智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力研究

摘 ?要 各類智能教學(xué)軟件以其個性化交互學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等功能優(yōu)勢，逐步影響著中學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。分析在常態(tài)化學(xué)習(xí)過程及線上教學(xué)期間智能教學(xué)軟件的使用及普及情況，以及智能教學(xué)軟件用于中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究現(xiàn)狀，提出智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的建議。

關(guān)鍵詞 智能教學(xué)軟件;數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力;互聯(lián)網(wǎng)+教育

中圖分類號：G434 ? ?文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）19-0106-03

0 ?引言

教育部于2018年4月正式發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，要求積極落實推進“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，堅持信息技術(shù)深度融合師生教與學(xué)的核心理念。借助新技術(shù)新工具培養(yǎng)中學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力，已成為現(xiàn)階段中學(xué)生數(shù)學(xué)教育的重要目標(biāo)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的來臨，各類新型智能教學(xué)軟件層出不窮，它們具備個性化交互學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等多種功能，能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和空間想象能力，增強學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，不僅給教師的教學(xué)帶來較大便利，更逐步改變著學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

1 ?核心概念界定

1.1 ?智能教學(xué)軟件

智能教學(xué)軟件指國內(nèi)研發(fā)的以大數(shù)據(jù)+人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)為核心的教學(xué)軟件或平臺，具備學(xué)習(xí)指導(dǎo)和練習(xí)檢測功能，能夠智能分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，由算法構(gòu)建知識點和能力的結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)其薄弱知識點推送合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，優(yōu)化中學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的效果，促進學(xué)習(xí)效率和成績的穩(wěn)步提升。目前主流的數(shù)學(xué)智能教學(xué)軟件主要有洋蔥數(shù)學(xué)、一起中學(xué)等。

1.2 ?數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力

目前學(xué)術(shù)界暫沒有對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力進行統(tǒng)一定義，較為普遍的說法是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)過程中所體現(xiàn)出來的特殊能力。本文所指的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力是指中學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過利用智能教學(xué)軟件進行有效學(xué)習(xí)，不斷探索與吸收數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，掌握數(shù)學(xué)基本技能，完成數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程，有效解決數(shù)學(xué)問題的能力。

2 ?智能教學(xué)軟件在中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的使用情況

2.1 ?常態(tài)化學(xué)習(xí)過程中軟件使用率偏低

首先，當(dāng)前絕大部分學(xué)校教室均已配套較為完善的教學(xué)設(shè)備，但教學(xué)軟件或平臺的使用率偏低。中學(xué)生常態(tài)化數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式仍以傳統(tǒng)的紙筆作業(yè)和練習(xí)為載體，導(dǎo)致部分學(xué)生不重視課前預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)被動聽講、機械式地模仿，課后作業(yè)完成質(zhì)量參差不齊，校對訂正不及時，學(xué)業(yè)成績的跟蹤反饋未能實現(xiàn)數(shù)據(jù)化，學(xué)習(xí)自主性、投入度較低。

其次，學(xué)生家庭普遍配有智能手機、平板及電腦等設(shè)備，支持安裝各類常用的數(shù)學(xué)智能教學(xué)軟件，但教師沒有專門推送軟件課程和習(xí)題，傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)與作業(yè)方式也導(dǎo)致學(xué)生較少需要接觸智能教學(xué)軟件，使用時更缺乏專業(yè)的指引，最終無法發(fā)揮出教學(xué)軟件促進個性化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，對學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的提升幫助甚微。

2.2 ?線上教學(xué)加速智能教學(xué)軟件普及

疫情期間的“停課不停學(xué)”行動，促使廣大師生改變了傳統(tǒng)教與學(xué)的方式，紛紛應(yīng)用軟件和平臺開展線上教學(xué)，各類智能教學(xué)軟件的功能也因應(yīng)師生的需求不斷進行改進更新，在線上教學(xué)過程中得到迅速普及，發(fā)揮了重要作用。據(jù)查詢，以洋蔥數(shù)學(xué)為例，目前全國學(xué)生用戶已達到4 600萬人，教師用戶達到300萬人。其中，廣東省學(xué)生用戶約有120萬人，教師用戶約有4萬人;廣州市學(xué)生用戶約有48萬人，教師用戶約有8 000人。以一起中學(xué)為例，廣東省學(xué)生用戶已達到83.4萬人，教師用戶達到5 300人;廣州市學(xué)生用戶約有23.4萬人，教師用戶約有1 600人?？梢姡佑|或已開始使用這些智能教學(xué)軟件的一線教師和學(xué)生已經(jīng)達到一定的群體數(shù)量。

