（論文）AI背景下的數(shù)學課堂創(chuàng)生課后作業(yè)設(shè)計

AI背景下的數(shù)學課堂創(chuàng)生課后作業(yè)設(shè)計摘要：“雙減”后的課堂與教育人工智能深度融合，是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才的重要舉措。教師將作業(yè)作為落實“雙減”政策的著力點，依托點陣識別技術(shù)生成的大數(shù)據(jù)，開展精準教學，進行課堂創(chuàng)新，提出在課堂創(chuàng)新九環(huán)節(jié)中以作業(yè)設(shè)計“1314”模式，形成教-學-評一體化，真正減輕作業(yè)負擔，形成高質(zhì)量學習閉環(huán)。關(guān)鍵詞：人工智能（AI）；課堂創(chuàng)新；作業(yè)設(shè)計；“1314”模式。一、引言：近年來，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用被廣泛熱議，2020年，歐盟委員會發(fā)布了《人工智能白皮書》，旨在為“塑造歐洲數(shù)字未來”提出新的戰(zhàn)略方向。我國同樣高度關(guān)注教育領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用，國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知（國發(fā)〔2017〕35號）明確指出“我國發(fā)展人工智能具有良好基礎(chǔ)，要大力發(fā)展智能教育”，由此意味著人工智能進校園已成為國家戰(zhàn)略、加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用已成為未來教育的方向，需著重加強人工智能與計算機及數(shù)學等相關(guān)學科的交叉融合。長期以來，“課后作業(yè)”異化為“家長作業(yè)”已成為熱議的話題，如何讓家庭作業(yè)回歸育人本位，在教育治理方面被視為教育的焦點問題。在《深化新時代教育評價改革總體方案》文件中，中共中央、國務(wù)院特別強調(diào)評價工具要創(chuàng)新。智能技術(shù)賦能多方主體協(xié)同落實“雙減”政策實施，是全面提升育人成效，促進教育均衡發(fā)展的重要方向[1]。2022年4月21日教育部頒布的《義務(wù)教育數(shù)學課程標準（2022年版）》著重強調(diào)要注重信息技術(shù)與數(shù)學教學的融合，重視大數(shù)據(jù)、人工智能對數(shù)學教學改革的推動作用,改進教學方式,促進學生學習方式轉(zhuǎn)變[2]。在大數(shù)據(jù)環(huán)境融合教育人工智能技術(shù)的背景下，全過程探索并跟蹤學生的學習情況。教師依托點陣識別技術(shù)生成的大數(shù)據(jù)為支撐，提前了解學生的學習起點，并借助人工智能的“智能化、個性化、精準化、多元化”為學生的學習進行私人定制，開展精準教學，進行課堂創(chuàng)新，進而達到課程標準中提到的不同的人在數(shù)學上得到不同的發(fā)展，為推動教育系統(tǒng)的深層次變革提供技術(shù)保障，為師生真正減負創(chuàng)建綠色的育人環(huán)境。本文基于人工智能技術(shù)和教育機器人的無縫對接為學生學習中伴隨性數(shù)據(jù)儲能蓄力，逐步探索出一套面向全員、全學段、全程的精準學習、評估、輔導的機制，以實現(xiàn)家庭、老師、學生學習閉環(huán)的“輕負擔”和“高質(zhì)量”。二、教育人工智能背景下的課堂九環(huán)創(chuàng)生課后作業(yè)“1314”模式教育人工智能是運用人工智能技術(shù)，以全過程大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以機器學習等算法模型進行分析、模擬、預(yù)測與判斷，構(gòu)建自適應(yīng)學習環(huán)境，形成人機耦合的教學生態(tài)，發(fā)現(xiàn)學習發(fā)生機理，為學習者創(chuàng)造新型學習條件，促進現(xiàn)代化教育智能治理[3]。