“人工智能+大數(shù)據(jù)”在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著教育領(lǐng)域綜合改革工作的全面推進(jìn)，信息技術(shù)的不斷發(fā)展給我們的教學(xué)工作改革帶來(lái)了全面挑戰(zhàn)，同時(shí)也迎來(lái)了良好的契機(jī)。人工智能及大數(shù)據(jù)與教育的結(jié)合成為時(shí)代發(fā)展的必然要求。教育大數(shù)據(jù)的建設(shè)與發(fā)展逐步引起了教育管理部門(mén)、學(xué)校、教育研究者以及企業(yè)的廣泛關(guān)注。

國(guó)務(wù)院印發(fā)的 《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，要將 “人工智能”及 “大數(shù)據(jù)”與教育教學(xué)相融合，建立以學(xué)習(xí)者為核心的教育環(huán)境；另一方面，李世石與阿爾法狗、柯潔與法爾法狗的世紀(jì)大戰(zhàn)引發(fā)了人們普遍關(guān)注的同時(shí)，如何將人工智能及大數(shù)據(jù)更好地應(yīng)用到教育教學(xué)中，也值得教育工作者深思。下面就以初中數(shù)學(xué)的教學(xué)為例，談?wù)勛约旱膸c(diǎn)看法。

一、先學(xué)后教，因材施教

傳統(tǒng)課堂往往以教師為中心，強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳授，學(xué)生單方面的接受教師的想法和思路，自主思考很少，而新課改和國(guó)家政策都要求要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)；從傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的 “望屏解讀”向師生共同使用技術(shù)轉(zhuǎn)變，師生、學(xué)生之間的溝通交流更加立體化、即時(shí)化；學(xué)習(xí)資源實(shí)現(xiàn)富媒體化、智能化、碎片化，按需推送、實(shí)時(shí)同步。課堂教學(xué)進(jìn)程從 “先教后學(xué)” 到 “先學(xué)后教” “以學(xué)定教”，通過(guò)智能評(píng)測(cè)、評(píng)測(cè)分析實(shí)現(xiàn)教學(xué)有的放矢，分層教學(xué)，通過(guò)分組討論、精講點(diǎn)評(píng)、分層練習(xí)等方式組織更加個(gè)性化的課堂教學(xué)、發(fā)布個(gè)性化的作業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)和因材施教。

首先，因材施教的前提是要能夠充分掌握班級(jí)學(xué)情，詳細(xì)了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。要想充分掌握學(xué)情，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)把脈，依托于傳統(tǒng)的手段顯然是做不到的，必須要借助于大數(shù)據(jù)和人工智能等信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，八年級(jí)數(shù)學(xué) “因式分解”這一課，在上課前筆者會(huì)提前錄制一篇微課，同時(shí)準(zhǔn)備2-3道預(yù)習(xí)、練習(xí)題發(fā)給學(xué)生，由學(xué)生在上課的前一天完成自主學(xué)習(xí)。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)可直接將學(xué)生提交的預(yù)習(xí)作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)批閱和結(jié)果統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋出來(lái)，筆者便可以直接根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)結(jié)果進(jìn)行第二天新授課的備課和教學(xué)策略的制定。

其次，因材施教更加關(guān)注如何針對(duì)班級(jí)學(xué)情開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)。在教學(xué)環(huán)節(jié)，我們需更多地關(guān)注立體化的課堂互動(dòng)交流，及時(shí)化的評(píng)價(jià)反饋。在課堂上主要利用小組協(xié)作的方式，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)檔案及每位學(xué)生的特性，安排相應(yīng)的小組學(xué)習(xí)模式，一般可選擇組員為2～6人，將學(xué)生分成多個(gè)合作學(xué)習(xí)小組。筆者將把學(xué)習(xí)內(nèi)容分成幾個(gè)模塊，小組成員合理分工，每個(gè)人負(fù)責(zé)其中的一個(gè)模塊，同時(shí)展開(kāi)資料收集、歸類梳理等學(xué)習(xí)工作，討論各自的觀點(diǎn)和想法。在討論的過(guò)程中，每個(gè)小組的討論結(jié)果會(huì)及時(shí)反饋出來(lái)，筆者便可根據(jù)結(jié)果及時(shí)地調(diào)整教學(xué)策略和講解重點(diǎn)，有效地提高課堂效率。

