基于智慧紙筆可視化學習工具的學習效果評估

周依雯 余慧玲

摘要：智慧紙筆應用到課堂教學，已經獲得了一定的認可度，其因不改變傳統紙筆書寫、對視力影響較小等而受到師生的歡迎。本文在概述智慧紙筆可視化學習工具的基礎上，從答題正誤、高頻錯誤等方面對智慧紙筆的可視化教學進行分析，并利用速度準確率的描述對學生的學習效率、效果進行分析，最后根據學生的形成性評價、結果性評價和滿意度調查對一學期的教學效果進行綜合評價。結果顯示，在初中數學課堂中，利用智慧紙筆可視化學習工具實施教學，相較于傳統的教學模式，學生的學習主動性和創造性更高，學習成績也有所提高。

關鍵詞：智慧紙筆;可視化;教學反饋;初中數學

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）S1-0051-04

智慧紙筆可視化學習工具

隨著大數據、物聯網、人工智能與教育信息化與教育行業資源應用的深度融合，教與學的數據采集成為剛性需求。智慧紙筆能夠幫助學生在不改變原來書寫方式的基礎上，通過光學點陣技術對學生的作業筆跡進行采集，將普通紙筆上的書寫軌跡實時采集并在智能端還原重現，傳輸到數據云后臺進行存儲分析。從某種程度上說，紙筆數字書寫技術是對傳統紙筆書寫實現信息技術賦能，以期在實現紙筆自然書寫的同時讓書寫信息得到數字化呈現和智能化處理。[1]智慧紙筆可視化學習工具，是在點陣筆的自動化、智能化測評的基礎上，將學生學習過程性數據和結果性數據以可視化的方式呈現，老師和學生能夠更直觀地理解學習過程中學生的思維過程，幫助師生精確定位學習問題。

課堂數據可視化，具有“一圖勝千言”的表達優勢，同時，也能夠構建教學關聯數據的即時反饋、動態累積和趣味呈現的方式應用于課堂教學。[2]利用點陣筆系統，能夠把同步課堂中以學生聽為主的學習模式，變成師生互動交流的學習模式，讓學生真正參與到學習中，師生交流從表面走向深處，實現“教師心中有學生，學生眼中有教師”的良好互動。[3]智慧移動終端和學習內容的分析，能夠提高分析的實效性，促進教學效率、教學效果和教學效益的全面提高。[4]基于智慧紙筆的可視化學習工具的應用促進了新型智慧課堂教學形態的形成。

目前，有關紙筆數字書寫的研究不夠具體，僅僅停留在紙筆書寫的技術開發層面，也有少量的關于紙筆數字書寫與課堂教學的研究。[1]作為智慧課堂互動反饋的一個工具，智慧紙筆可以自動記錄學生答題情況、應答問題、應答時間和結果、學生成績和測驗成績，其數據可視化功能對教學的意義目前還未引起研究者足夠的重視。

智慧紙筆可視化工具教學分析

本文將以《一元一次不等式》為例，對初中數學智慧紙筆可視化工具進行教學分析。在課后，教師通過布置作業來考查學生對新授課內容的掌握情況，課后作業的數據來源于教學平臺，通過查看單次報告，可以看到班級所有學生的答題參與情況和答題正誤情況，通過查看答題的速度準確率關系圖了解學生學習效率。全班共計48人，其中有6人因為技術不過關沒有正常提交答案，實際答題人數42人。本次答題10題。

1.高效進行答題正誤分析

整個班級學生的答題水平如圖1所示。分析學生本次答題的水平可以看出，班級大部分學生的知識掌握情況高于70%，基本掌握課堂所學的知識點。答題水平介于90%和100%之間的人數有15人，介于70%和80%之間的人數有14人，在69%及以下的人數有13人。學生成績沒有出現斷層和兩級分化，得分趨于正常。基于學生掌握程度的不同，建議教師可以采用分層教學，對不同掌握水平的學生采取不同的教學對策。

分析本次作業的高頻錯題可以看出，第110頁的第1題為高頻錯題，有23人回答錯誤，說明本題難度較高（如圖2）。這道填空題涉及的知識點是絕對值與一元一次不等式的綜合運用，大多學生并不能很好地將兩個知識點綜合運用。所以教師可以結合學生整體學情，有針對性地進行鞏固學習。

