广东省广州市真光中学(510380) 苏国东

1 前言

精准教学是Lindsley 于20 世纪60年代根据Skinne 的行为主义学习理论提出的一种教学方法.过去受限于技术条件,精准教学的理论研究及传统教学环境下的实际应用都没有取得较好的成效.随着信息技术的发展,特别是大数据等技术的兴起,各类新型教学软件在课堂教学中已得到了越来越广泛的应用,为精准教学的发展提供了新的机遇[1].

“一起中学”是目前国内初中数学教学中最为常用的智能教育平台,支持电脑网页端和手机平板端使用,其利用云计算、大数据、人工智能等信息技术,打造课前、课中、课后的教学闭环场景,借助前测诊断、学情报告、智能评卷、分层作业、错题修炼等重要功能,为初中数学精准教学的实施提供了可行方案.

2 基于大数据+AI 的初中数学精准教学措施

2.1 精准前测诊断助力教学内容组织[2]

有效的教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有知识经验的基础之上,教学前测的精准诊断分析能为教学目标的制定、教学内容的设计与组织提供更严谨更科学的依据.

“一起中学”平台中各知识点都有配套的预习题可供使用,也可以从题库中自行组卷.学生答题后,教师端能实时生成前测学情报告,从每题的作答正确率到每个选项学生的作答结果都有精准统计显示,便于教师详细了解学生的整体预习情况,随时调整课堂教学的内容与节奏.

例如,在学习“垂径定理”时,教师提前发布学习任务单及微课视频供学生自主预习,随后在“一起中学”教师端选择教材和年级,点击“试卷与题库”,如图1.进入题库选择“垂直于弦的直径”知识点,题型选“选择题”,难度选“简单”,如图2,题库会智能推送匹配的习题.教师从中选择与预习内容相关的6 题,点击“加入组卷”,再点击“组卷”即可预览试卷,在预览中按习题难易度重新排序,然后发布试卷.

图1

图2

图3

图4

学生在家利用手机、平板或电脑进行在线答题,借助大数据与人工智能技术在教师端实时生成学情报告.教师发现前5 道常规题目的正确率均达到95%以上,在新课教学中稍作点评即可,而第6 题正确率仅有78%,如图3,题目如下:

如图4,将半径为2cm 的圆形纸片折叠后,圆弧恰好经过圆心O,则折痕AB的长为( )

表明学生在折叠背景下构造垂径定理的思路有所欠缺,新课教学中应作重点补充.在备课时,教师选中此题,点击下方“换相似题”按钮,搜索同类习题,将其加入教学内容中,用于讲解后进行变式练习.

2.2 精准学情报告助力教学策略调整

课堂练习与小测是教学活动的重要组成部分,既能让教师获得教学效果反馈、及时调整教学侧重点,也是学生巩固所学知识、培养应用能力的不可或缺的环节.

“一起中学”平台中每个课时都配套了课堂小测卷和课后作业卷,在教师端点击“试卷与题库”,进入”课时练习”,如图5,每套卷下方有显示之前使用的人数及平均分供参考.课堂小测卷一般包括6 到8 道选择、填空题,按由浅至深的顺序编排,题目精准匹配该课时教学内容.教师根据学生实际情况可选用配套卷或更换个别习题再进行发布,用于当堂练习或检测.通过大数据反馈的班级练习报告,了解学生新学知识的掌握程度,便于教师及时调整教学策略,有针对性的进行讲评.

图5

图6

例如.在“中心对称”一课新知教学结束后,教师发布课堂小测卷进行当堂检测,学生在平板学生端限时完成,完成后教师引导学生认真重做错题再次提交,实时查看学情报告了解平均成绩及重做人数等,如图6,精准定位每名学生的作答情况.对于个别出错的学生在课堂巡视中及时给与指导,而第5 题的正确率只有67%,重做后仅提升至78%,题目如下:

下列说法中: ①线段两端点关于它的中点对称; ②菱形一组对边关于对角线交点对称; ③成中心对称的两个图形一定全等; ④如果两个图形全等,那么这两个图形一定关于某点成中心对称.正确的有( )

A.2 个 B.3 个 C.4 个 D.以上均不正确

本题难点在于学生对全等与中心对称的关系混淆不清,由于出错人数多,需要统一讲解,教师随即邀请重做正确的一名学生上台,画出“全等但不中心对称”的反例图形并讲述分析思路,帮助其他学生顺利突破难点.

2.3 精准智能评卷助力考试质量分析

测验与考试是教育的基础需求之一,大数据+AI 智能评卷,生成精准、全面的学情分析报告,能降低误差,提升教师工作效率,实现学生学情的智能化管理.

