基于知識(shí)結(jié)構(gòu)的高中數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)的建構(gòu)與應(yīng)用

高大佩

【摘要】在教學(xué)優(yōu)化的過(guò)程中，教師要給學(xué)生更多的自主空間，鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，為了讓學(xué)生在自主認(rèn)知的過(guò)程中精準(zhǔn)找到自我學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，教師可以在數(shù)學(xué)教學(xué)的時(shí)候基于學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)分析的結(jié)果對(duì)當(dāng)前的學(xué)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行深度的認(rèn)知。數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)的認(rèn)知可以將學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀以可視化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，為學(xué)生輸出學(xué)習(xí)診斷，以此來(lái)提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效率，符合學(xué)生對(duì)于個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。

【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué);知識(shí)結(jié)構(gòu);智能診斷系統(tǒng);構(gòu)建

在數(shù)學(xué)教學(xué)的過(guò)程中，教師要尊重學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，教師要給學(xué)生一定的自由空間去探究和理解所學(xué)的知識(shí)。在高中數(shù)學(xué)教學(xué)引導(dǎo)的過(guò)程中，教師往往使用題海戰(zhàn)術(shù)的方式培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握解題技巧，教師對(duì)學(xué)生缺少個(gè)性化的指導(dǎo)。運(yùn)用智能診斷系統(tǒng)給學(xué)生輸出更多的學(xué)習(xí)信息，讓學(xué)生深刻了解當(dāng)前的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，基于現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)提升和優(yōu)化當(dāng)前的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。

一、當(dāng)前高中數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的教學(xué)問(wèn)題

在新課程教學(xué)改革的背景下，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法適用全新的教學(xué)理念，傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)術(shù)的方式雖然可以引導(dǎo)學(xué)生積攢解題的技巧和經(jīng)驗(yàn)，但是無(wú)法鍛煉和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣普遍不高。在面對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的能力，對(duì)于教師的依賴性較強(qiáng)。

在以往的題海戰(zhàn)術(shù)教學(xué)模式中，學(xué)生盲目練習(xí)，重復(fù)性較強(qiáng)，時(shí)間消耗較多學(xué)習(xí)效率卻無(wú)法得到對(duì)應(yīng)的提高。教師面臨的學(xué)生眾多，無(wú)法對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行有效的指導(dǎo)，使得數(shù)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量無(wú)法得到保障。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的能力，僅從自己的數(shù)學(xué)考試分?jǐn)?shù)中無(wú)法了解自己當(dāng)前學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，很難對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)問(wèn)題的深層次原因進(jìn)行研究。高中生缺少自我學(xué)習(xí)的認(rèn)知和診斷，使得高中數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)的開發(fā)非常有必要。

在數(shù)學(xué)知識(shí)架構(gòu)分析以及搭建的過(guò)程中，教師要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀以及學(xué)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行分析的，教師基于現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)搭建科學(xué)、系統(tǒng)的智能診斷系統(tǒng)，使得學(xué)生有機(jī)會(huì)和途徑去了解自己的學(xué)習(xí)問(wèn)題，有改善和提升的方向。

在構(gòu)建高中數(shù)學(xué)智能診斷系的過(guò)程中，教師充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的智能化功能，通過(guò)對(duì)學(xué)生做題的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，智能診斷系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤的原因進(jìn)行分析，得出學(xué)生當(dāng)前的知識(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)體系中存在的錯(cuò)漏以及錯(cuò)誤的原因進(jìn)行研究，對(duì)當(dāng)前的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知，同時(shí)智能診斷系統(tǒng)還可以為學(xué)生提出一個(gè)個(gè)性化的學(xué)習(xí)補(bǔ)救的方案，以此來(lái)使得高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育的方式。在智能診斷系統(tǒng)的輔助下，教師能夠更直接地了解學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)，減少教師精力以及時(shí)間的投入，教師只需要花時(shí)間和精力去思考如何提高和改善學(xué)生的問(wèn)題即可，在智能診斷系統(tǒng)提出的補(bǔ)救方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，并為高中生創(chuàng)造自主的空間，讓其有更大的進(jìn)步空間。

