數字賦能：數學“智慧作業”的創新實踐

孫敏 趙佳妮

【摘 要】數字化是引領未來的新浪潮，教育與數字的碰撞是提高教育質量的新動能。“智慧作業平臺”借助智能化系統，通過“紙質作業+AI智能批改、分析+平臺網絡資源”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、交互性強等優勢被應用到教學領域中。文章簡要闡述學校在數學“智慧作業”的出題、批改、反饋、推送資源、過程管理等方面的探索實踐，希望能促進作業控量提質，切實發揮作業的育人功能。

【關鍵詞】數字賦能 智慧作業 創新實踐

“雙減”背景下，以“題海戰術”為代表的傳統作業方式已無法實現“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實挑戰。隨著新一輪科技革命的深入推進，數字技術愈發成為驅動人類思維方式、運作模式發生根本性變化的引領力量，也為教學創新路徑、提升質量提供了更好的機遇。學校數學組利用智能化平臺多維立體助力作業的資源開發、設計布置、過程管理、評價反饋，建構數字賦能作業的管理新樣態。

AI技術支持下的數學智慧作業是在“核心素養”理念的指導下，不改變師生使用傳統紙筆完成作答批改的習慣，借助智能化系統，利用圖像識別、光學字符識別、圖像分割、圖像搜索、大規模題庫檢索、大規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過程數據的采集與分析，為教師的教和學生的學提供科學參考，助力學校以作業“智治”突破“雙減”難題。

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

一、智慧出題：多重資源的有效利用

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

教師使用作業資源庫出題時，對作業內容進行過程性設計、分解型設計和情境類設計，并根據需求選擇題目加入“作業籃”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單便應運而生。以五年級數學“分數的大小比較”一課為例，筆者將作業單分為課前預學、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。課后拓學部分根據不同層次學生的學習現狀，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和彈性作業，既關注作業設計的基礎性、平衡性，又注重作業設計的層次性、拓展性，使不同水平層次的學生都能找到自己的作業定位，減輕了學生的學習負擔，提高了作業的實效。

二、智慧批改：人機交替的靈活互換

學校的“智慧作業單”保留了傳統紙質作業的答題習慣，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單都有特定的二維碼，便于機器對號入座。作業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批閱速度全面提高，減輕了教師重復批改、搜集整理數據的繁重負擔，大大提高了教學效率，也為教師思考如何進行作業講評留有更多的時間和空間。

三、智慧反饋：基于數據的精準導航

平臺對作業進行批閱后，全方位動態采集各種數據，自動匯總答題情況，依托智能算法，深度發掘數據關聯，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，發現學生作業中出現的問題、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，為完善學生的作業指明方向。在作業講評時，教室智慧白板可以連通“AI智慧作業平臺”，作業的題目內容、批改數據、答題情況一目了然，方便教師講評和選取作業樣本進行展示。同時，學情數據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，平臺顯示本次作業有8人未及時完成，交作業的34人中有16人獲得優秀，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，系統還顯示“分數的意義和讀寫”“分數大小的比較”這些知識點錯題數較多，教師在講評時，可以有方向性地逐一拆解作業難題、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，收集日常紙質作業數據，將學生每次的作業“建檔立卡”，構建知識圖譜，生成可視化報表，形成“作業檔案袋”。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”的學業診斷報告。診斷個性化報告包括優勢知識點和短板知識點概覽以及幾何直觀、推理意識、模型意識等數學核心素養的表現情況，反映學生在知識、能力、素養方面的優勢和不足。通過沉淀的學生學習數據，系統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，規避了“題海戰術”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”作業的全新樣態

“智慧作業”依托采集到的作業大數據，可以助力一線教育教學，開啟“作業”管理的新時代。首先，“智慧作業”推動課堂，優化教師教學模式。利用“量表評分+AI分析”的數據支持性功能，讓教師在教學中逐漸形成數據意識，打破傳統教學模式，由經驗型向科研型轉變。教師依據數據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”可以推動管理，優化作業管理模式。AI智慧作業系統，能匯總學科作業布置題量、難度系數、答題情況等數據，并進行實時更新與展示，學校管理層通過查看后臺數據訪問，回溯、分析各班作業內容形式、數量、質量、評價方式、效率效果等，對各班作業總量和教師的教育水平現狀有更加全面的評估，切實做到作業數量、質量上的“可視”和及時跟進，從而確保作業布置的科學性、規范性和教學質量的全面提升。最后，“智慧作業”可以推動教研，優化校本教研模式。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，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”可依、有“跡”可循。

教育部部長懷進鵬在世界數字教育大會上的演講中指出，數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揮獨特的優勢。學校將進一步探索通過AI賦能超越傳統紙筆作業的機制、方法和路徑，強化數字技術與教育的共生互融，促進教學模式創新，實現基于優質數字資源賦能作業的教學常態化。