數(shù)字賦能：數(shù)學“智慧作業(yè)”的創(chuàng)新實踐

孫敏 趙佳妮

【摘 要】數(shù)字化是引領未來的新浪潮，教育與數(shù)字的碰撞是提高教育質量的新動能。“智慧作業(yè)平臺”借助智能化系統(tǒng)，通過“紙質作業(yè)+AI智能批改、分析+平臺網(wǎng)絡資源”共同打造，因資源豐富、批改快速、同步留痕、即時分析、個性推送、交互性強等優(yōu)勢被應用到教學領域中。文章簡要闡述學校在數(shù)學“智慧作業(yè)”的出題、批改、反饋、推送資源、過程管理等方面的探索實踐，希望能促進作業(yè)控量提質，切實發(fā)揮作業(yè)的育人功能。

【關鍵詞】數(shù)字賦能 智慧作業(yè) 創(chuàng)新實踐

“雙減”背景下，以“題海戰(zhàn)術”為代表的傳統(tǒng)作業(yè)方式已無法實現(xiàn)“減負增效”的目標，如何破解這一難題是學校提升教學質量所必須面對的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。隨著新一輪科技革命的深入推進，數(shù)字技術愈發(fā)成為驅動人類思維方式、運作模式發(fā)生根本性變化的引領力量，也為教學創(chuàng)新路徑、提升質量提供了更好的機遇。學校數(shù)學組利用智能化平臺多維立體助力作業(yè)的資源開發(fā)、設計布置、過程管理、評價反饋，建構數(shù)字賦能作業(yè)的管理新樣態(tài)。

AI技術支持下的數(shù)學智慧作業(yè)是在“核心素養(yǎng)”理念的指導下，不改變師生使用傳統(tǒng)紙筆完成作答批改的習慣，借助智能化系統(tǒng)，利用圖像識別、光學字符識別、圖像分割、圖像搜索、大規(guī)模題庫檢索、大規(guī)模深度學習模型部署等技術，提供海量的教學資源，進行各類題型的智能識別批改和作業(yè)過程數(shù)據(jù)的采集與分析，為教師的教和學生的學提供科學參考，助力學校以作業(yè)“智治”突破“雙減”難題。

下面筆者結合教學實踐，簡要闡述數(shù)學“智慧作業(yè)”在出題、批改、反饋、推送資源、過程管理等方面的創(chuàng)新實踐。

一、智慧出題：多重資源的有效利用

學校AI校本作業(yè)庫題目的來源主要有三條路徑：一是由“AI智慧作業(yè)系統(tǒng)”提供自帶的精標題庫，里面有豐富的作業(yè)資源，并借助AI試題標引技術，將題目從學科綱目、章節(jié)、知識點、內容類別、學習目標、學科能力、學習水平、題型、難度、預計作答時長、學科核心素養(yǎng)等方面進行標注并貼上標簽，方便教師選用；二是由區(qū)域平臺提供資源，“AI智慧作業(yè)系統(tǒng)”和學校所在區(qū)域“梁溪名師在線”進行無縫對接，“梁溪名師在線”平臺上匯集全區(qū)骨干教師智慧定制的原創(chuàng)題可以自動導入系統(tǒng)，充實校本作業(yè)資源庫。同時系統(tǒng)還自動匯總區(qū)域熱搜題，便于教師了解當前區(qū)域的學科發(fā)展動向；三是由學校備課組教師結合多年的資料積累，根據(jù)班級實際情況和學生認知基礎，依據(jù)教學目標和計劃，精心挑選或設計分層作業(yè)、彈性作業(yè)、探究性作業(yè)或長程作業(yè)，并由后臺錄入系統(tǒng)，保障校本“AI智慧作業(yè)資源庫”的品質。

教師使用作業(yè)資源庫出題時，對作業(yè)內容進行過程性設計、分解型設計和情境類設計，并根據(jù)需求選擇題目加入“作業(yè)籃”中，題庫便能快速組卷，一份適合課標又貼合學情的A4紙張大小的高質量作業(yè)單便應運而生。以五年級數(shù)學“分數(shù)的大小比較”一課為例，筆者將作業(yè)單分為課前預學、課中研學、課后拓學三個部分。課前預學部分立足基礎，以鞏固基本知識、基本技能為主，激活學生學習新知的生長點。課中研學部分關注“如何比較出異分母分數(shù)的大小”這個核心問題，設計可操作的探究性題目，搭建思維支架，提供活動指南，讓學生經歷學的思考，讓學習留下學的痕跡。課后拓學部分根據(jù)不同層次學生的學習現(xiàn)狀，設計不同梯度、不同功能的一星、二星及三星難度的分層作業(yè)和彈性作業(yè)，既關注作業(yè)設計的基礎性、平衡性，又注重作業(yè)設計的層次性、拓展性，使不同水平層次的學生都能找到自己的作業(yè)定位，減輕了學生的學習負擔，提高了作業(yè)的實效。

二、智慧批改：人機交替的靈活互換

學校的“智慧作業(yè)單”保留了傳統(tǒng)紙質作業(yè)的答題習慣，學生答題仍在紙上書寫，使閱讀更加舒適，還能起到保護視力的作用。唯一變化的是每個學生的作業(yè)單都有特定的二維碼，便于機器對號入座。作業(yè)批改使用的是高速掃描儀和留痕打印機等智能設備，批改快速，同步留痕。系統(tǒng)支持先批后掃、智能批改兩種模式，教師可以自動切換人工批改和智能批改，那些客觀性、有標準答案的題目會由系統(tǒng)自動生成批改結果；那些主觀性的、答案不唯一或有多種解法的題目，可以采用先批后掃或等自動批改后切換人工復合的方式來提高批改的正確率。當批到錯誤的題目時，留痕打印機還會提示是“過程錯誤”還是“答案錯誤”，或是“多問未答全”“漏寫解”等，有助于教師和學生快速找到錯誤原因。智能化平臺助力作業(yè)批閱速度全面提高，減輕了教師重復批改、搜集整理數(shù)據(jù)的繁重負擔，大大提高了教學效率，也為教師思考如何進行作業(yè)講評留有更多的時間和空間。