具體到廣州市，據(jù)問卷調(diào)查統(tǒng)計顯示[1]，師生在中學(xué)數(shù)學(xué)課前預(yù)習(xí)與前測、課堂教學(xué)與堂練、課后作業(yè)與后測各階段，使用頻率最高的兩款軟件分別是洋蔥數(shù)學(xué)和一起中學(xué)，各類占比如表1所示。由于洋蔥數(shù)學(xué)兼顧微課教學(xué)和練習(xí)測評功能，故在教學(xué)各階段都得到更多學(xué)生的青睞，使用占比達70%～80%，均大幅高于同階段一起中學(xué)的使用量;

在課前的使用量更達到80.63%，幾乎是一起中學(xué)的兩倍。而教師在課前和課中階段傾向于使用洋蔥數(shù)學(xué)的微課和達標(biāo)小測進行教學(xué)，在課后傾向于使用一起中學(xué)布置作業(yè)和練習(xí)。

借助智能教學(xué)軟件，大部分師生順利完成線上教學(xué)任務(wù)，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力有了一定提升，涌現(xiàn)出一批信息化教學(xué)典型案例;但也有少部分師生不重視軟件應(yīng)用，對智能設(shè)備管控不到位，教與學(xué)的效果大打折扣。此外，在回歸到線下教學(xué)后，智能教學(xué)軟件的關(guān)注度和使用率已有所下降，大部分師生又回到傳統(tǒng)的教學(xué)方式。

3 ?智能教學(xué)軟件用于中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀

研究現(xiàn)狀主要通過在各大權(quán)威期刊網(wǎng)站檢索獲知。以中國知網(wǎng)（CNKI）為主，選擇“主題”字段進行查詢（“主題”字段包括文獻篇名、摘要、關(guān)鍵詞以及正文主題相關(guān)特征詞，比單純檢索“篇名”等字段的覆蓋面更廣）。

3.1 ?中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主要研究方向

中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個龐大的領(lǐng)域，對其研究的方向和內(nèi)容十分繁多，僅從知網(wǎng)檢索已有近7700余項，在新教育形勢下出現(xiàn)的分層作業(yè)、微課融入學(xué)習(xí)等無疑是目前中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究熱點。對分層作業(yè)，知網(wǎng)檢索結(jié)果已超過200篇，并且數(shù)量呈逐年增多的趨勢，較有代表性的有孫歡歡的《教育公平視域下的分層作業(yè)及其實施》（被引次數(shù)34次）等。微課融入中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方面近幾年也新增了大量研究成果，較有代表性的有易發(fā)平的《初中數(shù)學(xué)微課的教學(xué)設(shè)計策略——以“翼學(xué)習(xí)”平臺微課資源建設(shè)為例》（被引次數(shù)30次）和賈婷婷的《微課促進初中生數(shù)學(xué)自主學(xué)習(xí)能力的研究》（被引次數(shù)10次）等。這些熱點問題與本文關(guān)注的方向、內(nèi)容基本一致，采取的解決途徑和策略不同。

3.2 ?傳統(tǒng)教學(xué)軟件適用范圍具有一定局限性

從各大期刊網(wǎng)站檢索得知，關(guān)于教學(xué)軟件融入數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的國內(nèi)外文獻數(shù)量較多，研究的深度和廣度較大，涵蓋不同學(xué)齡階段、幾何代數(shù)等方面。但部分研究理論性較強，提供實例較少，所涉及的如Mathematica等軟件工具更多是以數(shù)學(xué)實驗為基礎(chǔ)，在中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中使用的機會極少，也需要教師具備一定的基礎(chǔ)。對幾何畫板這類軟件聚焦在學(xué)生學(xué)習(xí)方面的國內(nèi)外研究不多，較完整的有范文貴的《利用幾何畫板開展探究性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的案例分析》（被引次數(shù)37次）和伍春蘭的《基于“幾何畫板”的中學(xué)數(shù)學(xué)課堂“探究學(xué)習(xí)”的實踐與探索》（被引次數(shù)28次）等，但限于幾何畫板適用的課程類型和幾何應(yīng)用平臺，大多數(shù)研究只將其作為學(xué)習(xí)探究類工具，且研究成果已顯得陳舊呆板。

3.3 ?關(guān)于智能教學(xué)軟件融入中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究較少

