智能教學(xué)平臺(tái)助推數(shù)學(xué)作業(yè)管理精準(zhǔn)化*

蘇國(guó)東

廣東省廣州市真光中學(xué)

一、 問題提出

作業(yè)是檢驗(yàn)教學(xué)效果的有效手段，也是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方式。但長(zhǎng)期以來，作業(yè)管理存在較多實(shí)際困難，比如作業(yè)質(zhì)量和匹配程度存在高低差異，作業(yè)總量和預(yù)估時(shí)長(zhǎng)難以精準(zhǔn)調(diào)控，缺乏即時(shí)有效的作業(yè)評(píng)價(jià)反饋途徑，難以形成教師作業(yè)資源庫(kù)，不利于教師調(diào)用資源查漏補(bǔ)缺，以及進(jìn)行自我總結(jié)和反思等。

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，要“合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)，利用數(shù)字化平臺(tái)、工具與資源開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)方式方法的變革”。作業(yè)管理與改革是推動(dòng)教育教學(xué)管理的需要，是“雙減”政策的要點(diǎn)之一。隨著教育智能化的發(fā)展，依托大數(shù)據(jù)+人工智能技術(shù)推進(jìn)作業(yè)管理精準(zhǔn)化，助力教學(xué)減負(fù)增效，是教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

智能教學(xué)平臺(tái)面向初中數(shù)學(xué)學(xué)科開展精準(zhǔn)教學(xué)與作業(yè)管理，提供電腦網(wǎng)頁(yè)端及手機(jī)、平板APP端使用。借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及人工智能等科技手段，為初中數(shù)學(xué)作業(yè)的設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)管理提供了有效方案。

二、 智能教學(xué)平臺(tái)助推數(shù)學(xué)作業(yè)管理精準(zhǔn)化

（一） 海量題庫(kù)選題，精準(zhǔn)布置線上線下作業(yè)

傳統(tǒng)作業(yè)選題多數(shù)來源于教輔書籍及網(wǎng)絡(luò)資料，選擇面不廣，對(duì)標(biāo)性不足。智能教學(xué)平臺(tái)題庫(kù)收集了海量試題，按學(xué)期、章、節(jié)逐級(jí)劃分，平均一個(gè)學(xué)期收錄的試題約有40000—50000道題，中考專欄更是收錄了超過157000道題，能讓教師從中有針對(duì)性地自由選題組卷，布置作業(yè)。在組卷頁(yè)，平臺(tái)可以智能預(yù)估該份試卷的難易度及完成的耗時(shí)等。若試卷題目數(shù)量過多或完成的耗時(shí)過長(zhǎng)，則平臺(tái)會(huì)有“超量”“超時(shí)”等預(yù)警提示，必須刪減題量至指定范圍內(nèi)，才能成功生成試卷，這樣就便于教師控制作業(yè)總量。

例如，在九年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)第二十二章“二次函數(shù)”第一課時(shí)的新課學(xué)習(xí)后，教師需要布置課后作業(yè)。教師進(jìn)入智能教學(xué)平臺(tái)的“試卷與題庫(kù)”頁(yè)面，選擇“22.1.1二次函數(shù)”知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置題型和難度，平臺(tái)會(huì)智能推送匹配的題目。本次作業(yè)，教師從平臺(tái)提供的題目中選取了“簡(jiǎn)單”和“中等”難度的4道選擇題、2道填空題、2道解答題，點(diǎn)擊“組卷”按鈕，即可預(yù)覽試卷。如圖1所示，在預(yù)覽界面，會(huì)顯示本次作業(yè)預(yù)計(jì)耗時(shí)13分鐘。教師在頁(yè)面右側(cè)的“雙向細(xì)目表”處可查看試卷的考查范圍及難易度分布，并可將題目按難易度重新排序。點(diǎn)擊“換題”或“換相似卷”按鈕可更換匹配的試題，預(yù)計(jì)的耗時(shí)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，以便教師針對(duì)學(xué)情更精準(zhǔn)地布置作業(yè)。點(diǎn)擊“布置線上測(cè)評(píng)”按鈕即可發(fā)布作業(yè)。對(duì)于線上作業(yè)，平臺(tái)提供了針對(duì)選擇題、填空題的智能批改功能，教師只需線上批改解答題即可。