三、智慧反饋：基于數(shù)據(jù)的精準導航

平臺對作業(yè)進行批閱后，全方位動態(tài)采集各種數(shù)據(jù)，自動匯總答題情況，依托智能算法，深度發(fā)掘數(shù)據(jù)關聯(lián)，多方面建構分析模型，對學生學情落實進行精準研判，并生成整體的學情報告，使教師能及時、精準地掌握班級學生真實的學習情況，發(fā)現(xiàn)學生作業(yè)中出現(xiàn)的問題、障礙、困惑、盲點、疑點等，助力教師對學生的錯題類型、成因、改進措施等情況進行整理、分析、歸納和總結，適時調整教學策略，為完善學生的作業(yè)指明方向。在作業(yè)講評時，教室智慧白板可以連通“AI智慧作業(yè)平臺”，作業(yè)的題目內容、批改數(shù)據(jù)、答題情況一目了然，方便教師講評和選取作業(yè)樣本進行展示。同時，學情數(shù)據(jù)的精準導航可以幫助教師將主觀的經驗判斷與客觀的學情統(tǒng)計相結合，以學定教，使教學更有針對性和有效性。如在教學五年級“通分”一課時，平臺顯示本次作業(yè)有8人未及時完成，交作業(yè)的34人中有16人獲得優(yōu)秀，有12人獲得良好，剩下的6人不合格，點擊“等次”還能顯示出對應的學生。同時，系統(tǒng)還顯示“分數(shù)的意義和讀寫”“分數(shù)大小的比較”這些知識點錯題數(shù)較多，教師在講評時，可以有方向性地逐一拆解作業(yè)難題、突破學習難點。

四、智慧推送：個體差異的及時關注

平臺以每一個學生個體為單位，收集日常紙質作業(yè)數(shù)據(jù)，將學生每次的作業(yè)“建檔立卡”，構建知識圖譜，生成可視化報表，形成“作業(yè)檔案袋”。教師、家長和學生在電腦端或手機小程序中能及時查看學生的錯題本和“一生一策”的學業(yè)診斷報告。診斷個性化報告包括優(yōu)勢知識點和短板知識點概覽以及幾何直觀、推理意識、模型意識等數(shù)學核心素養(yǎng)的表現(xiàn)情況，反映學生在知識、能力、素養(yǎng)方面的優(yōu)勢和不足。通過沉淀的學生學習數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以精準地定位出學生的知識薄弱點，通過“舉一反三”功能匹配并推送最合適該學生的個性化習題，為學生提供符合個體特征和應用能力差異的個性化學習支持服務，規(guī)避了“題海戰(zhàn)術”重復、機械、無效的試題訓練，從而有效地減輕學習負擔。同時，教師依托報告，還可以及時調整學習計劃和教學方案，快捷地為學生查漏補缺，實現(xiàn)課堂群體化教學與課后個性化輔導的有機融合。

五、智慧管理：“智慧”作業(yè)的全新樣態(tài)

“智慧作業(yè)”依托采集到的作業(yè)大數(shù)據(jù)，可以助力一線教育教學，開啟“作業(yè)”管理的新時代。首先，“智慧作業(yè)”推動課堂，優(yōu)化教師教學模式。利用“量表評分+AI分析”的數(shù)據(jù)支持性功能，讓教師在教學中逐漸形成數(shù)據(jù)意識，打破傳統(tǒng)教學模式，由經驗型向科研型轉變。教師依據(jù)數(shù)據(jù)可以反觀自己的教學，反思成功和失敗背后的原因，及時調整教學目標、教學內容、教學活動、教學策略等，從而進一步深化新課改項目。其次，“智慧作業(yè)”可以推動管理，優(yōu)化作業(yè)管理模式。AI智慧作業(yè)系統(tǒng)，能匯總學科作業(yè)布置題量、難度系數(shù)、答題情況等數(shù)據(jù)，并進行實時更新與展示，學校管理層通過查看后臺數(shù)據(jù)訪問，回溯、分析各班作業(yè)內容形式、數(shù)量、質量、評價方式、效率效果等，對各班作業(yè)總量和教師的教育水平現(xiàn)狀有更加全面的評估，切實做到作業(yè)數(shù)量、質量上的“可視”和及時跟進，從而確保作業(yè)布置的科學性、規(guī)范性和教學質量的全面提升。最后，“智慧作業(yè)”可以推動教研，優(yōu)化校本教研模式。高效的智能分析同時賦能精準教研，它為校本教研的選題、研究提供了科學的依據(jù)，為開展精準教學診斷、精準定位教學水平提供技術支持，從而讓研究有“據(jù)”可依、有“跡”可循。

教育部部長懷進鵬在世界數(shù)字教育大會上的演講中指出，數(shù)字技術是提高教育質量的階梯。它能夠在個性化地學、差異化地教、科學化地評等各方面發(fā)揮獨特的優(yōu)勢。學校將進一步探索通過AI賦能超越傳統(tǒng)紙筆作業(yè)的機制、方法和路徑，強化數(shù)字技術與教育的共生互融，促進教學模式創(chuàng)新，實現(xiàn)基于優(yōu)質數(shù)字資源賦能作業(yè)的教學常態(tài)化。