2.及時提供學生答題速度和準確率反饋

分析本次學生答題的速度和準確率（如圖3）可以發現，大部分學生答題速度在40分鐘之內，作業完成較快，一半以上的學生作業準確率較高，準確率在60%以上。有6位同學的答題速度快，準確率不高，這一部分學生可能是對知識點的掌握不夠準確或追求速度，教師可以提醒學生在答題時需要首先考慮做對題目，適當調整做題速度，不一味求快，重在基礎知識的掌握運用，這樣學習效率才能提高。還有小部分學生答題速度慢，存在學習拖延的情況，這部分學生有可能是不會做，需要花大量時間思考、查閱知識點，這是作業效率低的表現。根據速度和準確率的分析，教師可以清楚地看到每個學生的成績和答題習慣，再根據學生的學習情況進行有針對性的輔導。

智慧紙筆可視化學習工具效果分析

1.對學生學習效果進行分析

選取參與智慧紙筆可視化教學的48名學生作為實驗組，其中男生23人，女生25人，平均年齡12歲;選取沒有采用智慧紙筆可視化學習工具的另外一個班級作為對照組，其中男生24人，女生25人，平均年齡11.5歲。兩個班級在性別、授課教師、學時和期末成績等因素上沒有顯著差異。

首先，通過“智慧紙筆”網頁端導出學生作業數據對實驗組學生的學習效果進行分析總結評價，智慧紙筆可視化作業的成績作為平時成績納入考核，作為形成性評價。實驗組本學期有20次使用智慧紙筆可視化進行教學，平均完成率為80%，正確率為75%。學生課堂參與積極性較高，課堂學習效果好。

其次，期末考核成績按照實驗組和對照組進行對比分析（如圖4），對比結果表明，在課堂教學中采用智慧紙筆進行可視化教學的班級平均分要比沒有用智慧紙筆進行可視化教學的班級高出7.5分，成績優秀的學生占比更多，高出10%。期末考試成績對比數據顯示，利用智慧紙筆可視化教學的課堂提高了學習和教學效率。

2.學習滿意度調查分析

采用自行設計的調查問卷的方式對50名學生進行評價調查。問卷全部回收后，對調查問卷進行統計分析（如圖5），從分析結果可以看出，就整體而言，學生對智慧紙筆可視化教學中評價指標的認同度超過85%。具體來看，94%的學生認為智慧紙筆可視化學習工具能夠提高學生的自主學習能力，90%的學生認為智慧紙筆可視化教學能夠培養學生的團隊合作精神。對于智慧紙筆可視化教學能夠培養學生的自信心這一評價指標，88%的學生非常認同。94%的學生對智慧紙筆可視化學習工具非常滿意。鑒于智慧紙筆可視化教學有諸多優勢，98%的學生希望下學期繼續使用智慧紙筆可視化學習工具進行學習。

研究結論

通過實驗組和對照組的期末成績分析，可以看出實驗組學生的成績明顯高于對照組，并且優秀學生的占比高于對照組10%，由此可以說明，智慧紙筆可視化學習工具的應用對提高學生的成績有很大的作用。從問卷調查結果分析來看，學生對智慧紙筆可視化學習工具在學習積極性、創造性和合作性等方面的幫助有著高度認同。通過智慧紙筆可視化學習工具的應用，學生的積極性有所提高，知識掌握程度更高，學習也更有信心。

雖然智慧紙筆可視化學習工具的應用得到了師生的認可，但是在調查中，仍然發現了一些對教學有價值的建議。首先，智慧紙筆可視化學習工具對學生學習狀態的監管以及對自控能力差的學生如何督促，是教師在利用智慧紙筆可視化學習工具時應該思考的問題。其次，如何打造每個學生的學習畫像，因材施教，幫助教師實現個性化教學，是目前利用智慧紙筆可視化學習工具教學的一個難題。

綜上所述，智慧紙筆可視化學習工具的應用，彌補了傳統教學反饋不及時、學習評價不充分的問題，激發了學生學習的積極性和自主性，能夠對學習問題進行及時定位，提高了教師的教學效率。本研究作為基礎教育新模式的探索，對教育教學改革有一定的借鑒參考意義。

參考文獻：

[1]張曉梅，胡欽太，田雪松，等.智慧課堂教學新形態：紙筆數字書寫技術教學應用[J].現代遠程教育研究，2020（01）：77-83.

[2]阮士桂，鄭燕林.課堂數據可視化的價值與教學應用[J].現代遠程教育研究，2016（01）：104-112.

[3]王利堯.紙筆課堂 精準互動[J].浙江教育技術，2019（06）：19-21.

[4]李紅美，王鎮國，韋俊楠.面向移動終端課堂互動信息的可視化分析——以高中數學為例[J].現代教育技術，2017（02）：113-119.