圖1 雙向細(xì)目表及作業(yè)發(fā)布

在不宜讓學(xué)生使用手機(jī)或平板完成作業(yè)的場(chǎng)合，平臺(tái)提供了線下作業(yè)發(fā)布功能。如圖1所示，教師在組卷頁(yè)點(diǎn)擊其右上角的“發(fā)布紙質(zhì)作業(yè)”按鈕，并打印紙質(zhì)作業(yè)和答題卡供學(xué)生作答時(shí)使用即可。至于紙質(zhì)版作業(yè)，目前平臺(tái)只支持布置選擇題和填空題。其中，批改填空題需要教師手改后在對(duì)應(yīng)框內(nèi)作下標(biāo)記。作業(yè)上交后，教師利用教師版APP端的“掃一掃”功能掃描每一份答題卡，即可精準(zhǔn)識(shí)別文字和圖像，進(jìn)行智能批改，并將數(shù)據(jù)錄入到平臺(tái)中。若是布置了解答題，則由教師手動(dòng)批改后錄入，合并得分。

（二） 配套作業(yè)學(xué)情反饋，精準(zhǔn)調(diào)整講評(píng)策略

傳統(tǒng)作業(yè)批改的反饋存在滯后性，不利于教師及時(shí)把握學(xué)情，精準(zhǔn)講評(píng)。智能教學(xué)平臺(tái)中各個(gè)課時(shí)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)都有配套的套卷，平均一個(gè)學(xué)期收錄的試卷約有2 000—3 000份，包括課時(shí)練習(xí)（用于課前、課中或課后發(fā)布，每個(gè)課時(shí)練習(xí)包含小測(cè)卷、基礎(chǔ)卷、提高卷）、章測(cè)卷（用于每章分層綜合檢測(cè)，包含基礎(chǔ)卷、提高卷、培優(yōu)卷）、專題卷（精選典型問題組成專題，用于幫助學(xué)生擊破各個(gè)重難點(diǎn)）、期中卷和期末卷（匯集各地試題和名校試題，用于考前復(fù)習(xí)沖刺），可供教學(xué)的不同階段布置作業(yè)時(shí)參考使用。以課時(shí)練習(xí)為例，每套試卷一般包括選擇題、填空題、解答題各2題，題目按由淺至深的順序編排，精準(zhǔn)匹配該課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。每套試卷下方會(huì)顯示已使用過的人數(shù)和答題平均分信息，供教師參考。

例如，教師在設(shè)計(jì)“二次函數(shù)”一課時(shí)，可以在課前發(fā)布“小測(cè)卷”，將其作為預(yù)習(xí)檢測(cè)作業(yè)。在新知教學(xué)結(jié)束后，教師根據(jù)不同學(xué)情選擇“基礎(chǔ)卷”或“提高卷”，并設(shè)置作業(yè)開始時(shí)間和截止時(shí)間，布置線上限時(shí)作業(yè)。學(xué)生在終端限時(shí)內(nèi)完成作業(yè)。對(duì)于選擇題和填空題，學(xué)生可以直接輸入答案；對(duì)于解答題，則拍照上傳解題過程。教師引導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)后根據(jù)批改認(rèn)真訂正，重做錯(cuò)題，再次提交。

通過人工智能閱卷與大數(shù)據(jù)分析，平臺(tái)教師端即時(shí)生成班級(jí)成績(jī)概況報(bào)告和學(xué)生成績(jī)分布對(duì)比圖（圖2）。由圖2可見，本次作業(yè)共33人提交，全班初次平均分為79.7分，最高分為100分，13人重做作業(yè)，重做后全班平均分提高到84.1分。初次結(jié)果處于不同分?jǐn)?shù)段的人數(shù)為：59分及以下4人，60分—74分7人，75分—89分3人，90分—100分19人。重做作業(yè)后，最終結(jié)果處于不同分?jǐn)?shù)段的人數(shù)變?yōu)椋?9分及以下3人，60分—74分5人，75分—89分2人，90分—100分23人。

