智慧教育背景下AI助力初中数学自主学习策略创新
杨正伟  合水县何家畔九年制学校

摘要：伴随数字技术与教育教学的深度融合，智慧教育已经成为基础教育高质量发展的主要动力，初中数学作为培养学生逻辑思维和核心素养的重要学科，自主学习模式的革新也受到人们的广泛关注。AI技术具备数据处理、个性化适配等，为初中数学自主学习注入了新活力，突破传统自主学习的束缚。本文立足于智慧教育的发展态势，从初中数学学科的特点出发，论述AI促进初中数学自主学习的重要意义，探寻切实可行的策略创新途径，为提高初中学生数学自主学习能力带来理论参考。

关键词：智慧教育；AI技术；初中数学；自主学习；策略创新

引言

《义务教育数学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）提出了“还学于生”的理念，要求教师引导学生自主学习，逐步培养学生的自主学习能力。自主学习能力是学生因想学、爱学、要学而自主学习，并在此过程中逐步形成的一种学习能力。在数字时代飞速发展之时，智慧教育理念深入初中数学教学的各个方面，技术赋能成为促使自主学习模式更新的关键支持，人工智能可以准确把握学生的学习需求和认知特点，使学习内容、学习速度得到个性化匹配，让学生摆脱被动低效的学习状态，让学生在数学学习中主动探索、自主提高。

一、智慧教育概述

数字技术不断更新换代，教育领域正处在智能化发展的新阶段，智慧教育是教育数字化转型的主要形式，凭借大数据、AI、物联网等现代技术，创建“技术+教育”的新型教学生态。其主要思想是以学生为中心，利用技术手段改善教学过程、充实学习资源、契合学习需求，确保教育的个性化、精准化、高效化，摆脱传统教育的时空束缚，让学习更加灵活、方便、高效。智慧教育重视学生主体地位的发挥，着重培养学生自主学习的能力、创新思维以及实践能力，与新课标提出的育人目标不谋而合。

二、智慧教育背景下AI助力初中数学自主学习的重要意义

（一）助力学生精准把握学习重点

初中数学逻辑性强，学生自主学习容易造成重点不清、方向偏移等现象，AI能够根据不断获取的学习数据来准确地确定学生存在的薄弱环节，之后再给出对应的知识内容，使学生可以集中精力学习重点的知识^[1]。AI还可以动态调节学习难度，使学生有成就感，提高自主学习的积极性和效率，为深入学习打下基础。

（二）推动自主学习模式个性化发展

传统自主学习使用统一的资源，很难满足学生的个性化需要，造成学习效果不佳，AI可以依照学生的学业基础及认知特性来制订专属的学习方案。根据不同层次学生的需求，推送基础巩固或者拓展提升的内容，使每一个学生都能找到适合自己的学习方式，从而达成个性化、差异化的教育目的。

（三）强化学生自主学习能力培养

自主学习能力是初中数学教育的目标之一，也是学生终身发展的基础，通过AI建立沉浸式、交互式的环境，促使学生养成自主规划、探索、反思的习惯。AI可以即时反馈并纠正学生的错误认识，培养学生的逻辑思维和解决问题的能力，激发学生的学习兴趣，使学生由原来的被动接受式学习，转变为积极主动式的参与式学习^[2]。

三、智慧教育背景下AI助力初中数学自主学习策略

（一）AI定制个性化学习路径，适配学生认知差异

学生认知的差异是决定自主学习效果的重要因素，只有契合学生认知特点的学习路径，才可使自主学习真正落到实处。AI技术借助大数据分析可以对学生的课前基础检测数据、课堂学习表现、课后练习反馈等各方面信息进行全方位采集，从而建立完整的个人学习档案，准确地判断出学生认知水平、学习缺陷以及学习需求。AI还可以对学生的个性化自主学习计划进行自动制定，确定每一个阶段的学习目标、内容、进度，使学生明确自己学习的方向，从而避免自主学习的盲目性，真正达到因材施教的目的，提高学生的自主学习针对性和有效性。

