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

2022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選AI背景下的數(shù)學(xué)課堂創(chuàng)生課后作業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)“雙減”政策的著力點(diǎn)，依托點(diǎn)陣識別技術(shù)生成的大數(shù)據(jù)，開展精準(zhǔn)教學(xué)，進(jìn)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(jì)“1314”模式，形成教-學(xué)-評一體化，真正減輕作業(yè)負(fù)擔(dān)，形成高質(zhì)量學(xué)習(xí)閉環(huán)。 關(guān)鍵詞：人工智能（AI）；課堂創(chuàng)新；作業(yè)設(shè)計(jì)；“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(jìn)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(qiáng)人工智能與計(jì)算機(jī)及數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)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(diǎn)問題。在《深化新時(shí)代教育評價(jià)改革總體方案》文件中，中共中央、國務(wù)院特別強(qiáng)調(diào)評價(jià)工具要創(chuàng)新。智能技術(shù)賦能多方主體協(xié)同落實(shí)“雙減”政策實(shí)施，是全面提升育人成效，促進(jìn)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(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》著重強(qiáng)調(diào)要注重信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的融合，重視大數(shù)據(jù)、人工智能對數(shù)學(xué)教學(xué)改革的推動作用,改進(jìn)教學(xué)方式,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師依托點(diǎn)陣識別技術(shù)生成的大數(shù)據(jù)為支撐，提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，并借助人工智能的“智能化、個(gè)性化、精準(zhǔn)化、多元化”為學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行私人定制，開展精準(zhǔn)教學(xué)，進(jìn)行課堂創(chuàng)新，進(jìn)而達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的不同的人在數(shù)學(xué)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(fù)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(jī)器人的無縫對接為學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)段、全程的精準(zhǔn)學(xué)習(xí)、評估、輔導(dǎo)的機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)家庭、老師、學(xué)生學(xué)習(xí)閉環(huán)的“輕負(fù)擔(dān)”和“高質(zhì)量”。12022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選二、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(yùn)用人工智能技術(shù)，以全過程大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以機(jī)器學(xué)習(xí)等算法模型進(jìn)行分析、模擬、預(yù)測與判斷，構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境，形成人機(jī)耦合的教學(xué)生態(tài)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)發(fā)生機(jī)理，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造新型學(xué)習(xí)條件，促進(jìn)現(xiàn)代化教育智能治理[3]。教育人工智能背景下基于點(diǎn)陣識別技術(shù)的紙筆課堂應(yīng)運(yùn)而生，它為精準(zhǔn)把握學(xué)情，精準(zhǔn)教學(xué)、精準(zhǔn)開展課后服務(wù)、精準(zhǔn)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(xué)中，利用智慧筆，在點(diǎn)陣紙上書寫，學(xué)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(xué)生的認(rèn)知過程和認(rèn)知特點(diǎn)。它有效保護(hù)師生的書寫行為與習(xí)慣，通過與教育機(jī)器人等原有多媒體設(shè)備融合、教師端和學(xué)生端共融互通，對學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、課后作業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、即時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)化、可視化。使用紙筆技術(shù)與教育機(jī)器人的有機(jī)配合，學(xué)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(shí)呈現(xiàn)出來，形成高質(zhì)量的學(xué)習(xí)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(xué)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。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1、2、3···、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1、2、3···、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1、2、3···、、、、、、、、1、、、、、、、、、、、、、、、、“1314”、、

它根據(jù)學(xué)生的當(dāng)堂表現(xiàn)，收集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)學(xué)知識圖譜下學(xué)科素養(yǎng)所描述的“三會”指標(biāo)，借助人工智能進(jìn)行綜合分析，為學(xué)生課后作業(yè)的個(gè)性化提供支撐，學(xué)生完成作業(yè)后形成個(gè)人知識圖譜，與課標(biāo)中知識圖譜對照，進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，進(jìn)而豐富校本資源題庫，形成高質(zhì)量的教學(xué)評一體化的教學(xué)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(qiáng)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(shí)施 人工智能主導(dǎo)的新一代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，已成為課堂教學(xué)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(xué)學(xué)科為例，在云端備課，22022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選數(shù)據(jù)共享，開展精準(zhǔn)教研。通過數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)教師優(yōu)質(zhì)資源眾籌。教師的教學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了教師從備課、上課、作業(yè)批改、個(gè)性化服務(wù)等環(huán)節(jié)的過程精準(zhǔn)化。1.“、”9.“、”