對于幾類新型的基于“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”的智能軟件，因為都是國內(nèi)產(chǎn)品，所以國外沒有相關(guān)的研究文獻;在國內(nèi)相關(guān)研究數(shù)量較少，個別只能算作普及軟件之用，部分屬于個案研究，通用性不強，暫未見具備一定專業(yè)水平和深度的研究文獻。以洋蔥數(shù)學(xué)為例，在知網(wǎng)檢索其應(yīng)用于全學(xué)段數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究僅有61篇，較有代表性的有董雪的《基于情境學(xué)習(xí)理論的微課設(shè)計與教學(xué)應(yīng)用研究》（被引次數(shù)19次），該文總結(jié)了洋蔥數(shù)學(xué)網(wǎng)站等微課資源的設(shè)計、應(yīng)用及學(xué)習(xí)應(yīng)遵循的一般原則。再以一起中學(xué)為例，在知網(wǎng)檢索其應(yīng)用于全學(xué)段數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究僅有29篇，較有代表性和實用性的有郭琦的《在線作業(yè)平臺在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實驗研究》（被引次數(shù)七次）。該文通過實驗得出班級學(xué)生使用一起中學(xué)平臺后學(xué)習(xí)成績有所提高的結(jié)論，并針對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題提出一些建議。

可見，智能教學(xué)軟件用于中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的研究，與傳統(tǒng)軟件的研究相比具有更廣闊的前景和更實用的價值。但由于軟件在近幾年才出現(xiàn)并得到普及，已有的研究深廣度不足，研究領(lǐng)域仍有較大空白。一線教師和學(xué)生多數(shù)關(guān)注軟件的教學(xué)應(yīng)用效果，無暇將經(jīng)驗成果凝練提升，致使研究成果的轉(zhuǎn)化率和影響力偏低。

4 ?智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的研究

4.1 ?智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的現(xiàn)狀調(diào)查與分析

首先，在知網(wǎng)、萬方、維普等文獻平臺查閱智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的相關(guān)文獻資料，對軟件的類別與功能、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容及能力培養(yǎng)的差異進行分類統(tǒng)計，從研究的發(fā)表年度趨勢、主要主題分布、文獻來源分布、學(xué)科分布、作者分布、被引次數(shù)等角度作進一步分析。

其次，通過網(wǎng)絡(luò)和雜志等媒體，了解國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的文獻研究現(xiàn)狀，及時掌握研究的發(fā)展趨勢。需要指出的是，被引量較高的其他文獻多數(shù)面向小學(xué)學(xué)段、英語學(xué)科，研究成果對中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)研究亦具有一定的借鑒和補充作用。

最后，針對教師及學(xué)生群體，通過問卷調(diào)查、現(xiàn)場觀察、訪談等方法對實踐與研究狀況進行過程性跟蹤與分析，以了解教師的信息化教學(xué)情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力等的變化情況。

4.2 ?智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的途徑與策略研究

組織師生參與系統(tǒng)的智能教學(xué)軟件應(yīng)用培訓(xùn)，熟悉智能教學(xué)軟件在大數(shù)據(jù)反饋、個性化輔導(dǎo)等方面的功能特性及應(yīng)用場景，如洋蔥數(shù)學(xué)的微課導(dǎo)學(xué)、精準(zhǔn)糾學(xué)、學(xué)情跟蹤等功能，一起中學(xué)的試題智能推送、錯題歸檔、查缺補漏等功能。教師指導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)的不同階段選用合適的軟件平臺進行個性化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)和提升數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力，在教與學(xué)的實踐研究中形成智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)積極性、自主性、創(chuàng)新性以及解決問題的能力的途徑、方案及策略，通過示范課、講座交流、學(xué)業(yè)情況跟蹤等形式，呈現(xiàn)研究成果、推廣經(jīng)驗、形成文獻資料。

4.3 ?智能教學(xué)軟件提升中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的實施效果與評價方式

以師生課前發(fā)布預(yù)習(xí)、課堂實施教學(xué)以及布置作業(yè)練習(xí)等形式為主渠道實施研究，制定檢驗實施效果的評價方式。如大數(shù)據(jù)生成班級和個人學(xué)情報告，設(shè)計信息化教學(xué)專用的課堂活動觀察量表、學(xué)生行為觀察量表、學(xué)生學(xué)習(xí)情況測評量表等，使過程性評價實現(xiàn)智能、多元。通過相同學(xué)習(xí)內(nèi)容在實驗班級與平行班級以及開展實驗前后的同一班級的學(xué)生群體的認(rèn)可度、學(xué)習(xí)能力、學(xué)業(yè)成績等的變化對比，以驗證研究實施的全面性和有效性?；诮虒W(xué)與評價的效果，進一步開展以學(xué)生為主體的“教學(xué)評”一致性的實踐研究。

參考文獻

[1]蘇國東，吳海彬.新型教學(xué)軟件在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中使用情況的調(diào)查分析：以廣州市老三區(qū)為例[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究，2020（20）：55-57.