例如，人教版初中数学七年级上册《有理数的加法》教学中，教师可以利用科大讯飞智学网AI系统提前组织学生完成课前基础检测，系统自动采集学生在正数与负数加减、绝对值计算等各方面的答题数据，准确找到学生存在的薄弱环节，部分学生对异号两数相加的法则理解不到位，部分学生在计算过程中会忽略符号的判断。因此AI为不同学生提供个性化的自主学习路径，为法则理解薄弱的学生推送法则推导动画、分步讲解视频，配合基础例题解析，引导其自主探究异号两数相加的本质，为计算容易出错的学生推送梯度化计算练习，每道题都配有即时纠错提示，帮助学生规范计算步骤。学生可以按照自己的需要自行安排学习进度，随时查阅学习数据的反馈，从而改变学习重点。AI系统会持续追踪学生的学习进程，学生完成基础内容的学习之后，会得到提升类习题的推送，保证自主学习的连续性和针对性，帮助学生全面掌握有理数加法知识。

（二）AI构建可视化学习场景，降低自主探究难度

初中数学中的抽象知识点较多，几何图形、代数概念等都属于此类，学生自主学习时如果不能理解抽象的内容就会产生障碍，则会影响自主学习的积极性。AI技术可以将抽象的数学知识变成直观、形象的可视化内容，创建沉浸式的教学环境，使学生得以突破认知难点，缩减自主探究的难度^[3]。利用三维建模、动画演示等手段，AI将抽象的数学概念、几何关系具体化，让学生直观地感受到知识的形成过程，加深对知识的理解和记忆，进而提高学生的自主学习能力。

例如，人教版初中数学七年级上册《立体图形与平面图形》教学中，在学生自主学习时，很难迅速理解立体图形的展开图与立体图形之间存在怎样的对应关系，容易出现将不同立体图形展开形式搞混的问题。借助洋葱学园AI教学平台，学生可以自由地观看AI制作出来的三维动画，动画清楚地展示了正方体、长方体、圆柱、圆锥等立体图形的展开过程，将抽象的几何关系变成具体的动态画面，学生可以自由地拖拽、旋转，观察不同立体图形展开图的特点，还可以比较不同的立体图形展开后的差别。AI平台会按照学生观看情况推送相应的探究任务，引导学生自己总结出立体图形展开图的规律，平台还配有虚拟模型工具，学生可以自主搭建立体图形来模拟展开和折叠的过程，从而加深对所学知识的理解。可视化自主学习场景有效地降低了学生自主探究的难度，让学生在直观体验中理解抽象的知识，提高自主探究的效果和积极性。

（三）AI推送梯度化练习任务，强化自主巩固效果

练习是巩固数学知识、提高自主学习能力的有效途径，科学合理地安排练习可以达到查漏补缺、加深理解的目的。传统自主练习中，练习的内容缺少针对性，造成一些学生因为练习内容过于困难而产生挫败感，另一些学生由于练习内容过于简单而达不到巩固目的。AI技术会围绕学生学习进程和知识掌握状况，推送梯度化的练习任务，遵照“基础巩固→能力加强→拓宽加深”的准则，逐渐加大练习的难度，促使学生在自主练习之中逐步改善。AI还可以对学生的习题进行即时批改，给出正确的解答步骤和错误原因，并对学生进行针对性地讲解，促使学生主动去改正错误，总结经验，加强自主巩固的效果。

例如，人教版初中数学七年级下册《两条直线相交》教学中，学生自主学习“对顶角、邻补角”的概念及性质之后，极课大数据AI系统会根据学生课堂学习数据，为学生推送梯度化的练习任务。为基础巩固层学生推送对顶角和邻补角的识别、简单的角度计算习题，帮助学生巩固基础概念和性质，比如判断为定图形中的对顶角和邻补角，计算已知对顶角的度数；为能力提升层学生推送结合图形变式的习题，比如复杂图形中对顶角和邻补角的识别，与垂线结合的角度计算等；为拓展延伸层学生推送实际应用类习题，使用对顶角和邻补角的知识解决生活中的角度测量问题。学生可以自由选择练习层次，完成练习之后，AI系统会立刻批改并给出详细的反馈报告，标注出错误题型以及错误原因，比如混淆对顶角和邻补角的定义、忽略邻补角的互补关系等，并推送相应的讲解视频和同类习题，促使学生自主纠错，帮助学生在自主练习中巩固知识、提高能力，从而加强自主学习效果。

（四）AI搭建错题精准分析体系，优化自主反思过程

错题是学生自主学习过程中宝贵的资源，有效的错题分析可以促使学生找出自身不足，防止重复犯错，改进自主反思的过程，提高自主学习能力。传统的错题整理方式耗费时间、费力，容易使错题分析流于形式，很难起到应有的作用。AI技术可以自动收集学生的错题数据，创建精确的错题分析体系，将每道错题分为若干种类，准确剖析出错误的原因，比如概念混淆、计算失误、思路偏颇等等，并给出相应的纠错建议和类似习题，让学生自主反省并加以改正，进而形成“错题→剖析→纠错→回顾”的闭环式自主学习方式^[4]。