最后，個(gè)性化作業(yè)及資源的智能推送使因材施教形成閉環(huán)。在大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的背景下，每個(gè)學(xué)生都會(huì)有一個(gè)個(gè)人知識(shí)能力圖譜，每堂課結(jié)束后，筆者會(huì)根據(jù)學(xué)生知識(shí)能力差異與個(gè)性化學(xué)習(xí)特點(diǎn)，智能推送 （包括自動(dòng)推送、自主訂閱等方式）相關(guān)學(xué)習(xí)資料或者分層作業(yè)，滿足學(xué)生富有個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)符合學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)規(guī)律的智慧發(fā)展。而課后學(xué)習(xí)和分層作業(yè)的結(jié)果又會(huì)為下一次新授課和復(fù)習(xí)課提供依據(jù)，幫助筆者進(jìn)行備授課，最終將整個(gè)教學(xué)過(guò)程形成閉環(huán)。

二、聚焦薄弱知識(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)減負(fù)增效

中小學(xué)生負(fù)擔(dān)過(guò)重已引起了國(guó)家及各級(jí)教育行政部門(mén)的高度重視， “減負(fù)”已成了教育界刻不容緩的頭等大事，上至國(guó)家，下至教育主管部門(mén)，歷經(jīng)多年，嘗試了多種方法，但 “減負(fù)增效”從未真正實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)大班教學(xué)機(jī)制下，如何減輕學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，如何減輕教師的工作負(fù)擔(dān)，如何全面提高教育教學(xué)質(zhì)量？新一代大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為 “減負(fù)”提供了新思路，為 “增效”提供了新方法。

首先，我們應(yīng)該明確什么是減負(fù)增效。 “減負(fù)”是減去超出學(xué)生生理和心理發(fā)展能力以外的學(xué)習(xí)任務(wù)，減去學(xué)習(xí)活動(dòng)中機(jī)械重復(fù)而對(duì)開(kāi)發(fā)學(xué)生智能無(wú)用的作業(yè)練習(xí)。而要實(shí)現(xiàn)減負(fù)，就必須讓學(xué)生有目的有規(guī)劃地完成學(xué)習(xí)，要想讓學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)，就必須要精準(zhǔn)掌握每個(gè)學(xué)生的薄弱點(diǎn)。在這里，利用人工智能技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)時(shí)間段內(nèi)歷次學(xué)生的考試、練習(xí)的結(jié)果進(jìn)行分析整理，便可構(gòu)建起每個(gè)學(xué)生的知識(shí)圖譜，精準(zhǔn)地分析出每個(gè)學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)及前驅(qū)后繼的知識(shí)點(diǎn)掌握情況。由此，老師便可根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況布置個(gè)性化的作業(yè)和考試，讓學(xué)生利用有限的時(shí)間只做自己不會(huì)的題，真正實(shí)現(xiàn)減負(fù)。

其次，正確把握 “減”與 “加”的關(guān)系，減負(fù)并不是只減不加，而是有所減和有所加的辯證統(tǒng)一。在教學(xué)層面，我們要減掉學(xué)生重復(fù)不必要的學(xué)習(xí)動(dòng)作，適當(dāng)增加一些課外知識(shí)的拓展，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。例如，在課后，筆者會(huì)根據(jù)每個(gè)學(xué)生的情況智能化的推送個(gè)性化作業(yè)，作業(yè)的數(shù)量較原來(lái)減少了一半；另外，老師還會(huì)額外布置一篇課外拓展閱讀或課外活動(dòng)的作業(yè)來(lái)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)一學(xué)期的實(shí)驗(yàn)和觀察，筆者所帶班級(jí)的學(xué)生，作業(yè)時(shí)間較之前減少了30%，課外活動(dòng)時(shí)間較之前增加了50%，學(xué)生的焦慮情緒較之前減少了80%。由此可見(jiàn)，精準(zhǔn)的聚焦每個(gè)學(xué)生的薄弱點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)真正的減負(fù)增效。

