無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)賦能BOPPPS模式的小學(xué)數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)踐研究

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A論文編號：1674—2117（2025）20—0078-04

）研究背景與意義

當(dāng)前，人工智能（AI）技術(shù)正在深刻改變社會(huì)生活，教育領(lǐng)域也迎來變革契機(jī)。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)的“講解—練習(xí)—答疑”模式已顯不足，存在效率低、趣味性差、個(gè)性化欠缺等問題。BOPPPS教學(xué)模式雖可以通過六個(gè)結(jié)構(gòu)化環(huán)節(jié)提升教學(xué)系統(tǒng)性和學(xué)生參與度，但仍面臨即時(shí)反饋滯后、學(xué)情數(shù)據(jù)顆粒度不足、個(gè)性化干預(yù)精準(zhǔn)度受限等實(shí)踐瓶頸。為此，筆者嘗試將無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)與BOPPPS模式深度融合，構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)新范式，旨在突破傳統(tǒng)教學(xué)端，提高教學(xué)的針對性和有效性。

BOPPPS教學(xué)模式

BOPPPS教學(xué)模式是一種以學(xué)生為中心，以目標(biāo)為導(dǎo)向，且強(qiáng)調(diào)互動(dòng)與反饋的創(chuàng)新教學(xué)模式。該模式圍繞導(dǎo)人（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）、后測（Post-assessment）及總結(jié)（Summary）這六大核心要素展開教學(xué)活動(dòng)，如表1所示。相較于其他教學(xué)模式，BOPPPS以其結(jié)構(gòu)緊湊、目標(biāo)明確、強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與及測評反饋的教學(xué)設(shè)計(jì)理念而獨(dú)具優(yōu)勢。作為一種強(qiáng)調(diào)教學(xué)互動(dòng)與即時(shí)反饋的教學(xué)模式，BOPPPS具有操作性強(qiáng)、目標(biāo)明確的特點(diǎn)。

無感知A數(shù)字課堂系統(tǒng)

無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是以無感方式推動(dòng)教學(xué)數(shù)字化與智能化。該系統(tǒng)可以精準(zhǔn)分析學(xué)情，提供個(gè)性化教學(xué)支持；營造自然的學(xué)習(xí)環(huán)境，避免技術(shù)干擾學(xué)生；最小化改變教師教學(xué)習(xí)慣，無縫融入日常教學(xué)流程。筆者所使用的教學(xué)系統(tǒng)采用“云-邊-端”一體化架構(gòu)，由AI數(shù)字云平臺(tái)、AI邊緣節(jié)點(diǎn)和智能終端構(gòu)成。該系統(tǒng)具備智能批改、學(xué)情分析、教學(xué)互動(dòng)功能。智能批改功能能夠自動(dòng)識(shí)別作業(yè)本、課教學(xué)流程（如圖2）。

表1

教學(xué)模式重構(gòu)

堂練習(xí)等書面圖文，并進(jìn)行批改。學(xué)情分析功能能夠根據(jù)學(xué)生的作業(yè)完成情況，即時(shí)生成班級整體的學(xué)情報(bào)告，以及每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)情報(bào)告。教學(xué)互動(dòng)功能能夠通過直播、飛拍、搶答、舉手自動(dòng)提交等互動(dòng)功能，增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)。

1.模式建構(gòu)基本思想

為解決BOPPPS模式存在的即時(shí)反饋滯后、學(xué)情數(shù)據(jù)顆粒度不足、個(gè)性化干預(yù)精準(zhǔn)度受限的問題，筆者將無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)（簡稱“系統(tǒng)”）賦能BOPPPS模式，構(gòu)建“雙循環(huán)驅(qū)動(dòng)”精準(zhǔn)教學(xué)模式，如圖1所示。該模式通過數(shù)字技術(shù)賦能突破傳統(tǒng)教學(xué)模式局限，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)課堂中“教學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性”與“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)靈活性”的辯證統(tǒng)一。

課前：教師利用系統(tǒng)布置預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成課前測。系統(tǒng)可以快速收集并分析學(xué)生的課前測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，以及可能存在的薄弱環(huán)節(jié)。基于這些數(shù)據(jù)，教師精心設(shè)計(jì)導(dǎo)入、目標(biāo)設(shè)定、參與式學(xué)習(xí)以及后測四個(gè)環(huán)節(jié)，確保教學(xué)起點(diǎn)與學(xué)生實(shí)際情況相符。

