人工智能赋能高阶思维发展的课堂教学实践——数学学科分论坛活动

2026年4月17日，在我校承办的北京市2026年春季学期“全域教研”活动中，数学教研组和AP教研组以学科分论坛的形式，开展了人工智能赋能数学高阶思维发展的课堂教学实践探索。活动特邀北京教育科学研究院基础教育教学研究中心中学数学教研员、正高级教师丁明怡老师，北京教育科学研究院研究员、课程中心副主任黄晓玲老师，北京师范大学教授、博士生导师李玉顺老师莅临指导。分论坛活动由数学教研组长王江波老师主持。

在研究课展示环节中，王智杰老师以《生日悖论的模拟与解释》为主题，首先从现实情境中提出本节核心问题：“某一班级中存在生日相同的同学的可能性有多大？”，接着引导学生提出合理假设，将其转化为一个概率问题。学生自主设计数学实验，并借助人工智能软件进行随机模拟。通过与人工智能软件的交互，学生对该问题进行拓展延伸，新的问题不断涌现，在对AI给出结论的分析与评价中，学生的数学高阶思维得以提升，同时深刻体会到人工智能技术在数学问题解决中的重要工具作用。

赵添盛老师的《Volume with Disc Method: Revolving Around the x- or y-Axis圆盘法计算体积：绕x或y轴旋转》研究课，在真实情境中提出本节要解决的核心问题：“如何计算好时巧克力体积？”学生在经历几何建模、AI生成三维图形、推导圆盘算法、得出体积公式的完整过程后，最终解决了该问题。本节课注重渗透模型思想，有机融入人工智能技术辅助教学，有效发展了学生的数学抽象、数学建模、逻辑推理、直观想象等核心素养。

在专家点评环节，丁明怡老师指出《生日悖论的模拟与解释》研究课，问题情境设计层层递进：从“某同学能否在班上找到生日相同的人”到“班级中是否存在两位生日相同的同学”，两个问题环环相扣，引发直觉与数学事实的认知冲突，从而激活了批判性思维与逻辑推理能力。课堂顺利实现从现实情境到数学问题的转化，形成“猜想—模拟—计算—拓展—反思”的完整教学闭环，契合新修订的课程标准要求。同时，人工智能的融入增强了课堂趣味性与参与度。《Volume with Disc Method: Revolving Around thex- or y-Axis圆盘法计算体积：绕x或y轴旋转》研究课，精准把握数学本质，高度契合数学建模课标要求。学生从三维图形与截面关系中理解旋转体体积的累积原理，将抽象积分转化为可感知的对象。AI应用方向明确，课堂设计层层递进，充分体现以学生为中心的教学理念。

黄晓玲老师指出，两节课均以学历案为核心载体，围绕“学生希望获得什么、需要学习什么、期待学到什么、如何获得方法指导”四个关键问题重构学习结构，有效激发了学生的内在动力。在AI赋能教学方面，两节课厘清了教师、学生、AI三者的协作关系。AI不仅为学习过程提供了必要的条件与素材，更在思维卡点、概念生成、知识梳理等高阶环节与学生深度碰撞，推动了思维的持续深化。

在李玉顺老师看来，AI的融入正深刻改变高中数学课堂的样貌，使其与传统教学形成鲜明对比。两节展示课均以真实情境为依托，聚焦数学概念的探究性建构，并在关键思维节点借助AI实现教学突破：王智杰老师的课堂注重知识概念的综合应用，在AI环境下引导学生将所学迁移至生物、网络安全等跨学科领域，体现了鲜明的综合性与实践性；赵添盛老师的课堂则借助深度可视化和立体化呈现，有效突破学生的空间思维发展障碍，并将新知总结的主体交还给学生，凸显了知识的探究过程与迁移应用能力。AI在两节课中最核心的作用体现在概念的可视化与验证——无论是概率现象的观察，还是三维模型的构建，都能将抽象数学概念转化为直观可感的体验。在此基础上，李玉顺老师进一步阐述了高中阶段应用数智技术的多元路径，包括验证性、生成性、活动探究性等方式，并倡导在AI教学实践中遵循HAH原则（Human-AI-Human，即人—智能—人协同），持续推进AI环境下教与学转化的专业性实践。

两节研究课是附中数学教研组与AP教研组联合开展的数智赋能教育教学的实践探索，通过对数学学科课程的系统化重构和合理载体选择，形成了“内容整合—任务驱动—AI助力—素养落地”的实践范式。附中全体数学教师将继续以技术赋能深度，以学生激活思维，以素养内化逻辑，让技术真正服务于人，不断推动附中数学课堂高质量发展。