教育人工智能背景下基于點陣識別技術(shù)的紙筆課堂應(yīng)運而生，它為精準把握學情，精準教學、精準開展課后服務(wù)、精準作業(yè)分層等提供了優(yōu)質(zhì)、綠色、低碳等廣闊的應(yīng)用前景。教學中，利用智慧筆，在點陣紙上書寫，學生作答軌跡、思路展現(xiàn)、過程痕跡都會被記錄并存儲，并能全程、全面地展示學生的認知過程和認知特點。它有效保護師生的書寫行為與習慣，通過與教育機器人等原有多媒體設(shè)備融合、教師端和學生端共融互通，對學生課堂學習、課后作業(yè)數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計、即時反饋，實現(xiàn)了學生學習過程的數(shù)據(jù)化、可視化。使用紙筆技術(shù)與教育機器人的有機配合，學生在課前、課中、課后、課余全場景的思維和行為活動數(shù)據(jù)即時呈現(xiàn)出來，形成高質(zhì)量的學習閉環(huán)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，“雙減”背景下的課后作業(yè)給家庭、教師、學生帶來的諸多困惑也得以消除，教育人工智能背景下的課堂九環(huán)創(chuàng)生課后作業(yè)“1314”流程（圖1）值得借鑒和推廣。它根據(jù)學生的當堂表現(xiàn)，收集學生學習數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)學知識圖譜下學科素養(yǎng)所描述的“三會”指標，借助人工智能進行綜合分析，為學生課后作業(yè)的個性化提供支撐，學生完成作業(yè)后形成個人知識圖譜，與課標中知識圖譜對照，進行查缺補漏，進而豐富校本資源題庫，形成高質(zhì)量的教學評一體化的教學流程。相信隨著技術(shù)的不斷迭代升級，它為教育高質(zhì)量發(fā)展注入強勁動力未來可期，為國家培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才賦能增智。1．教育人工智能背景下課堂九環(huán)實施人工智能主導的新一代信息技術(shù)與教育教學深度融合，已成為課堂教學顛覆式創(chuàng)新變革的核心驅(qū)動力[4]。筆者依托“人工智能課堂”平臺，以數(shù)學學科為例，在云端備課，數(shù)據(jù)共享，開展精準教研。通過數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)教師優(yōu)質(zhì)資源眾籌。教師的教學設(shè)計通過教育人工智能課堂九環(huán)（圖2）產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了教師從備課、上課、作業(yè)批改、個性化服務(wù)等環(huán)節(jié)的過程精準化。2．教育人工智能背景下的作業(yè)設(shè)計“1314”模式人工智能與教學的深度融合推動了教學改革，為“教”提質(zhì)，為“學”增效，實現(xiàn)學生在課內(nèi)學足學好，為“雙減”賦能。在紙筆平臺的支持下很好地回答了“在哪里、到哪里、怎么到、到了嗎”的問題?！半p減”的落實關(guān)鍵在課堂教學，重點在作業(yè)設(shè)計，基于人工智能的教學實現(xiàn)了及時互動，實現(xiàn)了基于學情的教學和作業(yè)設(shè)計，構(gòu)建了自適應(yīng)學習環(huán)境[5]。創(chuàng)造品質(zhì)課堂使課堂改革再進階，實現(xiàn)課堂過程可視化，減輕了作業(yè)負擔，形成高質(zhì)量的學習閉環(huán)，破解“雙減”給家庭、教師、學生帶來的諸多困惑。（1）教育人工智能背景下的作業(yè)設(shè)計“1314”解讀“1314”模式中的第一個“1”代表一節(jié)課、一個復習單元、一節(jié)復習課、一套試卷講評課、一個核心概念、一個題根變式等?！?”是指課中進行的“前測、中測、后測”。第二個“1”是達成一個目標：使學生從學會變成會學，進而提升學生的數(shù)學學科素養(yǎng)。“4”是指根據(jù)課堂中大數(shù)據(jù)分析，自動（輔助）生成的基礎(chǔ)性、發(fā)展性、拓展性、反芻性的課后作業(yè)。