三、考后講評(píng)，有的放矢

考試的目的一方面是為了考查教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，另一方面是為了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，考后講評(píng)課是數(shù)學(xué)教學(xué)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在進(jìn)行考后講評(píng)課時(shí)，都是流水式通篇講，從第一題講到最后一題，而是否需要重點(diǎn)講解都是根據(jù)教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，缺少過(guò)程化數(shù)據(jù)的支撐，很難做到有的放矢?；诖髷?shù)據(jù)和人工智能的考后講評(píng)完美解決了以前存在的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)班級(jí)學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，能夠直觀掌握每位學(xué)生的答題進(jìn)度和正誤情況，并且可實(shí)時(shí)查看班級(jí)做答過(guò)程中的高頻錯(cuò)題及答錯(cuò)學(xué)生名單。同時(shí)對(duì)標(biāo)區(qū)域考情大數(shù)據(jù)及考標(biāo)要求，還可以預(yù)設(shè)講評(píng)課重點(diǎn)及講評(píng)順序。

首先，教師利用大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)，一鍵布置線上或線下的個(gè)性化隨堂練習(xí)或個(gè)性化作業(yè)，針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練?；诎嗉?jí)個(gè)性化練習(xí)結(jié)果，老師便可實(shí)時(shí)掌握班級(jí)學(xué)情，包含完成情況、分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)分析，薄弱知識(shí)點(diǎn)的提升情況等指標(biāo)，呈現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)后的班級(jí)整體收益。同時(shí)基于班級(jí)個(gè)性化練習(xí)結(jié)果，會(huì)重新呈現(xiàn)高頻錯(cuò)題，幫助教師更深層次的了解班級(jí)考試情況。由此，在進(jìn)行考后講評(píng)課之前，已經(jīng)準(zhǔn)確掌握了班級(jí)整體的學(xué)習(xí)情況及每位學(xué)生的個(gè)性化情況。

其次，在考后講評(píng)課上根據(jù)情況，利用前15分鐘對(duì)班級(jí)共性錯(cuò)題進(jìn)行講解，中間15分鐘針對(duì)每個(gè)學(xué)生的考試情況布置個(gè)性化練習(xí)，后15分鐘利用學(xué)生個(gè)性化練習(xí)的結(jié)果，將產(chǎn)生的新的共性錯(cuò)題集中講解，同時(shí)對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的輔導(dǎo)。根據(jù)一學(xué)期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以前傳統(tǒng)的考后講評(píng)課，一節(jié)課解決錯(cuò)題10～15道，而利用大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)之后，一節(jié)講評(píng)課可以解決班級(jí)共150～200道錯(cuò)題，課堂效率提升了10倍以上，讓老師和學(xué)生都做到有的放矢。

綜上所述， “人工智能+大數(shù)據(jù)”與初中數(shù)學(xué)教學(xué)，乃至于整個(gè)教育教學(xué)實(shí)現(xiàn)結(jié)合后，使傳統(tǒng)的教育教學(xué)發(fā)生了質(zhì)的改變。它真正改變了傳統(tǒng)的教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，重構(gòu)了課堂，重構(gòu)了師生關(guān)系，提升了課堂效率，實(shí)現(xiàn)了真正的因材施教和減負(fù)增效。當(dāng)然，信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，需要更多一線教師不斷探索、不斷實(shí)驗(yàn)、分享，大家相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，最終形成真正符合當(dāng)?shù)貙?shí)情且高效的教育教學(xué)方法，為中國(guó)教育的未來(lái)貢獻(xiàn)自己的一份力量。