认清人工智能核心价值，开拓数学教学创新之路

“数学学习不限于解题，不应把智能型软件仅仅看成解题工具。事实上它也是学生线上学习的理想环境。”访谈伊始，张景中院士便点破当下师生使用智能工具较普遍的认知误区。

相比于语文、英语等偏语言积累、情境感知、语感培养的学科，数学学科高度依赖逻辑推演、定量运算、体系化建构，这也让人工智能在数学学科中的赋能，具备其他学科难以替代的独特优势。很多教师、教研人员都在问一个问题：人工智能赋能各科都在推进，为什么数学是最适合、最容易出成效，也最值得深耕的赛道？针对这个问题，张景中院士坦言，人工智能在教学中的应用发展速度很快，但目前整体仍处在探索阶段，不同软件、不同产品的实际应用效果差异很大，值得引人关注的是，生成式人工智能软件可以在某种程度上满足不同层次学生的需求。例如，湖南科学技术出版社推出的“人工智能爱数学”，它对于学生的数学问题，会一步步分解、追问、引导， 直到学生自己想到解题的方法。当然，有时确实需要快速了解答案，该软件也设置了“快捷通道”：输入“请直接给我解题步骤和答案”，它会马上给出解答。但张院士指出，工具好用不代表可以随便用，关键在于怎么用、用来培养什么。随之而来的核心问题，是学生自主学习意识和自主学习习惯的培养。真正会学的学生，遇到难题一定是先自己独立思考，实在卡住了，再去借助智能软件给出解答，甚至主动对比多种解题思路。

谈到国内数学人工智能教学落地的标杆成果，网络画板智能数学推演系统是绕不开的核心工具。该国产智能教学平台依托张景中院士深耕数十年的数学教育理论与自动推理科研成果研发而成，精准贴合中小学数学教学规律，实现高端数理科研成果向基础课堂的精准落地转化。

张院士特别提醒一线师生，千万不要把智能数学工具窄化为“刷题答疑工具”，学生可以通过向智能型软件提问和追问，学习更多的内容，如把深入研究课本的有关内容作为课内学习的延伸，又如学习数学文化、数学史，以及跨学科的一些内容。

“猜想和问题意识是创新的先导，借助智能工具开展数学探究与实验，是培育创新人才的重要路径。”张景中院士表示，新课标提出的逻辑推理、直观想象、数学建模、运算求解四大数学核心素养，长期以来都是传统课堂难以攻克的教学难点。

传统教学存在天然短板，其中最核心的问题就是：学生的思维过程是隐性的、不可见的，教师只能通过最终的解题结果判断对错，根本看不到学生思考的路径、出错的环节、思维的漏洞，自然也就很难精准补短，只能笼统讲解、统一讲评，素养培育很难落地。

在张院士看来，人工智能最大的育人价值之一，就是把看不见、摸不着的数学思维，变得可视、可溯、可练、可提升，真正实现从“提分”到“提能”的转变。同时，人工智能融合教学，完全可以做到夯实基础与科创思维渗透两不误，为青少年科创人才培养筑牢数学根基。张院士明确指出，人工智能不是用来搞难题、偏题、怪题的，首要价值是帮学生吃透课本、理解本质、跳出机械记忆，“大量的教学实例说明，人工智能有助于课本基础知识的深入理解，而非表层的记忆，这是值得教师在平日教学中高度重视的”。

除此之外，新课标新增的数学实验、数学探究、数学建模内容，是培养学生创新意识、问题意识的关键，而智能工具恰好能为这些新型课堂内容提供强力支撑。张院士说：“许多人工智能软件对开展以上活动能提供有力的支持；一个重要的问题是，使用这类软件需要具备很强的问题意识。”

在张院士的育人理念中，数学学习的核心流程就是“提出猜想－动手实验－逻辑证明”，智能工具刚好补齐了传统课堂实验不足的短板。“可见，大量的数学问题能够引发数学探究和数学实验，可以先在网络画板上实验，然后再从逻辑上补充证明，或先猜想，再验证，最后补充证明。实际上，猜想和问题意识是创新的先导，对于培养创新人才是必须的。”张院士说。

同时，人工智能还能有效拓宽学生的科创视野，渗透底层思维。张院士认为，借助智能软件可以扩大眼界，学习更广泛的知识，教师可以借助人工智能软件组织丰富多彩的教学活动。这对于培养创新人才是有意义的。

“人工智能的核心价值是充当教学脚手架，为学生搭建思维阶梯，辅助学习而非替代思考。”拥有数十年一线教学经验的王鹏远老师，深度复盘了人工智能赋能中小学数学教学的全学段落地现状，总结出典型的“倒梯形”发展特征：低学段以趣味展示为主，高学段陷入工具依赖误区，真正的思维赋能难以落地。其核心问题在于，数学思维的培养无法被简单转化为标准化数据流程，这也是当前人工智能数学教学的核心短板。

王鹏远认为，各学段人工智能数学教学的应用痛点呈现出明显差异化。小学阶段人工智能应用普及度高，但教学深度严重不足。依托动态可视化技术，人工智能能够适配小学生从具象认知到抽象思维的过渡规律，但多数人工智能课件仅机械替代教师手绘演示动作，学生全程被动观看，无法开展主动思考与探究，教学价值有限。

初中是人工智能数学教学落地相对火热、体系相对成熟的学段，自适应分层作业、人工智能学情画像、动态可视化等功能已成为常规应用，实现了数据驱动的精准刷题模式。但该模式存在核心缺陷，极易将个性化教学简单降维，沦为同类题型重复推送，始终无法触及数学思维培养的核心目标。