圖2 班級(jí)成績(jī)概況和成績(jī)分布對(duì)比圖

作業(yè)答題情況報(bào)告能精準(zhǔn)顯示每道題的正確率和每個(gè)選項(xiàng)的作答名單，幫助教師掌握學(xué)生完成作業(yè)的差異情況。例如，作業(yè)的第4題全班正確率為73%，有9人錯(cuò)選了C，題目如下：

若y=(m-2)xm2-m是關(guān)于x的二次函數(shù)，則常數(shù)m的值為( )

A. 2 B. -2 C. -1或2 D. -1

本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于學(xué)生利用m2-m=2算出m的值為-1或2后，遺漏了通過m-2≠0的關(guān)系排除2的步驟。究其原因，是學(xué)生對(duì)剛學(xué)習(xí)的二次函數(shù)定義中的“二次項(xiàng)系數(shù)不能為0”掌握得不熟練。由于出錯(cuò)人數(shù)較多，教師調(diào)整了講評(píng)策略，在備課時(shí)點(diǎn)擊此題下方的“換相似題”按鈕，提前挑選出同類習(xí)題。第二天在課堂講評(píng)作業(yè)時(shí)，教師先請(qǐng)答題正確的學(xué)生上臺(tái)講述思路，幫助其他學(xué)生突破易錯(cuò)點(diǎn)，再發(fā)布兩道同類習(xí)題進(jìn)行鞏固訓(xùn)練，讓學(xué)生更好地鞏固知識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)。

（三） 推送分層作業(yè)，精準(zhǔn)攻克薄弱知識(shí)點(diǎn)

分層作業(yè)是指優(yōu)化的彈性作業(yè)結(jié)構(gòu)，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行分類，使不同層次的學(xué)生得到不同程度的提高。智能教學(xué)平臺(tái)的課時(shí)練習(xí)、章測(cè)卷等都配套有基礎(chǔ)、提高、培優(yōu)各層次的練習(xí)卷，教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)生的不同需求，分層布置作業(yè)。同時(shí)，教師還可以利用平臺(tái)上的“查漏補(bǔ)缺”功能，分為“班級(jí)錯(cuò)題”和“薄弱知識(shí)點(diǎn)”。一是“班級(jí)錯(cuò)題”功能，可以自定義章節(jié)、階段范圍，查看本班錯(cuò)誤率較高的題，通過“使用原題”或“更換相似題”進(jìn)行二次布置；二是“薄弱知識(shí)點(diǎn)”功能，能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)行為記錄作出精準(zhǔn)學(xué)情分析和學(xué)習(xí)診斷，并針對(duì)學(xué)生的薄弱項(xiàng)“量身定制”個(gè)性化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)化、分層個(gè)性化，減少低效重復(fù)的練習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。

例如，在設(shè)計(jì)“二次函數(shù)”整章的查漏補(bǔ)缺作業(yè)時(shí)，教師首先查看“班級(jí)錯(cuò)題”頁(yè)面。如圖3所示，本章節(jié)班級(jí)的錯(cuò)題有42道，按錯(cuò)誤率由高到低排列。其中，第1題是對(duì)含參數(shù)a的二次函數(shù)圖象與一次函數(shù)圖象的位置關(guān)系的辨析，需要分類討論，錯(cuò)誤率達(dá)到了15%，可見這是學(xué)生的易混淆點(diǎn)，故教師將其再次加入作業(yè)之中。再查看“薄弱知識(shí)點(diǎn)”頁(yè)面，如圖4所示，教師發(fā)現(xiàn)本章學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)中，學(xué)生對(duì)“二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象和性質(zhì)”板塊的掌握度僅有52.35%，有必要再布置作業(yè)，幫助學(xué)生攻克薄弱點(diǎn)。頁(yè)面右側(cè)是平臺(tái)對(duì)應(yīng)不同掌握層次的學(xué)生精準(zhǔn)生成的簡(jiǎn)單卷、中等卷和困難卷，題目可以增減、更換，達(dá)到合適狀態(tài)后，教師點(diǎn)擊“發(fā)布跟進(jìn)練習(xí)”按鈕即可分層推送給相應(yīng)的學(xué)生，供其完成。

圖3 “班級(jí)錯(cuò)題”頁(yè)面

圖4 “薄弱知識(shí)點(diǎn)”頁(yè)面

（四） 學(xué)生智能錯(cuò)題本，精準(zhǔn)定制個(gè)性化學(xué)習(xí)

