音輸入問題，系統則通過語音識別技術將其轉化為文本，然后利用自然語言處理技術理解問題，并給出相應的答案。同樣，學生也可以通過語音回答問題，系統同樣通過語音識別技術將其轉化為文本，并進行解答。語音交互技術可以極大地提高學生的學習參與度，使學習變得便捷和輕松。

(四)虛擬實驗和模擬環境

虛擬實驗和模擬環境是利用人工智能技術開發的一種新型學習工具。它通過計算機生成虛擬的實驗環境和場景，讓學生在其中進行實驗操作和探索。在數學學習中，虛擬實驗和模擬環境可以為學生提供一種全新的探索方式。學生可以在虛擬環境中進行各種數學實驗，直觀地觀察和驗證數學理論，從而加深對數學概念的理解。

(五)情感支持

情感支持是人工智能技術在教育領域的一種創新應用。它通過情感識別技術分析學生的情感狀態，為其提供個性化的情感支持和心理輔導。在數學學習中，情感支持可以幫助學生保持學習動力和穩定的情緒。系統可以通過分析學生的面部表情、語音語調、行為舉正等，識別出學生的情感狀態，如焦慮、沮喪、自信等，并根據學生的情感狀態提供相應的情感支持和心理輔導，如鼓勵、指導、安慰等。

(六)數據分析

數據分析是人工智能技術在教育領域的重要應用之一。它利用數據挖掘技術分析學生的學習數據，從而優化學習路徑和教學策略，提高學生的學習效率和成績。在數學學習中，數據分析可以幫助教師了解學生的學習情況，發現學生的學習問題，進而制訂相應的解決方案。系統可以收集學生的學習數據，如作業成績、考試成績、學習時間等，并通過數據挖掘技術分析這些數據，找出學生的學習問題，從而為教師提供有針對性的教學建議和策略。

三、人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用實踐

(一)智能輔導系統

學生可以利用在線數學輔導資源輔助學習，提高解決問題的能力。學生利用智能化軟件完成教師布置的任務，實現教師指導與學習的結合。在線數學輔導功能可以方便學生對自己的學習進行實時監控并及時了解自身的不足，以便更好地改進學習策略，提高解決問題的能力。

在PBL學習中，學生無法處理簡單的任務型內容時可以使用人工語言與計算機。首先，學生通過觀看微課視頻、搜集和整理資料等方法來了解知識點。其次，教師根據課程特點及課堂實際情況設計相應內容供學生參考與借鑒。最后，教師利用網絡資源建立在線數學輔導網站并將其功能有效地結合起來，為學生提供一個良好的學習平臺，方便學生隨時隨地進行交流與互動。

（二)個性化學習路徑

針對不同的學生，教師應提供個性化和多樣化服務。在課堂教學中教師要為每個學生建立專門而完整的資料庫，通過對數據庫里的信息資料進行分析與整理發現每個學生存在的個性化問題，制訂相應的解決方法及策略，利用大數據技術對其進行分析，從而實現學習效果最大化、最優化，促進學生自我效能感提升。在進行數學教學時，教師應針對學生的學習情況，提供個性化且具有特色、層次性和差異性的PBL模式。

(三）實時反饋

實時反饋是指教師對學生的學習情況進行及時的分析，并根據問題提出相應建議。網絡環境下的PBL模式有利于師生、生生之間互動溝通及交流討論以提高課堂效率。人工智能系統還能夠實時反饋學生的學習效果，有利于激發學生的學習積極性和主動性，有利于學生提升自主解決問題的能力并最終實現預期目標。

在虛擬的網絡環境中，學生可以根據自己的學習進度，有效地獲取相應的信息。筆者通過對人工智能技術的應用過程進行分析發現，交互式實時反饋是有效提升知識傳播速率及提高數學教學質量的重要途徑之一。其能幫助學生總結歸納出自身的不足之處，并予以改進，為后續的學習打下良好的基礎，從而更好地適應新環境和發展需求。

