信息技術賦能初中數學作業管理的實踐探究
——以精準化作業測評系統應用為例

王鵬程 吳靖

常州市虹景中學 江蘇常州 213000

0 引言

作業的基本目的是幫助學生理解、鞏固所學的知識、技能，檢查學生對相關知識、技能的掌握程度，發現和改進存在的問題。但長期以來，受傳統應試教育等因素的影響，我國中小學作業存在作業超量，作業形式單一，作業內容“一刀切”，缺乏層次性，作業評價刻板等問題[1]。隨著新課程改革的實施，傳統的作業布置形式、內容已經不能再適應當前的教學要求。而“雙減”政策推出后，學生作業量大大減少，課業負擔減輕的狀況，又對教師的工作提出了更高的要求。為提升作業管理效率、促進分層教學、減輕師生負擔，常州市虹景中學于2021年引入了“精準化作業測評系統”（以下簡稱“測評系統”），將信息技術與作業管理深度融合，力求加強教學規范，優化教學環節，落實課程目標，提高學習效率，促進學生發展。

測評系統引入后，虹景中學率先將其運用于初中數學學科，在“雙減”政策和作業管理要求的背景下，將精準性作業測評應用與研究作為切入口，依托大數據和人工智能技術，將信息技術與初中數學作業管理深度融合，讓“雙減”政策真正在學校落地增效。

1 數學作業的管理困境

近年來，國內不少學者開始關注并進行作業管理精準化方面的研究。有學者認為作業管理精準施策應該具備三個原則，即精準作業內容、精確作業時長和精選學科作業[2]。也有實踐學校以作業精準化探索為切入口，借助大數據平臺，通過實踐探索實現了數學作業的“精準布置”“精準批改”“精準反饋”和“精準評價”[3]。盡管這些數學作業管理應用取得了一定成果，但由于教師和數學作業管理層面等的問題，在具體的實施過程中仍然存在諸多問題，亟須解決。

1.1 數學作業的重要性

數學作業是數學課堂教學的延伸與拓展，是落實立德樹人、推進素質教育的重要載體[4]。就數學作業而言，其首要功能是幫助學生鞏固知識，掌握數學的基本概念、原理和技巧，通過練習和應用知識，加深對數學概念的理解，培養邏輯思維和解決問題的能力。數學作業不僅有利于學生掌握數學方法，探究數學問題的本質和規律，提高學生的思維水平[5]，還能夠檢測學生對知識點的掌握情況，進而幫助教師改進教學。但就目前來看，初中數學作業一直存在著繁、難、多等問題。教師如果對學生數學作業的情況不進行深入的了解，就會導致備課不精、上課低效、作業重復、命題偏差等問題的出現。而學生面對繁多且難做的數學作業也常常陷入一種盲目的狀態，雖然花費了較長時間完成，但成績卻并不理想[2]。

1.2 教師層面

1.2.1 負擔加重

初中數學課程包含了較為復雜的公式和定理，容易導致學生在做作業時出現錯代入、未變號、漏乘等問題，如果教師能在批改作業中進行一一糾正，將會對學生的學習有很大幫助。但教師也無法記住全部的標準答案，加之有些學生的字跡潦草，教師批改時既要檢查數字和公式是否正確，又要思考學生的錯因，往往不能兼顧。此外，學生的學情分析和教學材料會隨著教學過程的變化而變化，整個過程耗時耗力，在一定程度上增加了教師的負擔[6]。

1.2.2 缺乏數據素養

數據素養是指在符合倫理要求的前提下，對數據進行批判性的理解、分析、評價和應用的意識與能力[6]。但是，由于受教學經驗、理論知識、傳統教學模式等因素影響，教師對數據的解讀能力還有待提升。而數據素養的缺乏，則有可能讓教師對數學作業管理系統生成的數據產生盲目依賴的心理，缺乏批判性的思考，進而影響教學決策。

1.3 數學作業管理方面

1.3.1 大規模的分層作業設計難以實施

學生具有知識基礎、學習風格、成長環境等方面的差異，進行差異化教學來滿足學生個性化學習需求是必然的發展趨勢[7]。但差異化教學需要結合教學目標、學生學情、課標要求等實施，操作比較繁雜，也在一定程度上加重了教師的負擔，因此大規模的分層作業設計很難實現。此外，“一科一輔”作業選用政策的嚴格執行也限制了教師選擇分層作業的來源[7]。

