智能教学软件提升中学生数学学习能力研究

摘  要 各类智能教学软件以其个性化交互学习、大数据分析等功能优势，逐步影响着中学生的学习方式。分析在常态化学习过程及线上教学期间智能教学软件的使用及普及情况，以及智能教学软件用于中学数学学习的研究现状，提出智能教学软件提升中学生数学学习能力的建议。

关键词 智能教学软件;数学学习能力;互联网+教育

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）19-0106-03

0  引言

教育部于2018年4月正式发布《教育信息化2.0行动计划》，要求积极落实推进“互联网+教育”，坚持信息技术深度融合师生教与学的核心理念。借助新技术新工具培養中学生的数学学习能力，已成为现阶段中学生数学教育的重要目标。随着信息化技术的发展和“互联网+”时代的来临，各类新型智能教学软件层出不穷，它们具备个性化交互学习、大数据分析等多种功能，能够很好地培养学生的逻辑思维和空间想象能力，增强学生学习数学的兴趣，不仅给教师的教学带来较大便利，更逐步改变着学生的学习方式。

1  核心概念界定

1.1  智能教学软件

智能教学软件指国内研发的以大数据+人工智能学习系统为核心的教学软件或平台，具备学习指导和练习检测功能，能够智能分析学生的学习行为数据，由算法构建知识点和能力的结构体系，根据其薄弱知识点推送合适的学习内容，优化中学生个性化学习的效果，促进学习效率和成绩的稳步提升。目前主流的数学智能教学软件主要有洋葱数学、一起中学等。

1.2  数学学习能力

目前学术界暂没有对数学学习能力进行统一定义，较为普遍的说法是在数学学习活动与学习过程中所体现出来的特殊能力。本文所指的数学学习能力是指中学生在教师的指导下，通过利用智能教学软件进行有效学习，不断探索与吸收数学基础知识，掌握数学基本技能，完成数学学习过程，有效解决数学问题的能力。

2  智能教学软件在中学数学学习中的使用情况

2.1  常态化学习过程中软件使用率偏低

首先，当前绝大部分学校教室均已配套较为完善的教学设备，但教学软件或平台的使用率偏低。中学生常态化数学学习方式仍以传统的纸笔作业和练习为载体，导致部分学生不重视课前预习，课中学习被动听讲、机械式地模仿，课后作业完成质量参差不齐，校对订正不及时，学业成绩的跟踪反馈未能实现数据化，学习自主性、投入度较低。

其次，学生家庭普遍配有智能手机、平板及电脑等设备，支持安装各类常用的数学智能教学软件，但教师没有专门推送软件课程和习题，传统的学习与作业方式也导致学生较少需要接触智能教学软件，使用时更缺乏专业的指引，最终无法发挥出教学软件促进个性化学习的优势，对学生数学学习能力的提升帮助甚微。

2.2  线上教学加速智能教学软件普及

疫情期间的“停课不停学”行动，促使广大师生改变了传统教与学的方式，纷纷应用软件和平台开展线上教学，各类智能教学软件的功能也因应师生的需求不断进行改进更新，在线上教学过程中得到迅速普及，发挥了重要作用。据查询，以洋葱数学为例，目前全国学生用户已达到4 600万人，教师用户达到300万人。其中，广东省学生用户约有120万人，教师用户约有4万人;广州市学生用户约有48万人，教师用户约有8 000人。以一起中学为例，广东省学生用户已达到83.4万人，教师用户达到5 300人;广州市学生用户约有23.4万人，教师用户约有1 600人。可见，接触或已开始使用这些智能教学软件的一线教师和学生已经达到一定的群体数量。

具体到广州市，据问卷调查统计显示[1]，师生在中学数学课前预习与前测、课堂教学与堂练、课后作业与后测各阶段，使用频率最高的两款软件分别是洋葱数学和一起中学，各类占比如表1所示。由于洋葱数学兼顾微课教学和练习测评功能，故在教学各阶段都得到更多学生的青睐，使用占比达70%～80%，均大幅高于同阶段一起中学的使用量;

在课前的使用量更达到80.63%，几乎是一起中学的两倍。而教师在课前和课中阶段倾向于使用洋葱数学的微课和达标小测进行教学，在课后倾向于使用一起中学布置作业和练习。

借助智能教学软件，大部分师生顺利完成线上教学任务，数学学习能力有了一定提升，涌现出一批信息化教学典型案例;但也有少部分师生不重视软件应用，对智能设备管控不到位，教与学的效果大打折扣。此外，在回归到线下教学后，智能教学软件的关注度和使用率已有所下降，大部分师生又回到传统的教学方式。

3  智能教学软件用于中学数学学习研究现状

研究现状主要通过在各大权威期刊网站检索获知。以中国知网（CNKI）为主，选择“主题”字段进行查询（“主题”字段包括文献篇名、摘要、关键词以及正文主题相关特征词，比单纯检索“篇名”等字段的覆盖面更广）。