圖1

2.模式操作流程

系統(tǒng)賦能BOPPPS模式的精準(zhǔn)教學(xué)課堂，以學(xué)生為中心，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，將課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，形成一個(gè)閉環(huán)的

課中：根據(jù)系統(tǒng)收集的預(yù)習(xí)情況和課中的課堂練習(xí)情況，教師實(shí)時(shí)進(jìn)行針對性的講解和練習(xí)。在課堂教學(xué)實(shí)施階段，教師利用系統(tǒng)的直播功能，實(shí)時(shí)展示解題過程，讓學(xué)生更直觀地理解知識(shí)點(diǎn)；通過飛拍功能，快速捕捉學(xué)生小組合作、個(gè)人習(xí)題解答等學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)亮點(diǎn)、找出不足、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)班級內(nèi)的分享與交流；利用搶答功能，激發(fā)學(xué)生的積極性和參與感，使他們在競爭中加深對知識(shí)的理解。

圖2

課后：教師利用系統(tǒng)布置作業(yè)，在學(xué)生完成作業(yè)后，系統(tǒng)自動(dòng)批改并生成學(xué)情報(bào)告，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并進(jìn)行針對性輔導(dǎo)。

無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)賦能BOPPPS模式的精準(zhǔn)教學(xué)案例

下面，筆者以人教版六年級上冊《圓的周長與面積練習(xí)課》一課的教學(xué)為例，具體說明上述模式在教學(xué)中的應(yīng)用。

1.課前智能診斷與定向激活

前測（Pre-assessment）：為更精確地設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，筆者利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析功能，開展課前學(xué)情調(diào)查。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在面對圖形中陰影部分的周長和面積計(jì)算問題，以及解決實(shí)際生活中與圓的周長和面積相關(guān)的問題時(shí)，普遍感到力不從心，存在明顯的知識(shí)或技能短板。為此，筆者利用系統(tǒng)布置了針對性的預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生回顧并復(fù)習(xí)圓的周長和面積相關(guān)知識(shí)，同時(shí)，完成一系列練習(xí)題。系統(tǒng)可以對學(xué)生作業(yè)進(jìn)行智能批改，并生成詳細(xì)的課前測學(xué)情報(bào)告，為后續(xù)的教學(xué)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

導(dǎo)入（Bridge-in）：教師導(dǎo)入學(xué)生的課前測數(shù)據(jù)，并依據(jù)詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表所呈現(xiàn)的情況，精確地設(shè)定課程目標(biāo)，為即將開展的課堂教學(xué)做準(zhǔn)備。

目標(biāo)（Objective）：教學(xué)目標(biāo)在教學(xué)活動(dòng)中至關(guān)重要，它不僅是教學(xué)設(shè)計(jì)的起始點(diǎn)，更是評價(jià)教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要參考依據(jù)。為此，教師要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)與課堂活動(dòng)組織。

2.課中多維交互與動(dòng)態(tài)調(diào)適

學(xué)生參與學(xué)習(xí)（Participatorylearning）：讓學(xué)生更多地參與到教學(xué)活動(dòng)中來，是讓學(xué)生集中精神的關(guān)鍵，并且是極為有效的教學(xué)手段。在授課過程中，教師積極使用系統(tǒng)提供的“飛拍”“直播”“搶答”等多元化互動(dòng)功能，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在本課的教授過程中，筆者首先運(yùn)用對比教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生深入理解周長與面積的概念差異及相互聯(lián)系。隨后，布置相關(guān)練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立思考并完成。此時(shí)，借助系統(tǒng)的飛拍功能迅速收集學(xué)生的練習(xí)過程和練習(xí)結(jié)果，并從中挑選出具有代表性的正確和錯(cuò)誤答案進(jìn)行分析和講評。

為了引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義，凸顯數(shù)學(xué)的實(shí)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的求知欲，教師應(yīng)巧妙運(yùn)用學(xué)生熟悉的生活場景。例如，介紹蘇州園林中的獨(dú)特門洞設(shè)計(jì)——海棠門（如圖3），并通過播放蘇州園林?jǐn)?shù)字人解說小視頻來增加趣味性和直觀性。然后，通過生動(dòng)的描述和圖示

（海棠門由4個(gè)直徑均為1米的半圓組成），向?qū)W生提出一個(gè)實(shí)際問題：請計(jì)算這個(gè)門洞的周長和面積。

為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，教師還可組織學(xué)生開展小組合作交流活動(dòng)。在交流合作過程中，運(yùn)用系統(tǒng)的直播功能，呈現(xiàn)學(xué)生的實(shí)時(shí)解題過程，然后對此習(xí)題解答活動(dòng)進(jìn)行匯總講評。通過此環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)，不僅有效培養(yǎng)了學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且增強(qiáng)了教學(xué)過程的實(shí)用性和趣味性，提升了學(xué)生的課堂參與感。