1.3.2 缺乏評價指標

就目前看，很多數學作業管理系統無法將統計分析后的作業數據進行分類和整理，也沒有相應的評價指標。這種管理系統無法為教師提供有關數學作業完成情況的詳細信息，教師也就不能及時地對學生進行有針對性的指導。盡管現有的數學作業管理系統在提供個性化學習支持等方面取得了一些成功，但仍有兩個方面缺乏較為深入的探討。一方面是如何精準設計和評價分層作業，另一方面是如何減輕教師設計、批改和評價作業的負擔以及學生學習的負擔，以真正達到減負增效的目的。

2 測評系統的應用

2.1 實施理念

2021年4月，《教育部辦公廳關于加強義務教育學校作業管理的通知》中明確提出了中小學作業管理的十條要求，并多次提到作業的“精準分析”與“精準設計”。同年7月，“雙減”政策也明確指出：要“全面壓減作業總量和時長，減輕學生過重作業負擔”。“精準”成為現階段學校作業管理的關鍵詞，也成為作業質量提高的核心要素[8]。這些政策的出臺，給學校和教師在利用信息技術精準分析和設計作業、加強作業管理等方面提出了新的要求。

精準化教學理論是奧格登·林德斯利（Ogden Lindsley）以斯金納（Skinner B.F.）的行為主義學習理論為基礎提出的方法。最初，精準化教學是通過測量程序來跟蹤學生的學習和表現，并支持基于數據的決策，其致力于“將科學掌握在學生和教師手中”[9]。后來，精準教學成為評估任意的教學方法和策略是否精確且有效的框架[10]。“測評系統”引入后，基于精準化教學理論和當前數學作業管理的困境，虹景中學率先將其運用于初中數學學科，

通過預先設置的程序，測評系統能夠快速識別和統計學生完成作業的情況，且不易出現批改疲勞和錯誤。此外，在提高批改速度和準確率的同時，測評系統還能幫助教師布置精準、個性化的作業，有效推動教學進程。

2.2 組成模塊

測評系統包括教師端、學生端、學校端和家長端。教師端分為學生模塊、發題模塊、批改模塊、備課模塊4 個模塊（表1），其主要特點如下。

表1 教師端精準化作業測評系統組成模塊及其特點

1）在學生模塊中，知識的掌握程度是根據作業成績和自主練習成績來統計的，并采用不同的顏色表示，方便教師快速查看全班所有作業中的知識點。根據“艾賓浩斯記憶曲線”的有關理論，學生對知識點的遺忘速度呈現不均衡性，一般為先快后慢。測評系統的一大優勢是，教師可以有針對性地將作業中的錯題錄制成微課進行講解，讓學生通過不限次數的回看和快進視頻來學習改正錯題，在減少時間和金錢成本的同時，也能滿足學生的個性化需求。

2）發題模塊的題庫來源于教輔庫、真題庫、錯題庫等，通過一課一練功能，系統能夠根據需求向學生進行經典推送或智能推送。

3）在批改模塊中，教師可以查看全部作業的批改狀態，并按日期檢索發布作業，或是將作業歸類進行檢索。

4）在備課模塊中，教師可以新建備課、查看歷史備課，或直接發布作業。這些模塊的有機結合，既為學生提供個性化的作業和反饋，又能幫助教師進行高效的作業批改和教學準備，提高了數學作業管理的精度和效果。

2.3 作業管理流程

如圖1所示，經學校領導及全體數學教師多輪討論協商，明確了實施數學作業管理的流程。

圖1 數學精準化作業管理流程圖

2.4 實施方案

2.4.1 結合學情和目標，精準設計作業

根據建構主義學習理論，教師在進行作業設計時應當基于學生現有的經驗和知識，讓作業題目難度維持在學生的最近發展區內。為此，虹景中學結合學生學情、教學內容、課標要求和教師經驗，將數學作業設計的實施步驟分為以下三步：首先，利用測評系統教師端的“學生模塊”和“發題模塊”對學生和題目難度進行分層。以一元二次方程這一課時的作業為例，如圖2所示，系統會自動將作業分為基礎題和提高題。基礎題主要針對學困生，題目大多為選擇題、填空題和計算題，主要考查學生對一元二次方程的定義和解法的了解程度；提高題主要考查學生一元二次方程的實際應用能力，一般以解答題、綜合題為主，主要針對中等生和學優生。其次，系統會根據教師提前設置好的學生分組進行作業的一鍵發布，向學生推送適量的個性化習題。最后，測評系統會通過“批改模塊”反饋的作業數據，幫助學生形成錯題集，助力學生根據自身需求借助錯題及時鞏固所學的知識，實現自主學習。