3.1  中学数学学习的主要研究方向

中学数学学习是一个庞大的领域，对其研究的方向和内容十分繁多，仅从知网检索已有近7700余项，在新教育形势下出现的分层作业、微课融入学习等无疑是目前中学数学学习的研究热点。对分层作业，知网检索结果已超过200篇，并且数量呈逐年增多的趋势，较有代表性的有孙欢欢的《教育公平视域下的分层作业及其实施》（被引次数34次）等。微课融入中学数学学习方面近几年也新增了大量研究成果，较有代表性的有易发平的《初中数学微课的教学设计策略——以“翼学习”平台微课资源建设为例》（被引次数30次）和贾婷婷的《微课促进初中生数学自主学习能力的研究》（被引次数10次）等。这些热点问题与本文关注的方向、内容基本一致，采取的解决途径和策略不同。

3.2  传统教学软件适用范围具有一定局限性

从各大期刊网站检索得知，关于教学软件融入数学学习的国内外文献数量较多，研究的深度和广度较大，涵盖不同学龄阶段、几何代数等方面。但部分研究理论性较强，提供实例较少，所涉及的如Mathematica等软件工具更多是以数学实验为基础，在中学数学学习中使用的机会极少，也需要教师具备一定的基础。对几何画板这类软件聚焦在学生学习方面的国内外研究不多，较完整的有范文贵的《利用几何画板开展探究性数学学习的案例分析》（被引次数37次）和伍春兰的《基于“几何画板”的中学数学课堂“探究学习”的实践与探索》（被引次数28次）等，但限于几何画板适用的课程类型和几何应用平台，大多数研究只将其作为学习探究类工具，且研究成果已显得陈旧呆板。

3.3  关于智能教学软件融入中学数学学习的研究较少

对于几类新型的基于“互联网+大数据”的智能软件，因为都是国内产品，所以国外没有相关的研究文献;在国内相关研究数量较少，个别只能算作普及软件之用，部分属于个案研究，通用性不强，暂未见具备一定专业水平和深度的研究文献。以洋葱数学为例，在知网检索其应用于全学段数学学习的研究仅有61篇，较有代表性的有董雪的《基于情境学习理论的微课设计与教学应用研究》（被引次数19次），该文总结了洋葱数学网站等微课资源的设计、应用及学习应遵循的一般原则。再以一起中学为例，在知网检索其应用于全学段数学学习的研究仅有29篇，较有代表性和实用性的有郭琦的《在线作业平台在小学数学教学中的实验研究》（被引次数七次）。该文通过实验得出班级学生使用一起中学平台后学习成绩有所提高的结论，并针对实验过程中发现的问题提出一些建议。

可见，智能教学软件用于中学数学学习的研究，与传统软件的研究相比具有更广阔的前景和更实用的价值。但由于软件在近几年才出现并得到普及，已有的研究深广度不足，研究领域仍有较大空白。一线教师和学生多数关注软件的教学应用效果，无暇将经验成果凝练提升，致使研究成果的转化率和影响力偏低。

4  智能教学软件提升中学生数学学习能力的研究

4.1  智能教学软件提升中学生数学学习能力的现状调查与分析

首先，在知网、万方、维普等文献平台查阅智能教学软件提升中学生数学学习能力的相关文献资料，对软件的类别与功能、数学学习内容及能力培养的差异进行分类统计，从研究的发表年度趋势、主要主题分布、文献来源分布、学科分布、作者分布、被引次数等角度作进一步分析。

其次，通过网络和杂志等媒体，了解国内外相关领域的文献研究现状，及时掌握研究的发展趋势。需要指出的是，被引量較高的其他文献多数面向小学学段、英语学科，研究成果对中学数学学习研究亦具有一定的借鉴和补充作用。

最后，针对教师及学生群体，通过问卷调查、现场观察、访谈等方法对实践与研究状况进行过程性跟踪与分析，以了解教师的信息化教学情况，了解学生的学习兴趣、数学思维、数学学习能力等的变化情况。

4.2  智能教学软件提升中学生数学学习能力的途径与策略研究

组织师生参与系统的智能教学软件应用培训，熟悉智能教学软件在大数据反馈、个性化辅导等方面的功能特性及应用场景，如洋葱数学的微课导学、精准纠学、学情跟踪等功能，一起中学的试题智能推送、错题归档、查缺补漏等功能。教师指导学生在教学的不同阶段选用合适的软件平台进行个性化学习，培养和提升数学学习能力，在教与学的实践研究中形成智能教学软件提升中学生数学学习积极性、自主性、创新性以及解决问题的能力的途径、方案及策略，通过示范课、讲座交流、学业情况跟踪等形式，呈现研究成果、推广经验、形成文献资料。

4.3  智能教学软件提升中学生数学学习能力的实施效果与评价方式

以师生课前发布预习、课堂实施教学以及布置作业练习等形式为主渠道实施研究，制定检验实施效果的评价方式。如大数据生成班级和个人学情报告，设计信息化教学专用的课堂活动观察量表、学生行为观察量表、学生学习情况测评量表等，使过程性评价实现智能、多元。通过相同学习内容在实验班级与平行班级以及开展实验前后的同一班级的学生群体的认可度、学习能力、学业成绩等的变化对比，以验证研究实施的全面性和有效性。基于教学与评价的效果，进一步开展以学生为主体的“教学评”一致性的实践研究。

参考文献

[1]苏国东，吴海彬.新型教学软件在初中数学教学中使用情况的调查分析：以广州市老三区为例[J].数学学习与研究，2020（20）：55-57.