数字赋能：数学“智慧作业”的创新实践

江苏省无锡市塔影中心小学 孙 敏

江苏省无锡市塔影中心小学 赵佳妮

“双减”背景下，以“题海战术”为代表的传统作业方式已无法实现“减负增效”的目标，如何破解这一难题是学校提升教学质量所必须面对的现实挑战。随着新一轮科技革命的深入推进，数字技术愈发成为驱动人类思维方式、运作模式发生根本性变化的引领力量，也为教学创新路径、提升质量提供了更好的机遇。学校数学组利用智能化平台多维立体助力作业的资源开发、设计布置、过程管理、评价反馈，建构数字赋能作业的管理新样态。

AI技术支持下的数学智慧作业是在“核心素养”理念的指导下，不改变师生使用传统纸笔完成作答批改的习惯，借助智能化系统，利用图像识别、光学字符识别、图像分割、图像搜索、大规模题库检索、大规模深度学习模型部署等技术，提供海量的教学资源，进行各类题型的智能识别批改和作业过程数据的采集与分析，为教师的教和学生的学提供科学参考，助力学校以作业“智治”突破“双减”难题。

下面笔者结合教学实践，简要阐述数学“智慧作业”在出题、批改、反馈、推送资源、过程管理等方面的创新实践。

一、智慧出题：多重资源的有效利用

学校AI校本作业库题目的来源主要有三条路径：一是由“AI智慧作业系统”提供自带的精标题库，里面有丰富的作业资源，并借助AI试题标引技术，将题目从学科纲目、章节、知识点、内容类别、学习目标、学科能力、学习水平、题型、难度、预计作答时长、学科核心素养等方面进行标注并贴上标签，方便教师选用；二是由区域平台提供资源，“AI智慧作业系统”和学校所在区域“梁溪名师在线”进行无缝对接，“梁溪名师在线”平台上汇集全区骨干教师智慧定制的原创题可以自动导入系统，充实校本作业资源库。同时系统还自动汇总区域热搜题，便于教师了解当前区域的学科发展动向；三是由学校备课组教师结合多年的资料积累，根据班级实际情况和学生认知基础，依据教学目标和计划，精心挑选或设计分层作业、弹性作业、探究性作业或长程作业，并由后台录入系统，保障校本“AI智慧作业资源库”的品质。

教师使用作业资源库出题时，对作业内容进行过程性设计、分解型设计和情境类设计，并根据需求选择题目加入“作业篮”中，题库便能快速组卷，一份适合课标又贴合学情的A4纸张大小的高质量作业单便应运而生。以五年级数学“分数的大小比较”一课为例，笔者将作业单分为课前预学、课中研学、课后拓学三个部分。课前预学部分立足基础，以巩固基本知识、基本技能为主，激活学生学习新知的生长点。课中研学部分关注“如何比较出异分母分数的大小”这个核心问题，设计可操作的探究性题目，搭建思维支架，提供活动指南，让学生经历学的思考，让学习留下学的痕迹。课后拓学部分根据不同层次学生的学习现状，设计不同梯度、不同功能的一星、二星及三星难度的分层作业和弹性作业，既关注作业设计的基础性、平衡性，又注重作业设计的层次性、拓展性，使不同水平层次的学生都能找到自己的作业定位，减轻了学生的学习负担，提高了作业的实效。

二、智慧批改：人机交替的灵活互换

学校的“智慧作业单”保留了传统纸质作业的答题习惯，学生答题仍在纸上书写，使阅读更加舒适，还能起到保护视力的作用。唯一变化的是每个学生的作业单都有特定的二维码，便于机器对号入座。作业批改使用的是高速扫描仪和留痕打印机等智能设备，批改快速，同步留痕。系统支持先批后扫、智能批改两种模式，教师可以自动切换人工批改和智能批改，那些客观性、有标准答案的题目会由系统自动生成批改结果；那些主观性的、答案不唯一或有多种解法的题目，可以采用先批后扫或等自动批改后切换人工复合的方式来提高批改的正确率。当批到错误的题目时，留痕打印机还会提示是“过程错误”还是“答案错误”，或是“多问未答全”“漏写解”等，有助于教师和学生快速找到错误原因。智能化平台助力作业批阅速度全面提高，减轻了教师重复批改、搜集整理数据的繁重负担，大大提高了教学效率，也为教师思考如何进行作业讲评留有更多的时间和空间。