“一起中学”平台的“试卷与题库”中配套了各类试卷,章测卷中每一章节都分为基础、提高、培优卷,可根据学生实际选用;期中卷、期末卷中收集了全国各地的考试真题卷,可用于考试或模拟考,平台可以智能批改试卷的选择题与填空题.在大型的测验与考试中不宜让学生使用平板、平台可以直接打印纸质答题卡,供考生作答使用.

例如,在期中考试前,数学备课组在“期中卷”中设置地区和年份,筛选出一份某地期中考卷,经研讨后更换部分试题,以符合考查要求.点击“打印”按钮,将其中的试卷与答题卡部分打印出来,全年级印发进行考试,学生在答题卡上填写选择与填空题答案.收卷后,教师利用手机教师端扫一扫功能扫描每一份答题卡, 即可进行精准的文字与图像识别,自动批改并将数据录入到平台中.解答题部分由教师手动批改录入.

平台通过人工智能阅卷与大数据分析, 即时生成成绩分布对比图,如图7,并配有文字报告“本次考试的初次平均分是95,最低分是73 分,最高分是100 分,不同分数段的情况是: [60 分-79 分]—1 人,[80 分-89 分]—5 人,[90 分-100分]—39 人”.便于教师进行考试质量分析及精准讲评.

图7

图8

2.4 精准分层作业助力薄弱知识攻克

不同学生对知识模块的掌握程度不同,利用大数据分析学情,追踪薄弱知识点,精准科学的布置分层作业,更能满足不同层次学生的学习需求,减少课后作业投入的时间,提升课后作业的有效性.

如图5,“一起中学”平台中每个课时都配套了基础、提高、培优等难度不同的课后作业卷,可根据学生实际情况布置分层作业.

在平台上方有“查漏补缺”功能,进入后有两大板块,一是“班级错题”,右侧选择不同章节即可查看本班该章节错误率较高的题,教师可将一些易错题,或更换相似题后再次“加入组卷”,布置到作业当中循环练习;二是“薄弱知识点”,平台在大数据和人工智能支持下,分析本班所有学生错题、精准测绘学生表现、智能分层推送查缺补漏的习题卷,选择一个章节后,即可精准组合出与每名学生各自匹配的试卷,分简单、中等、困难卷,一键推送给相应学生,攻克薄弱知识点.

例如,在设计“反比例函数复习课”课后作业时,教师首先查看班级本章节错题,如图8.发现“实际问题与反比例函数”较为薄弱,习题错误率最高达26%,其次是“反比例函数的图象与性质”,教师将这部分易错题加入组卷,命名为“反比例函数高频错题”发布给学生课后完成.此外,教师再进入“薄弱知识点”,选择本章节,一键智能推送分层练习给学生完成.如此发布的试题匹配度及精准度均较高.

2.5 精准错题修炼助力个性化学习定制

大数据+AI 不仅能为每名学生分层推送优质学习资源,还能实现错题的举一反三,让学生对未熟练的知识点及时进行巩固,促进学生更高效地掌握知识,为学生的个性化学习定制提供可能.

学生在“一起中学”平台学生端不仅可以定期收到教师端发送的作业卷以及针对个人学情精准定制的查漏补缺题,还可以进行自主修炼提升.点击学生端的“数学学习”即可进入,如图9.学生可根据自己的需要在此处分章节进行答题修炼,平台根据学生作答情况、耗时等因素利用人工智能分析学情、计算掌握度,推送符合学情的新习题,不断巩固提升章节知识.点击“查看我的能力”可了解修炼进度,以及用雷达图显示的“比较能力图谱”,如图10,便于学生了解自身优势与不足,更精准定制个性化学习计划.

图9

图10

图11

点击“我的”-“错题本”,如图11,里面收集了自主修炼以及教师发布试卷中答错的所有题目,错题可标注错因,方便错题本日后的分类与整理.进入后可选择某道错题再次重做,也可点击“复习所有错题”生成一份易错题试卷,重做后该题可“标为已掌握”,在“已掌握错题”中可以精准筛选出该题的数道相似题,进行有效的变式训练,进一步熟悉解决该类问题的方法.

3 结语

随着信息技术的日益普及,各类基于大数据+AI 的教学软件与教学已实现了有机融合,基于大数据+AI 的精准教学,能精确把握课程标准和学生实际,精准设计教学目标,精选教学内容与形式、精准测绘学生表现并精准应用,使整个教学过程达到可度量、可调控的精准要求,对于摸清学情、尊重差异、分层教学、个性化学习定制有着重大贡献.

基于大数据+AI 的初中数学精准教学研究具有积极而深远的实践意义.教师要适应新时代发展,提升教学水平与科研水平, 利用各类智能教学软件提升初中数学教学效果,让学生得到良好的发展;探究大数据+AI 背景下进行精准教学的方法与措施,丰富成果,提炼模式,进一步推进信息技术在精准教学领域的有效应用[1].