高中人工智能工具功能性最强、落地程度最深，但其副作用也最为突出。搜题解题、高考压轴题辅助、智能学情分析等工具广泛普及，造成教学融合浅层化问题：学生依赖人工智能抄答案、省略自主推演过程，把思维外包给机器。教师依靠人工智能一键生成教案，逐渐丧失教学设计与教学思考能力。

结合全学段教学实践，王鹏远老师指出，目前行业内有四类人工智能教学场景落地效果稳定，具备常态化推广价值。其一，全学段通用的智能批改与学情诊断。系统可实现客观题秒批、主观题半自动批改，自动聚类错题、精准定位知识颗粒度漏洞，帮助教师从机械批改作业中解放出来，从而聚焦教学判断。其二，适配小学高年级至初中的抽象概念动态可视化，通过函数图像的参数拖拽、几何体的立体演示、概率模拟推演等形式，将抽象晦涩的数学知识直观呈现，破解学生思维卡点。其三，精准化作业的分层作业推送，依托学情大数据，为基础薄弱学生补齐概念短板，为中等学生推送变式拓展题型，经实践验证可有效缩小学生成绩差距，缩减学困生比例。其四，课后智能答疑响应，人工智能摒弃直接输出答案的模式，而是给出提示，以苏格拉底式追问引导学生自主思考，成为学生课后解惑的高效辅助。

“教学中最需规避的误区，是将数学学习窄化为单纯解题，再将解题过程完全外包给算法工具。”针对当前行业落地场景，王鹏远老师总结出五大核心壁垒，认为这些壁垒持续制约人工智能数学教学高质量发展，是行业共性痛点。

壁垒一：数学思维≠知识点掌握，但人工智能仅能精准统计知识点掌握情况，无法甄别深层思维问题，难以区分学生错题源于审题偏差、建模失败还是计算失误，无法追溯底层知识体系的漏洞。壁垒二：复杂题型适配能力不足，人工智能擅长封闭题型的确定性推理，但面对新课标重点倡导的开放探究题、多路径几何证明、数学建模课题，极易出现模板化套用、逻辑错乱甚至错误输出的问题。壁垒三：“人工智能代劳”导致学生数学思维退化，且在高中阶段最为严重，各类智能解题工具替代了学生草稿推演、自主复盘的核心认知训练，看似提升解题效率，实则阻碍数学思维的锻造与成长。壁垒四：教师应用呈现两极分化态势，部分教师过度依赖人工智能数据报告，放弃教学自主判断，另一部分教师全盘排斥人工智能工具，行业尚未形成清晰统一的人机分工标准。壁垒五：教育公平问题愈发突出，城乡软硬件资源差距、家庭人工智能应用能力差异，让优质人工智能教育资源向优势群体集中，进一步拉大了教育鸿沟。

针对一线教师普遍存在的不会用、用不对、用不深等问题，张景中院士立足数十年数学教育改革与智能教学实践经验，深耕数理教学落地研究，提出了全流程可落地的人工智能教学实操体系。他明确强调，人工智能是教学赋能工具，绝非备课替代品，教师必须先吃透教材、研判学情，再依托人工智能优化教学方案，杜绝直接套用通用人工智能教案的浅层备课模式。教师可借助人工智能调取学段共性易错数据，梳理班级个性化学情，精准定位教学重难点，制定分层教学目标，定制差异化课件、课堂任务与课后作业，真正落实因材施教。课后可依托课堂答题数据、知识漏洞数据复盘教学得失，持续迭代优化教学设计。

除此之外，人工智能可实现教学全过程动态评价，实时采集课堂数据、输出教学反馈，构建数据化、精细化的教学研判体系。教师还可依托人工智能进行课外教学延伸，指导学生开展线上自主学习、拓展数学阅读，全方位培养学生自主学习能力。王鹏远老师补充指出，教师需树立科学的人机协同思维，跳出仅用人工智能批改、答疑的浅层用法，将其深度融入学情诊断、分层辅导、数学探究、错题复盘等核心教学环节，以技术深度赋能因材施教，切实破解人工智能数学教学的落地堵点。

“人工智能数学教学落地难，根源是通用技术不贴合学科规律，叠加教师数字化教学能力滞后，两类问题互相制约，必须双向发力、同步突破。”访谈中，两位老师回应了行业核心争议。

从技术端来说，通用人工智能最大的问题是不懂数学教学规律。通用大模型以答案输出为目标，缺乏专业的逻辑推演、动态实验、思维分辨力，适配不了数学素养教学、探究教学、建模教学的需求，这是技术层面的底层短板。破解路径就是持续深耕专业化数学智能工具研发，推动生成式人工智能与网络画板智能推演系统深度融合，让技术贴合数学知识体系、思维规律、育人逻辑。

从教学端来说，最大的瓶颈是教师数字化教学能力滞后。很多教师对人工智能的认知停留在浅层工具使用，不会用人工智能做学情诊断、分层设计、探究课堂、闭环复盘，同时存在过度依赖或全盘排斥的两极心态。想要破局，必须搭建系统化的教师培训、教研赋能、案例引领体系，帮助教师更新理念、掌握实操方法、学会人机协同，真正驾驭技术、服务课堂育人。

在两位老师看来，人工智能与数学教学的深度融合，绝对不是简单的技术叠加、工具套用，而是一场立足学科本质、聚焦核心素养、重构课堂模式、重塑育人路径的深度教育变革。未来中小学数学智能教学的发展，必须坚守素养为本、因材施教的初心，以专业化智能数学工具为支撑，以教师数字化能力提升为抓手，持续推动理论研发与一线实践深度联动，让智能技术真正扎根数学课堂、服务学生成长，助力基础教育数学教学高质量、均衡化、内涵式发展。