一、选题背景与意义

（一）选题背景

随着人工智能（AI）技术的飞速发展，其在教育领域的应用日益广泛。在高中数学教学中，如何利用AI技术提升教学效果，成为教育界关注的焦点。对于农村高中而言，由于教育资源相对匮乏，教学方法相对传统，提升教学质量面临诸多挑战。“AI + 数学”的教学模式为农村高中数学教学带来了新的机遇，有望改善教学现状，推动教育公平。

（二）研究意义

理论层面，本研究有助于丰富和完善“AI + 教育”以及高中数学教学的相关理论，为后续研究提供参考。实践层面，通过探索“AI + 数学”在农村高中课堂的实践应用模式，能够提高农村高中数学教学质量，提升学生的数学学习兴趣和成绩，促进学生的全面发展。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

1. 构建适切的AI融合教学模式：本研究致力于开发适合农村高中实际的"AI+数学"教学实施框架，充分考虑农村学校在硬件设施、师资水平、学生基础等方面的特殊性。模式构建将重点关注AI技术与传统教学优势的有机结合，既发挥智能技术的辅助功能，又保持教师的主导作用，形成"人机协同"的新型教学样态。

2. 评估多维度的教学影响效果：研究将全面考察AI技术融入数学教学对学生发展的多元影响：在认知层面，分析其对数学概念理解、问题解决能力的影响；在情感层面，探究其对学生学习动机、数学焦虑的调节作用；在行为层面，评估其对学生自主学习习惯、合作探究能力的促进作用。

3. 破解农村教育的应用难题：针对农村教育环境中的特殊挑战，如设备不足、网络条件有限、师资技术素养不高等问题，研究将探索切实可行的解决方案。重点开发低门槛、高效益的AI应用策略，研究适合农村学校的设备配置方案和教师培训模式，形成可复制、可推广的实践经验，助力教育均衡发展。

（二）研究内容

1. 理论基础与前沿追踪：系统研究人工智能教育应用的理论基础，包括智能辅导系统理论、学习分析技术、适应性学习理论等。同时深入分析数学学科教学理论，如APOS理论、数学建模理论等，探寻AI技术与数学教学的内在结合点。跟踪国内外AI教育应用的最新进展，特别关注适用于资源受限环境的技术解决方案，为模式构建提供理论指导和技术参考。

2. 农村教学现状深度诊断：采用混合研究方法，通过问卷、访谈、课堂观察等手段，全面把握农村高中数学教育的现状。重点调查：基础设施条件（如计算机配备、网络环境）、教师技术应用能力、学生信息化学习基础、现有教学模式的局限性等。通过SWOT分析，明确AI技术在农村数学教学中的适用场景和潜在障碍，为后续研究提供现实依据。

3. 教学模式系统构建：基于农村教育实际，构建"三段六环"的AI融合教学模式："三段"即课前智能准备、课中混合教学、课后延伸学习；"六环"包括学情诊断、资源推送、精准讲解、智能练习、个性辅导、效果评估等核心环节。针对不同数学内容（代数、几何、概率统计等）设计差异化的技术应用策略，开发适合农村学校的轻量化应用方案，如移动端APP、离线智能工具等。

4. 教学实践与效果验证：选取典型农村高中开展行动研究，通过"设计-实施-评估-改进"的迭代过程，验证模式的可行性。实践过程中，重点观察：AI技术对课堂教学效率的影响、对学生个体差异的适应性、对师生互动模式的改变等。采用前后测对比、个案追踪等方法，收集学习行为数据、学业成绩变化、师生反馈意见等多维度证据，全面评估实施效果。

5. 问题诊断与对策研究：系统分析实践过程中暴露的问题：技术层面（如系统稳定性、数据安全性）、教学层面（如师生适应度、与传统教学的衔接）、管理层面（如设备维护、课时安排）等。针对这些问题，研究相应的解决策略：开发简易技术培训课程、建立校际技术支援网络、制定弹性应用方案等。特别关注如何在有限资源条件下实现AI教育应用效益最大化，为农村学校提供实用指南。