在教育人工智能背景下，開發(fā)云端數(shù)字教研，定期開展個人備課，集體備課等活動。利用紙筆平臺下豐富的學科資源，建立學科教師個人題庫、校本題庫，為高質(zhì)量的教學與作業(yè)構(gòu)建高質(zhì)量教育人工智能背景下的作業(yè)閉環(huán)（圖3）。（2）教育人工智能背景下的課后作業(yè)設(shè)計實踐模式根據(jù)課堂智能分析報告，絕大多數(shù)學生的作業(yè)由教育機器人自動生成，少數(shù)學生在不可控因素下（課堂無法采集到數(shù)據(jù)等）的作業(yè)、尖端生、特困生的作業(yè)學生自助或教師協(xié)助完成。學生通過與教育機器人對話，打印出當天的課后作業(yè)，在國家規(guī)定的時間內(nèi)高效完成。完成后再次通過自動拍照回傳到班級社區(qū)，教師端接收到智能批閱后學生的作業(yè)，時時豐富學生的個人作業(yè)題庫，學生也可以再次與機器人對話，完成錯題糾正，聆聽智慧語音下教師的仿真模擬講解。紙筆平臺記錄學生作業(yè)的伴隨數(shù)據(jù)，為下一節(jié)新知學習提供數(shù)據(jù)參考。學生在完成作業(yè)如果遇到困難，或者想增加挑戰(zhàn)，家長還可以協(xié)助并監(jiān)督孩子進行求助和升級。三、結(jié)語在“雙減”的背景下，國家高度重視教育領(lǐng)域的突出問題，師生減負增效是當下急需破解的難題。百年大計，教育為本。教育關(guān)乎民族的創(chuàng)新創(chuàng)造，更關(guān)乎國家的前途和未來，培養(yǎng)什么樣的人，為誰培養(yǎng)人都明確的寫在教育的篇章里。如何促進教育的優(yōu)質(zhì)發(fā)展，全國人大代表劉慶峰表示要“深化人工智能應(yīng)用，落實減負增效，推動智慧教育發(fā)展?！倍越逃斯ぶ悄転楸尘暗男录夹g(shù)在實踐中已經(jīng)體現(xiàn)出其在減負增效、因材施教、精準幫扶中的作用。以紙筆課堂為代表的新技術(shù)正在引領(lǐng)課堂改革，課堂大數(shù)據(jù)的分析正促進課后作業(yè)靜悄悄的革命。新高考改革著力點便是課堂改革，因為它統(tǒng)領(lǐng)著教育改革的方向，指導著育人方式的轉(zhuǎn)變，歷練著核心素養(yǎng)的質(zhì)量，進而重塑教育的未來。怎樣開發(fā)課堂新動能，激發(fā)課堂新活力，創(chuàng)造課堂再進階，優(yōu)化課堂新生態(tài)。人工智能與教育的深度融合，讓一切皆有可能。人工智能背后就是大數(shù)據(jù)，課堂的大數(shù)據(jù)可以為教學服務(wù)實現(xiàn)無縫對接。無論是傳統(tǒng)的課堂講授模式還是現(xiàn)代“高效課堂”模式，在人工智能背景下都能夠發(fā)揮他們的最大優(yōu)勢。國家教育信息化2.0整體推進的當下，紙筆技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著紙筆課堂書寫技術(shù)與教育人工智能的融合創(chuàng)新的表現(xiàn)在打通環(huán)節(jié)、銜接應(yīng)用、提高互動、完善數(shù)據(jù)等方面更新?lián)Q代，翻轉(zhuǎn)課堂、雙師課堂、混合教學、移動學習等信息化教學，對教學的創(chuàng)新將是劃時代的變革[6]。教師的教研將根據(jù)國家課程圍繞教材、學材二合一重新優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)點陣碼教材·學材一本通，學生不再為太多的復習資料做不完、做不會而心生沮喪，家長也不用擔心學生學不會而失去信心，教育的春天也一定會因為科技賦能而生機勃勃。參考文獻[1]陳曉慧.“雙減”時代智能技術(shù)的可為與能為——基于“家—?！纭眳f(xié)同育人視角[J].中國電化教育,2022,(4):40-46.[2]中華人民共和國教育部。義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2022年版)[M].北京：北京師范大學出版社，2022.[3]楊曉哲,任友群.教育人工智能的下一步—應(yīng)用