二、高中數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及構(gòu)建

數(shù)學(xué)智能診斷系統(tǒng)在構(gòu)建的時(shí)候要綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，從學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況、理論認(rèn)知和運(yùn)用的能力以及數(shù)學(xué)問(wèn)題分析解決的能力，智能診斷系統(tǒng)通過(guò)對(duì)學(xué)生考試成績(jī)、日常作業(yè)等的完成情況、正確率等數(shù)據(jù)的分析，對(duì)學(xué)生當(dāng)前的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀給出診斷結(jié)果和評(píng)價(jià)，使得高中生可以正確認(rèn)識(shí)當(dāng)前的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)問(wèn)題。

在構(gòu)建智能診斷系統(tǒng)的時(shí)候教師可以根據(jù)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)步驟，對(duì)智能診斷系統(tǒng)進(jìn)行診斷步驟的設(shè)計(jì)：“學(xué)習(xí)——檢測(cè)——診斷分析——補(bǔ)救方案——目標(biāo)達(dá)成審查——效果評(píng)價(jià)”，教師先布置任務(wù)讓學(xué)生完成智能診斷系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)題目，生成原始的數(shù)據(jù)讓智能診斷系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分析，檢測(cè)出當(dāng)前高中生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中存在的薄弱的環(huán)節(jié)，生成診斷的結(jié)果使得學(xué)生有明確的方向?qū)A(chǔ)知識(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，智能診斷系統(tǒng)中納入了許多個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)案例，可以根據(jù)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)智能診斷系統(tǒng)對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題給出針對(duì)性的補(bǔ)救方案，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)于掌握不夯實(shí)的知識(shí)體系進(jìn)行強(qiáng)化。后續(xù)，教師借助智能診斷系統(tǒng)的輔助對(duì)學(xué)生后續(xù)的提升情況進(jìn)行調(diào)查，建立完整的培養(yǎng)方式，使得高中生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的時(shí)候既可以得到個(gè)性化的指導(dǎo)，還可以在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中建立完整的知識(shí)體系，提升和鍛煉自我的自主學(xué)習(xí)能力。

在設(shè)計(jì)智能診斷系統(tǒng)的時(shí)候教師按照知識(shí)模塊化的體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)模塊包括：課前準(zhǔn)備模塊、測(cè)驗(yàn)?zāi)K和學(xué)習(xí)診斷的模塊，不同的模塊分層次地對(duì)學(xué)生進(jìn)行檢驗(yàn)，智能診斷系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)如下圖所示：

不同的模塊數(shù)學(xué)教師聯(lián)合專家進(jìn)行學(xué)習(xí)資料的準(zhǔn)備，對(duì)基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖的繪制、試題庫(kù)的編制，在測(cè)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師抽取經(jīng)典的題目、易錯(cuò)題目隨機(jī)為學(xué)生推送，對(duì)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力進(jìn)行考評(píng)。在學(xué)習(xí)診斷的模塊，智能診斷系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)到的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及診斷，確認(rèn)出補(bǔ)救的方案讓學(xué)生有明確的提升和改善的方向。

在課前準(zhǔn)備的模塊，教師整理基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)，繪制各個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)以結(jié)構(gòu)圖的形式呈現(xiàn)出來(lái)，隨著數(shù)學(xué)知識(shí)體系的更新來(lái)不斷完善，提升知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的實(shí)用性。在繪制概念圖的時(shí)候，教師為學(xué)生明確每一個(gè)數(shù)學(xué)概念之間的關(guān)聯(lián)性，說(shuō)明概念之間的關(guān)聯(lián)性，使得學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)概念的學(xué)習(xí)更加深入，理解和運(yùn)用起來(lái)的效率也會(huì)大大提升。概念圖的結(jié)構(gòu)關(guān)系學(xué)習(xí)幫助學(xué)生發(fā)展和完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，不再讓學(xué)生依照死記硬背的方式進(jìn)行概念的學(xué)習(xí)。例如：在整理集合概念體系的時(shí)候，教師將教材同一單元內(nèi)的知識(shí)概念進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時(shí)為學(xué)生梳理集合與函數(shù)定義體系之間的關(guān)系，讓學(xué)生更切實(shí)地理解集合概念的運(yùn)用，對(duì)定義域的認(rèn)知更加深刻。智能診斷系統(tǒng)的構(gòu)建就是細(xì)化學(xué)生的認(rèn)知以及思考方式，糾正學(xué)生以往忽略的知識(shí)概念，以往學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的時(shí)候死記硬背概念，忽視數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)以及由來(lái)，盲目做題，也不能在錯(cuò)題中分析總結(jié)出解決的經(jīng)驗(yàn)。智能診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便是要在基礎(chǔ)知識(shí)模塊做好補(bǔ)充和完善，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的概念學(xué)習(xí)的理念，對(duì)當(dāng)前知識(shí)結(jié)構(gòu)中殘缺和粗略的部分逐步補(bǔ)充和夯實(shí)。