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、、、、、2、、、、、、“、、、、”2．教育人工智能背景下的作業(yè)設(shè)計(jì)“1314”模式人工智能與教學(xué)的深度融合推動了教學(xué)改革，為“教”提質(zhì)，為“學(xué)”增效，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課內(nèi)學(xué)足學(xué)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(shí)關(guān)鍵在課堂教學(xué)，重點(diǎn)在作業(yè)設(shè)計(jì)，基于人工智能的教學(xué)實(shí)現(xiàn)了及時(shí)互動，實(shí)現(xiàn)了基于學(xué)情的教學(xué)和作業(yè)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境[5]。創(chuàng)造品質(zhì)課堂使課堂改革再進(jìn)階，實(shí)現(xiàn)課堂過程可視化，減輕了作業(yè)負(fù)擔(dān)，形成高質(zhì)量的學(xué)習(xí)閉環(huán)，破解“雙減”給家庭、教師、學(xué)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(jì)“1314”解讀

“1314”模式中的第一個(gè)“1”代表一節(jié)課、一個(gè)復(fù)習(xí)單元、一節(jié)復(fù)習(xí)課、一套試卷講評課、一個(gè)核心概念、一個(gè)題根變式等?！?”是指課中進(jìn)行的“前測、中測、后測”。第二個(gè)“1”是達(dá)成一個(gè)目標(biāo)：使學(xué)生從學(xué)會變成會學(xué)，進(jìn)而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)?！?”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32022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選課后作業(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(gè)人備課，集體備課等活動。利用紙筆平臺下豐富的學(xué)科資源，建立學(xué)科教師個(gè)人題庫、校本題庫，為高質(zhì)量的教學(xué)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）。1.、、、、

、、、、6.、、、、、、、、+、、、、、、2.、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5.、、、、、、、、3.、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4.、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

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、、、、、、、3、、、、、、、、、、、、、、、（2）教育人工智能背景下的課后作業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐模式

基于教育人工智能背景下課前、課中、課后的大數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)個(gè)性化、精準(zhǔn)分層、提質(zhì)增效的課后作業(yè)包含基礎(chǔ)鞏固作業(yè)、發(fā)展提升作業(yè)、拔高延展性作業(yè)反芻自選作業(yè)。作業(yè)內(nèi)容圍繞教學(xué)目標(biāo)展開；注重教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的訓(xùn)練；以主觀題，開放題，綜合實(shí)踐題為主，題目新穎，內(nèi)容有趣；題目數(shù)量不多，合理控制時(shí)長；彈性內(nèi)容，給學(xué)生自由發(fā)揮空間；注重知識的能力，方法態(tài)度習(xí)慣價(jià)值觀等方面的培養(yǎng)。在教育機(jī)器人輔助下開展“雙驅(qū)·自循環(huán)”作業(yè)模式（圖4）。42022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4、、、、“、、·、、、、、根據(jù)課堂智能分析報(bào)告，絕大多數(shù)學(xué)生的作業(yè)由教育機(jī)器人自動生成，少數(shù)學(xué)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(xué)生自助或教師協(xié)助完成。學(xué)生通過與教育機(jī)器人對話，打印出當(dāng)天的課后作業(yè)，在國家規(guī)定的時(shí)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(xué)生的作業(yè)，時(shí)時(shí)豐富學(xué)生的個(gè)人作業(yè)題庫，學(xué)生也可以再次與機(jī)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(xué)生作業(yè)的伴隨數(shù)據(jù)，為下一節(jié)新知學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)參考。學(xué)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(jìn)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(fù)增效是當(dāng)下急需破解的難題。百年大計(jì)，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(jìn)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(shí)減負(fù)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(shí)踐中已經(jīng)體現(xiàn)出其在減負(fù)增效、因材施教、精準(zhǔn)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(jìn)課后作業(yè)靜悄悄的革命。新高考改革著力點(diǎn)便是課堂改革，因?yàn)樗y(tǒng)領(lǐng)著教育改革的方向，指導(dǎo)著育人方式的轉(zhuǎn)變，歷練著核心素養(yǎng)的質(zhì)量，進(jìn)而重塑教育的未來。怎樣開發(fā)課堂新動能，激發(fā)課52022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選堂新活力，創(chuàng)造課堂再進(jìn)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(xué)服務(wù)實(shí)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(jìn)的當(dāng)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(xué)、移動學(xué)習(xí)等信息化教學(xué)，對教學(xué)的創(chuàng)新將是劃時(shí)代的變革[6]。教師的教研將根據(jù)國家課程圍繞教材、學(xué)材二合一重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣碼教材·學(xué)材一本通，學(xué)生不再為太多的復(fù)習(xí)資料做不完、做不會而心生沮喪，家長也不用擔(dān)心學(xué)生學(xué)不會而失去信心，教育的春天也一定會因?yàn)榭萍假x能而生機(jī)勃勃。 參考文獻(xiàn)

[1]陳曉慧.“雙減”時(shí)代智能技術(shù)的可為與能為——基于“家—校—社”協(xié)同育人視角[J].中國電化教育,2022,(4):40-46. [2]中華