摘要：在智能时代教育变革的大背景下，AI 进校园成为重要趋势。本文聚焦基于人工智能的高中数学解题思维可视化研究，结合“AI 进校园：国家标准”，探讨建构专用智能体、解构教师定位、重构智教思维等关键问题。同时，从智能时代教育变革的角度，分析建构新能力、解构旧范式、重构生态观对高中数学解题思维可视化的影响，旨在为高中数学教育在智能时代的创新发展提供理论支持与实践参考。

关键词：人工智能；高中数学；解题思维可视化；AI 进校园；教育变革

一、引言

随着人工智能技术的飞速发展，智能时代的教育变革正深刻影响着各个教育阶段和学科领域。高中数学作为基础教育的重要学科，其教学方法和学习方式的创新迫在眉睫。解题思维可视化能够帮助学生更清晰地理解数学问题的解决过程，培养学生的逻辑思维和创新能力。而人工智能技术的引入，为高中数学解题思维可视化提供了新的手段和途径。同时，“AI 进校园：国家标准”的出台，为人工智能在教育领域的应用提供了规范和指导，促使我们重新审视教师定位和智教思维，以适应智能时代的教育需求。

二、AI 进校园：国家标准与高中数学解题思维可视化

（一）“AI 进校园：国家标准”的意义

“AI 进校园：国家标准”为人工智能在教育领域的应用设定了基本框架和规范。它明确了人工智能技术在校园中的应用范围、安全要求、教育目标等，保障了人工智能教育应用的科学性、合理性和安全性。对于高中数学解题思维可视化而言，这一标准为其提供了稳定的发展环境，确保人工智能技术能够真正服务于数学教学，提升学生的解题能力和数学素养。

（二）建构专用智能体

专用智能体是针对高中数学解题思维可视化而设计的智能系统。它能够根据高中数学的知识体系和解题特点，运用自然语言处理、机器学习等技术，对学生的解题过程进行实时分析和反馈。例如，当学生在解决函数问题时，专用智能体可以识别学生的解题思路，指出其中的错误和不足，并提供相应的解题建议和思路引导。通过建构专用智能体，可以实现个性化的解题思维可视化，满足不同学生的学习需求。

（三）解构教师定位

在 AI 进校园的背景下，教师的定位发生了深刻的变化。传统教学中，教师是知识的传授者和解题的指导者。而在智能时代，教师需要从单纯的知识传授者转变为学习的组织者、引导者和促进者。对于高中数学解题思维可视化，教师不再仅仅是直接告诉学生解题方法，而是引导学生运用人工智能工具进行自主探索和学习。教师要帮助学生理解人工智能提供的解题思路和建议，培养学生的批判性思维和创新能力。

三、智能时代的教育变革与高中数学解题思维可视化

（一）建构新能力

智能时代要求学生具备新的能力，如数据分析能力、信息处理能力、创新思维能力等。在高中数学解题思维可视化中，建构新能力体现在学生能够运用人工智能工具进行数据收集、分析和处理，从而发现数学问题的规律和本质。例如，学生可以利用人工智能软件对大量的数学题目进行分类和分析，总结出不同类型的解题方法和技巧，提高解题效率和准确性。同时，通过与人工智能的互动，学生可以激发创新思维，尝试不同的解题思路和方法。

（二）解构旧范式

传统的数学教学范式以教师为中心，注重知识的灌输和题海的训练。在智能时代，这种旧范式已经无法满足学生的学习需求。解构旧范式意味着要打破传统的教学模式，建立以学生为中心、以人工智能为辅助的新型教学范式。在高中数学解题思维可视化中，要减少机械的解题训练，增加学生自主探索和合作学习的机会。例如，教师可以组织学生进行小组讨论，利用人工智能工具共同解决数学问题，培养学生的合作能力和交流能力。

四、基于人工智能的高中数学解题思维可视化实践案例

（一）案例背景

某高中在 AI 进校园的背景下，开展了基于人工智能的高中数学解题思维可视化教学实践。学校引入了专门的高中数学解题智能体，并组织教师进行相关培训，转变教学观念和教学方法。

（二）实践过程

课前预习：教师利用智能体生成与课程内容相关的解题思维可视化预习资料，包括解题步骤的动画演示、关键知识点的讲解等。学生在课前通过智能设备进行预习，初步了解解题思路和方法。

课堂教学：在课堂上，教师引导学生运用智能体进行解题实践。学生输入数学问题，智能体实时生成解题思维可视化图表，并与学生进行互动交流。教师根据智能体的反馈，组织学生进行小组讨论和合作学习，共同解决遇到的难题。

课后巩固：课后，学生可以通过智能体进行个性化的练习和巩固。智能体根据学生的答题情况，提供针对性的解题建议和学习资源，帮助学生进一步提高解题能力。

（三）实践效果

经过一段时间的实践，学生的数学解题能力有了显著提高。在学校的数学测验中，学生的平均成绩有了明显提升。同时，学生对数学学习的兴趣和积极性也大大增强，课堂参与度明显提高。教师也反映，通过运用人工智能技术，教学效率得到了提高，能够更好地满足学生的个性化学习需求。

结论

基于人工智能的高中数学解题思维可视化研究在 AI 进校园和智能时代教育变革的背景下具有重要的意义。通过建构专用智能体、解构教师定位、重构智教思维，以及建构新能力、解构旧范式、重构生态观，能够有效提升高中学生的数学解题能力和数学素养。实践案例也证明了人工智能在高中数学解题思维可视化中的可行性和有效性。未来，随着人工智能技术的不断发展，基于人工智能的高中数学解题思维可视化将有更广阔的发展空间。我们可以进一步优化专用智能体的功能，提高其解题思维可视化的准确性和个性化程度。同时，要加强教师的人工智能素养培训，使教师能够更好地运用人工智能技术进行教学。此外，还需要不断完善“AI 进校园：国家标准”，为人工智能在高中数学教育中的应用提供更加科学、规范的指导，推动高中数学教育在智能时代的创新发展。

参考文献：

[1] 基于 GeoGebra 平台的“思维可视化”数学探究教学——以一道圆锥曲线教材习题为例[J]. 银涛; 孙承莉. 甘肃教育研究,2021(02)

[2] 数学思维可视化工具的类型及其应用 [J]. 沈利玲 . 教学与管理 ,2020(17)