在試題庫(kù)模塊設(shè)計(jì)中，教師要對(duì)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行編制以及重點(diǎn)考核，題目的設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔，表達(dá)規(guī)范、準(zhǔn)確，對(duì)于學(xué)生常見(jiàn)的錯(cuò)誤原因，教師在系統(tǒng)中進(jìn)行歸類、編輯以及創(chuàng)新，使得學(xué)生在練習(xí)的時(shí)候?qū)⒉煌愋偷腻e(cuò)題以及錯(cuò)誤的原因有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知，建立更為清晰的認(rèn)知和思考方式，避免同類錯(cuò)誤的反復(fù)發(fā)生。對(duì)于錯(cuò)題，智能診斷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)題目進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)置高質(zhì)量的選擇題來(lái)測(cè)試學(xué)生的數(shù)學(xué)分析能力，填空題、簡(jiǎn)答題、證明題之間都可以做轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)學(xué)生找到關(guān)鍵的解題步驟，這樣才可以更徹底地進(jìn)行診斷性測(cè)試，讓學(xué)生對(duì)于自己數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的達(dá)成度和錯(cuò)誤點(diǎn)有更多的認(rèn)知和了解。

在診斷模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，智能診斷檢驗(yàn)系統(tǒng)要生成符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的報(bào)告，符合學(xué)生的認(rèn)知屬性，給教師和學(xué)生的數(shù)學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)提供良好的工具輔助。智能診斷系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的答題情況進(jìn)行分析、診斷生成診斷報(bào)告。診斷報(bào)告的內(nèi)容包括題目的正確率、知識(shí)點(diǎn)達(dá)成度分析、錯(cuò)誤原因分析，研究學(xué)生對(duì)于同類知識(shí)點(diǎn)的得分情況，以此來(lái)判斷學(xué)生是否存在知識(shí)點(diǎn)掌握不夯實(shí)的情況。對(duì)于學(xué)生錯(cuò)誤原因的分析，來(lái)分析學(xué)生的答題心理，是否存在粗心或者是計(jì)算能力不足的情況。

對(duì)于學(xué)生存在的不足和錯(cuò)誤的原因，智能診斷系統(tǒng)給出針對(duì)性的補(bǔ)救方案，教師基于報(bào)告來(lái)加深對(duì)于學(xué)生的了解，進(jìn)行一對(duì)一的輔導(dǎo)以及提升，師生之間的溝通更具有針對(duì)性，不再是針對(duì)共性的問(wèn)題花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行討論。

三、總結(jié)

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)的過(guò)程中，教師對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)和鍛煉要更具有針對(duì)性，設(shè)計(jì)和構(gòu)建智能診斷系統(tǒng)來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題的剖析，使得學(xué)生了解當(dāng)前知識(shí)結(jié)構(gòu)中存在的不足和問(wèn)題，基于智能系統(tǒng)給出的針對(duì)性建議來(lái)彌補(bǔ)和改善自我的學(xué)習(xí)，教師也可以依照不同學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀給每一個(gè)學(xué)生更好的指導(dǎo)和建議。本文分析了如何基于高中生當(dāng)前數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀進(jìn)行智能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提升對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，不再盲目地進(jìn)行數(shù)學(xué)題海戰(zhàn)術(shù)，有助于高中生自主學(xué)習(xí)和自主思考能力的提升，為高中生今后的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。

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