后測（Post-assessment）：為了加深學(xué)生對圓的周長和面積的理解，并評估學(xué)生對這些知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，教師設(shè)計(jì)了對比性習(xí)題，旨在幫助學(xué)生清晰辨析圓周長與面積的概念內(nèi)涵及其量綱上的本質(zhì)差異，從而深刻理解二維空間度量（面積）與一維邊界度量（周長）的區(qū)別。同時(shí)，為了貼近學(xué)生生活情境，教師創(chuàng)設(shè)了運(yùn)動(dòng)場跑道的設(shè)計(jì)等習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生將圓的周長和面積的計(jì)算方法應(yīng)用于實(shí)際問題的解決，讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)在生活中的實(shí)用價(jià)值。

圖3

表2

在此過程中，教師利用系統(tǒng)的即時(shí)批改以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析功能，第一時(shí)間了解學(xué)生的參與度、理解程度等關(guān)鍵指標(biāo)，精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并基于數(shù)據(jù)反饋，靈活調(diào)整教學(xué)策略，以確保教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)際需求相契合。更為關(guān)鍵的是，教師能夠針對每位學(xué)生，特別是那些在特定知識(shí)點(diǎn)上掌握不夠牢固的學(xué)生，提供量身定制的個(gè)性化指導(dǎo)。

3.課后循證干預(yù)與迭代進(jìn)化

總結(jié)（Summary）：在完成課堂教學(xué)后，教師利用系統(tǒng)布置并批改課后鞏固作業(yè)。系統(tǒng)自動(dòng)收集學(xué)生作業(yè)并即時(shí)完成批改，迅速生成詳細(xì)的學(xué)情報(bào)告。根據(jù)系統(tǒng)提供的報(bào)告，教師可以全面評估本節(jié)課的教學(xué)效果，準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)成效及存在的具體問題。在此環(huán)節(jié)，教師結(jié)合系統(tǒng)智能數(shù)據(jù)分析反饋和自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對本節(jié)課的教學(xué)進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)，針對學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)提出改進(jìn)建議，為制訂后續(xù)的個(gè)性化課后輔導(dǎo)提供精準(zhǔn)有力的依據(jù)，并為下一輪教學(xué)策略的調(diào)整與優(yōu)化指明方向。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)效果分析

為了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，教師對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查、師生訪談和前測一后測成績分析。研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、課堂參與度及知識(shí)應(yīng)用能力均有提升，具體表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)班后測平均分較對照班高0.46分（滿分20分），盡管未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性 （P=0.082gt;0.05， ，但結(jié)合前測兩班無顯著差異 （P=0.845） 0.05）的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，表明系統(tǒng)干預(yù)呈現(xiàn)積極發(fā)展趨勢。

持續(xù)性教學(xué)成效動(dòng)態(tài)監(jiān)測

為了科學(xué)驗(yàn)證無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)賦能BOPPPS模式的持續(xù)性教學(xué)成效，筆者采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)，對實(shí)驗(yàn)組 （n=45） 與對照組（n=45 ）開展為期一學(xué)期的縱向追蹤。實(shí)驗(yàn)組采用“無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)+BOPPPS模式\"開展教學(xué)，對照組維持原有教學(xué)環(huán)境。一學(xué)期后，再次對實(shí)驗(yàn)班和對照班的數(shù)學(xué)期末檢測（滿分100分）進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，其結(jié)果如表2所示。由表可知，兩個(gè)班級顯著性 γ=0.040 （Sig值），小于0.05，表明兩個(gè)班之間存在顯著差異，且實(shí)驗(yàn)班均值高于對照班，證明采用無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)賦能BOPPPS模式進(jìn)行教學(xué)對提升小學(xué)生數(shù)學(xué)問題解決能力具有積極作用。

結(jié)論

無感知AI數(shù)字課堂系統(tǒng)為BOPPPS教學(xué)模式注人創(chuàng)新動(dòng)能。該融合模式整合了BOPPPS以學(xué)生為核心的教學(xué)理念與AI系統(tǒng)的實(shí)時(shí)學(xué)情分析能力，使精準(zhǔn)教學(xué)兼具細(xì)致性與靈活性，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)難以達(dá)成的動(dòng)態(tài)化、個(gè)性化教學(xué)效果。

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