例如，人教版初中数学七年级下册《用坐标描述平面内点的位置》教学中，在自主练习时，学生会出现坐标书写错误、象限判断失误、点到坐标轴距离计算错误等问题。利用菁优网AI错题系统，学生做题之后，系统会自动把错题收集起来，然后对每一题进行详细地分析，得出错题类型、错误原因等信息。对于坐标书写错误，标记为“坐标顺序颠倒（横坐标和纵坐标互换）”，并给出坐标书写规范的讲解；对于象限判断失误，分析为“对各个象限坐标符号特点记忆不牢”，给出象限划分图和记忆技巧；对于点到坐标轴距离计算错误，指出错误的原因是“混淆了点到x轴和y轴的距离计算方法”，给出相应的例题解析。学生可以按照AI推送的纠错建议来订正错题，系统会记录订正情况，对订正正确的错题进行定期推送复盘练习，对订正困难的错题推送更详细的讲解视频，引导学生深入思考。采用AI错题分析体系的学生可以找到自己错误产生的原因，改善自主反思过程，避免重复出现相同错误，进而加强自主学习的针对性和有效性。

（五）AI拓展跨场景学习空间，延伸自主学习维度

自主学习活动需要拓宽学生的学习空间、增加学习的维度，使学生在更多的场景中进行自主探究，提高自主学习的灵活性和主动性。AI技术因为具备便捷性、智能化的特点，可以突破课堂和课外的界限，创建跨越场景的自主学习空间，让学生在任何时间、任何地点都能够完成数学自主学习活动^[5]。无论是在家中、在学校中，还是在户外，学生只需要使用终端设备，在AI学习平台上便可以获取学习资源、完成学习任务、得到有针对性的指导，从而确保自主学习的常态化。

例如，人教版初中数学八年级上册《图形的轴对称》教学中，在拓展学生自主学习维度时，教师可以利用希沃AI学习平台创设跨场景的自主学习空间。学生在课堂学习结束之后，可利用平台获取轴对称相关拓展资源，包括生活中的轴对称图形案例、轴对称性质的拓展应用视频等，在课余时间自主学习。在居家学习时，学生可借助AI平台独自完成任务的探究工作，将家庭中的轴对称图形拍摄下来上传到平台上，随后由AI对图形进行轴对称的分析，帮助学生自行找出生活中轴对称图形的规律。在户外学习时，学生可使用平台的AR功能扫描身边的建筑、植物等，从而发现其中的轴对称现象，并且自主地进行记录和分析。AI平台根据学生在不同场景下学习数据来推送相应的学习任务及反馈，比如学生上传了轴对称图形案例之后，系统会推送与之相关的轴对称图形拓展题，以供学生探究。跨场景的自主学习模式突破了时空的束缚，拓展自主学习的范畴，使学生在生活之中体会数学的奥秘，提高自主学习的积极性和知识的应用能力。

结语

在智慧教育背景之下，AI技术为初中数学自主学习策略的革新提供了强大支持，具有个性化的匹配、可视化的展示、精准化的剖析等特点，很好地解决了传统自主学习的不足之处，促使自主学习模式发生改变并实现更新。AI助推初中数学自主学习活动，可以提高学生自主学习的能力和数学学科素养，符合新课标中“还学于生”的教育理念，促进初中数学教育的高质量发展。教师采用科学的AI技术，设计个性化的学习路线、创建可视化的学习环境、推送分层次的练习、搭建错题分析系统、扩展出跨场景的学习空间，让自主学习真正成为学生数学学习的主要方式，凸显学生的主体性，提升初中数学教育育人的效果。

参考文献

[1]罗国浩.AI融合教学：初中数学综合实践案例研究[J].天府数学,2025,(12):31-34.

[2]高妍,葛荣,叶建国.“人工智能+教育”视域下初中数学高效课堂的建构策略研究[J].甘肃教育研究,2025,(22):82-85.

[3]韩雁冰.人工智能技术对初中数学教学方式的优化[J].科学咨询,2024,(08):119-122.

[4]郎英.初中数学教学中培养学生自主学习能力策略探究[J].国家通用语言文字教学与研究,2023,(02):79-81.

[5]黄宇.初中数学教学中学生自主学习能力的培养探究[J].延边教育学院学报,2021,35(06):196-197+201.

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