使用傳統(tǒng)的紙質(zhì)錯(cuò)題本，需要學(xué)生手動(dòng)記錄錯(cuò)題，不僅煩瑣耗時(shí)，且題型、內(nèi)容有限，難以靈活分類。智能教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供了智能錯(cuò)題本，具備記錄學(xué)生錯(cuò)題、總結(jié)歸納錯(cuò)因、分析題目難度等功能，還能夠讓學(xué)生對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行訂正，精準(zhǔn)推送相似題供學(xué)生練習(xí)，以保證學(xué)生在下次遇到同類題目時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。每次作業(yè)結(jié)束后，平臺(tái)學(xué)生端會(huì)及時(shí)收集錯(cuò)題，按章和節(jié)添加到“錯(cuò)題本”中，便于學(xué)生分類查閱各個(gè)章節(jié)的答題情況，定制個(gè)性化學(xué)習(xí)與提升方案。

如圖5所示，學(xué)生打開智能教學(xué)平臺(tái)學(xué)生端APP上的“錯(cuò)題本”，可以看到在“練習(xí)錯(cuò)題”內(nèi)按初中數(shù)學(xué)各章節(jié)分類歸納了全部錯(cuò)題。點(diǎn)擊進(jìn)入各節(jié)，可以看到具體的錯(cuò)題。點(diǎn)擊“訂正錯(cuò)題”按鈕，可重做錯(cuò)題；點(diǎn)擊“鞏固類題”按鈕，平臺(tái)則會(huì)推送同類相似題，讓學(xué)生再次練習(xí)鞏固。重做錯(cuò)題正確后，學(xué)生可將該題標(biāo)記為“已掌握”，題目轉(zhuǎn)移至“已掌握錯(cuò)題”中。學(xué)生通過自主利用個(gè)性化“錯(cuò)題本”，利用平臺(tái)錯(cuò)題資源，從中反思和體驗(yàn)，完善自身的知識(shí)體系，形成可追蹤的發(fā)展鏈條。

圖5 錯(cuò)題本的“練習(xí)錯(cuò)題”頁(yè)面

三、 結(jié)束語(yǔ)

“雙減”政策下作業(yè)管理的提質(zhì)方向和落實(shí)點(diǎn)，在于利用大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)優(yōu)化作業(yè)設(shè)計(jì)與分層精準(zhǔn)管理。智能教學(xué)平臺(tái)以智能技術(shù)和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)為支撐，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)布置、把控總量、智能批改、學(xué)情報(bào)告、分層作業(yè)、個(gè)性改錯(cuò)等重要的作業(yè)管理功能，對(duì)于教師精準(zhǔn)了解學(xué)生作業(yè)情況，在教學(xué)中反饋調(diào)整，指導(dǎo)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，以及開展精準(zhǔn)教學(xué)等方面起到了關(guān)鍵作用。智能教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用和實(shí)施，提升了學(xué)生作業(yè)的附加價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)雙向即時(shí)反饋的全過程智能化管理。

在未來，隨著人工智能、5G技術(shù)、智慧教學(xué)等的不斷進(jìn)步，師生可以更便捷地建立個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)，搜索及獲取試題資源，隨時(shí)隨地開展教學(xué)與作業(yè)反饋；可以使用帶有紅外識(shí)別技術(shù)或攝像功能的智能點(diǎn)陣筆、批閱筆進(jìn)行作業(yè)書寫與批改，利用技術(shù)動(dòng)態(tài)采集學(xué)生作業(yè)數(shù)據(jù)與留存教師批改痕跡；可以通過自動(dòng)評(píng)分批改、知識(shí)圖譜、語(yǔ)音識(shí)別等人工智能技術(shù)，對(duì)每名學(xué)生的學(xué)情作精準(zhǔn)記錄及分析，為其制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案；還可以實(shí)現(xiàn)多終端多維度數(shù)據(jù)的同步反饋，為遠(yuǎn)程授課、多方教學(xué)互動(dòng)提供可能。教師要進(jìn)一步推進(jìn)教學(xué)的減負(fù)增效，促進(jìn)智能技術(shù)與教育的深度融合與發(fā)展。