2.4.2 借助批改技術，精準講解作業

測評系統能夠自動收錄錯題，然后將錯題分步驟進行批改，并將每一個步驟的錯誤原因進行標注。此外，結合學生個體差異，測評系統能夠給每個學生建立“數據圖像”，進而為學生自動推送個性化錯題、變式題、優秀樣例和錯題微課視頻，真正滿足學生的個性化需求。以用頻率估計概率這一課時為例，如圖3所示，教師將同步練習題發布到測評系統上供學生解答，學生在完成后，測評系統會自動進行批改并在“批改模塊”中向教師反饋正確率等數據；根據這些數據，教師可以將共性錯題集中講解，個性錯題單獨輔導，在減輕教師負擔的同時，實現因材施教。

圖3 借助“數據分析”精準講解數學作業

2.4.3 通過分層情況，精準評價作業

在測評系統的幫助下，教師可以借助大數據實施分層作業。通過對學生的作業情況的匯總和分析，教師能夠及時發現學生作業中存在的問題，給予學生更加客觀、精準的評價。對于優等生，可以采用較為嚴格的評價標準，讓他們之間比拼作業的完成時間、質量和難度等，教師則可以通過“批改模塊”反饋的平均書寫時長、得分率、完成率等數據給予勝者獎勵。對于中等生，在完成基礎作業的情況下，若他們能夠超額或挑戰其他難度的作業，教師可給予加分等獎勵。而對學困生，只要做對基礎作業教師即可給予其滿分。通過測評系統，教師能夠準確判斷學生對數學學科各部分知識點的掌握情況，不但便于再次向學生推送“個性化習題”，還能對學生未來的學習策略提出針對性建議[3]。

2.5 實施效果

2.5.1 有效地提升了作業管理效率

首先，如圖4、圖5所示，測評系統的使用明顯提升了數學作業訓練量和學生的作業完成效率。其次，學生完成作業的效果得到了明顯的提升。為了解學生作業正確率的具體情況，我校采用隨機抽樣的方法，通過“問卷星”平臺對211 名中學生進行了調查。如圖6所示，有80.57%的學生認為利用測評系統布置數學分層作業后，作業的正確率較之前有所提高。

圖4 數學作業的數據統計

圖5 作業完成次數統計

2.5.2 有效地促進了分層教學

與傳統作業方式相比較，測評系統能夠幫助教師對學生數學作業的完成時間、正確率、訂正率等數據進行統計分析，幫助教師據此有效設計分層作業及實施分層走班教學。此外，測評系統還能提供記錄提交情況、成績曲線、個人知識樹掌握情況等數據報表，協助教師客觀看待學生的學習情況，動態地掌握學情。如圖7所示，據統計，通過分層作業和分層走班教學，學生數學作業的平均完成率可以達到99%，作業平均正確率可以超過80%，為我校開展個別化輔導、個性化作業設置，推動低層次的學生向高層次發展提供了有效的支撐。

圖7 數學作業分層教學實施效果圖

2.5.3 有效地減輕了師生負擔

通過測評系統進行作業批改后，系統能夠自動呈現每位學生的完對數、錯題數、得分率、完成率、訂正率等學情數據。教師可以根據學情報告選擇高頻錯題錄制解題過程“微課”并推送給學生，讓學生通過微課視頻查漏補缺。

此外，通過測評系統，教師能夠實時向學生發送定時定量作業，如每天布置作業和練習1 ～2 次，每次10 ～15 題等。據統計，在數學學科應用測評系統后，學生數學作業平均耗時在20 ～25 分鐘，作業效率明顯提升。基于大數據和人工智能技術的測評系統，不僅能夠幫助教師在作業布置、批改和講解等方面明察弱點，對癥下藥，還有效地縮短了學生完成作業的時間，切實減輕了師生過重的負擔。

3 結束語

數學作業管理一直以來都是中小學教師工作的焦點和困境，借助測評系統，學校初步實現了學生數學作業精準布置、批改與評價，為提高課堂教學效率提供了支撐，為落實減負增效提供了新的探究途徑。隨著我國信息科技的進步與發展，師生信息素養的提升，學校將繼續推進和完善測評系統在其他學科的應用，深入開展形式多樣的精準化教學研究，力爭站在新的高度，不斷探索精準教學的有效路徑。