三、研究方法与步骤

（一）研究方法

1. 文献研究法 查阅国内外相关文献，了解“AI + 教育”以及高中数学教学的研究现状和发展趋势，为本研究提供理论支持。

2. 调查研究法 通过问卷调查、访谈等方式，了解农村高中数学教学现状、教师和学生对“AI + 数学”教学模式的认知和需求。

3. 行动研究法 在农村高中数学课堂中开展“AI + 数学”教学模式的实践研究，不断反思和改进教学实践，总结经验教训。

4. 案例分析法 选取典型的“AI + 数学”教学案例进行深入分析，总结成功经验和存在的问题，为教学模式的优化提供参考。

（二）研究步骤

1. 准备阶段（第1-2个月）

· 组建研究团队，明确分工。

· 查阅文献，确定研究课题和研究方案。

· 设计调查问卷和访谈提纲。

2. 调查阶段（第3-5个月）

· 发放调查问卷，对农村高中数学教师和学生进行调查。

· 选取部分教师和学生进行访谈。

· 对调查数据进行整理和分析，了解农村高中数学教学现状和需求。

3. 模式构建阶段（第6-7个月）

· 根据调查结果和相关理论，构建“AI + 数学”教学课堂实践应用模式。

· 邀请专家对教学模式进行论证和完善。

4. 实践应用阶段（第8-15个月）

· 在农村高中数学课堂中实施“AI + 数学”教学模式。

· 观察教学过程，收集教学数据，如学生的学习表现、学习成绩等。

· 定期组织教师进行教学反思和研讨，不断改进教学模式。

5. 总结阶段（第16-17个月）

· 对“AI + 数学”教学模式的实践应用效果进行评估。

· 总结研究成果，撰写研究报告和论文。

· 对研究过程中的经验和教训进行总结，为今后的教学实践提供参考。

四、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 形成适合农村高中的“AI + 数学”教学课堂实践应用模式。

2. 撰写研究报告，总结“AI + 数学”教学模式在农村高中应用的效果、问题及对策。

3. 提高农村高中数学教师的信息技术应用能力和教学水平。

4. 提升农村高中学生的数学学习兴趣和成绩。

（二）创新点

1. 农村教育场景的创新聚焦：本研究填补了AI教育应用在农村高中领域的空白，开创性地探索了资源受限环境下的智能化教学路径。针对农村学校普遍存在的设备不足、网络不稳、师资短缺等问题，研发了"轻量级"应用方案，如离线智能工具、移动端APP等，实现了"低投入、高效益"的技术融合模式。

2. 实践智慧的深度提炼：区别于纯理论探讨或技术演示，本研究强调真实课堂中的实践创新。通过长期扎根农村学校，积累了丰富的第一手实践经验，提炼出可复制、可推广的本土化应用策略。

3. 学科融合的范式创新：研究突破了技术应用与学科教学"两张皮"的局限，实现了AI与数学教学的深度耦合。在代数教学中开发智能解题系统，支持分步骤引导和错误诊断；在几何教学中应用AR技术，实现空间观念的可视化培养；在统计教学中利用数据分析工具，提升数据处理能力。

4. 生态化应用模式的创新：研究提出了"核心突破、辐射带动"的生态化应用策略。以数学学科为突破口，形成成熟经验后向其他学科辐射；以试点学校为示范基地，带动区域整体发展；以骨干教师为种子力量，促进教师群体共同成长。

五、课题研究的可行性分析

（一）技术可行性

随着信息技术的发展，目前市场上已经有许多成熟的人工智能教育技术产品和平台，如智能教学系统、在线学习平台等。这些技术产品和平台为“AI + 数学”教学模式的实施提供了技术保障。同时，研究团队中的教育技术专家具备较强的技术应用能力，能够对这些技术产品和平台进行有效整合和应用。

（二）时间可行性

本课题研究团队根据研究内容和目标，制定了详细的研究计划和时间安排。在研究过程中，研究团队将合理安排时间，确保各项研究任务按时完成。

（三）经费可行性

本研究所需经费主要包括调查问卷印刷费、访谈费、资料费、专家咨询费等。研究团队所在单位将为课题研究提供一定的经费支持，同时，研究团队也将积极争取相关部门的经费资助，确保课题研究经费充足。

六、课题研究的预期困难与解决措施

（一）预期困难

1. 教师信息技术能力不足：农村高中数学教师长期采用传统教学方法，对人工智能技术和信息技术的应用能力相对较弱，可能影响“AI + 数学”教学模式的实施效果。

2. 学生学习习惯和基础差异较大：农村高中学生的学习习惯和基础参差不齐，部分学生对“AI + 数学”教学模式可能难以适应，影响教学效果。

3. 技术设备和网络环境限制：农村地区的技术设备和网络环境相对落后，可能无法满足“AI + 数学”教学模式的需求。

4. 家长对“AI + 数学”教学模式认识不足：部分农村家长对“AI + 数学”教学模式的认识不足，可能不支持学生参与相关教学活动。

（二）解决措施

1. 加强教师培训：组织农村高中数学教师参加人工智能技术和信息技术培训，提高教师的信息技术应用能力和教学水平。

2. 实施分层教学：根据学生的学习习惯和基础差异，实施分层教学，满足不同学生的学习需求。

3. 改善技术设备和网络环境：争取学校和教育部门的支持，改善农村学校的技术设备和网络环境，确保“AI + 数学”教学模式的顺利实施。

4. 加强家校沟通：通过家长会、家访等方式，加强与家长的沟通，提高家长对“AI + 数学”教学模式的认识和支持。