(四)協作學習

在傳統的學習過程中，由于學生之間存在著個體差異，教師難以針對每個學生進行有效的輔導，因而這不利于提高教學效果。教師通過使用人工智能技術能夠提升課堂效率。首先，協作學習對小組成員間的合作交流與溝通能力有較高要求。其次，協作學習對組內成員相互信任有一定的要求；最后，協作學習還要求良好的學習氛圍及團隊精神等，使得其更好地促進學生進行有效討論、分享及互助等，從而提高教學效果。在初中數學課堂中，教師可以通過PBL的方式，搭建協作學習平臺。教師利用人工智能技術創設虛擬的問題情境，通過小組合作、探究、交流討論等活動實現教學目標。在傳統的課堂中，學生之間缺乏有效的合作與交流，學習效果不理想。教師使用人工智能技術能夠實現師生之間的協作、溝通，通過計算機程序和算法對學習數據信息進行分析、處理及預測，可以順利完成任務分配工作。教師還可以將問題集整理后生成微課視頻供學生觀看，利用PBL教學模式開展小組討論活動以輔助講解及總結課堂知識點，提高學生自主思考的能力，增強學生的互動性。

四、進一步促進人工智能技術在初中學段中應用的建議

(一)大力創建人工智能技術應用的環境

在虛擬機房的建設過程中，需要建立一個智能化系統，將計算機硬件與軟件結合。例如，可以通過自動識別設備對用戶輸入的信息進行分析與處理，還可以利用無線網絡技術、傳感器等來實現遠程控制。要提高教師隊伍的素質，以及加大對相關教育資源的開發力度，以保證初中生能夠高效地接受并使用先進設備及軟件服務系統，對計算機進行有效處理。在人工智能技術的發展過程中，信息共享、數據傳輸和處理能力是影響PBL學習效果最重要的因素。教師要充分考慮學生的實際情況合理安排課程內容。同時，教師也應重視對計算機網絡環境的創設。建立良好的校園網，搭建學校內部服務器平臺以及相關硬件設備設施，做好校園網絡安全防護工作，防止黑客攻擊和病毒入侵等問題，減少不必要的損失。

(二)培養高素質的初中教師隊伍

人工智能技術的發展對教師隊伍提出了新要求，學校需要一批能夠靈活運用各種理論與方法解決數學問題的綜合型人才。針對目前PBL教學中存在的缺乏專門性和系統性以及學生學習積極性不足等問題，應完善現有的教育培訓機制。開展遠程網絡課程建設，培養高質量的復合型優秀教師，通過建立專業化的學科教師隊伍來提高課堂效率。隨著人工智能技術的不斷發展，計算機學科也越來越受到重視，這就要求國家和政府部門對其加大投入力度。首先，要建立健全相關制度，約束學生學習行為，提高教師專業水平。其次，通過開展合作交流活動以提升教師的綜合能力。最后，加強對現有計算機人才隊伍的培養，不斷更新教育理念和方法，為未來發展提供強大動力。

（三）促進初中學校之間的人工智能教育資源共享

在遠程教育資源共享方面，建立基于微課的虛擬學習平臺，將課堂教學與網絡課程相結合，實現教師、學生在線交流與互動。首先，通過視頻會議或者微格教室等方式進行教學設計。其次，對PBL中所需用到的資源加以整合、分析。在虛擬學習平臺上展示相關知識點，以實現師生、生生之間交流與互動。人工智能技術在初中數學分布式教學中的應用能夠實現師生之間、生生之間的有效交流，為提高學生自主學習能力提供必要幫助。師生資源共享，對課堂時間進行合理的分配和安排，利用遠程網絡平臺完成課程輔導，借助于智能化軟件工具實現課堂教學管理、統計分析等。在課前預習中學生可以根據教師給出的相關資料確定重點內容，并結合實際情況選擇相應的學習方法。

人工智能技術在初中數學分布式PBL學習中的應用，能夠打破傳統課堂的限制，培養學生的問題解決能力，有助于提高教學質量和學習效果。學者應當進一步探索和研究人工智能技術在教育領域中的應用，為學生的個性化學習提供更多支持，促進教育事業可持續發展。

參考文獻：

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責任編輯：唐丹丹