三、智慧反馈：基于数据的精准导航

平台对作业进行批阅后，全方位动态采集各种数据，自动汇总答题情况，依托智能算法，深度发掘数据关联，多方面建构分析模型，对学生学情落实进行精准研判，并生成整体的学情报告，使教师能及时、精准地掌握班级学生真实的学习情况，发现学生作业中出现的问题、障碍、困惑、盲点、疑点等，助力教师对学生的错题类型、成因、改进措施等情况进行整理、分析、归纳和总结，适时调整教学策略，为完善学生的作业指明方向。在作业讲评时，教室智慧白板可以连通“AI智慧作业平台”，作业的题目内容、批改数据、答题情况一目了然，方便教师讲评和选取作业样本进行展示。同时，学情数据的精准导航可以帮助教师将主观的经验判断与客观的学情统计相结合，以学定教，使教学更有针对性和有效性。如在教学五年级“通分”一课时，平台显示本次作业有8人未及时完成，交作业的34人中有16人获得优秀，有12人获得良好，剩下的6人不合格，点击“等次”还能显示出对应的学生。同时，系统还显示“分数的意义和读写”“分数大小的比较”这些知识点错题数较多，教师在讲评时，可以有方向性地逐一拆解作业难题、突破学习难点。

四、智慧推送：个体差异的及时关注

平台以每一个学生个体为单位，收集日常纸质作业数据，将学生每次的作业“建档立卡”，构建知识图谱，生成可视化报表，形成“作业档案袋”。教师、家长和学生在电脑端或手机小程序中能及时查看学生的错题本和“一生一策”的学业诊断报告。诊断个性化报告包括优势知识点和短板知识点概览以及几何直观、推理意识、模型意识等数学核心素养的表现情况，反映学生在知识、能力、素养方面的优势和不足。通过沉淀的学生学习数据，系统可以精准地定位出学生的知识薄弱点，通过“举一反三”功能匹配并推送最合适该学生的个性化习题，为学生提供符合个体特征和应用能力差异的个性化学习支持服务，规避了“题海战术”重复、机械、无效的试题训练，从而有效地减轻学习负担。同时，教师依托报告，还可以及时调整学习计划和教学方案，快捷地为学生查漏补缺，实现课堂群体化教学与课后个性化辅导的有机融合。

五、智慧管理：“智慧”作业的全新样态

“智慧作业”依托采集到的作业大数据，可以助力一线教育教学，开启“作业”管理的新时代。首先，“智慧作业”推动课堂，优化教师教学模式。利用“量表评分+AI分析”的数据支持性功能，让教师在教学中逐渐形成数据意识，打破传统教学模式，由经验型向科研型转变。教师依据数据可以反观自己的教学，反思成功和失败背后的原因，及时调整教学目标、教学内容、教学活动、教学策略等，从而进一步深化新课改项目。其次，“智慧作业”可以推动管理，优化作业管理模式。AI智慧作业系统，能汇总学科作业布置题量、难度系数、答题情况等数据，并进行实时更新与展示，学校管理层通过查看后台数据访问，回溯、分析各班作业内容形式、数量、质量、评价方式、效率效果等，对各班作业总量和教师的教育水平现状有更加全面的评估，切实做到作业数量、质量上的“可视”和及时跟进，从而确保作业布置的科学性、规范性和教学质量的全面提升。最后，“智慧作业”可以推动教研，优化校本教研模式。高效的智能分析同时赋能精准教研，它为校本教研的选题、研究提供了科学的依据，为开展精准教学诊断、精准定位教学水平提供技术支持，从而让研究有“据”可依、有“迹”可循。

教育部部长怀进鹏在世界数字教育大会上的演讲中指出，数字技术是提高教育质量的阶梯。它能够在个性化地学、差异化地教、科学化地评等各方面发挥独特的优势。学校将进一步探索通过AI赋能超越传统纸笔作业的机制、方法和路径，强化数字技术与教育的共生互融，促进教学模式创新，实现基于优质数字资源赋能作业的教学常态化。