摘要:AI技术为再造学校作业流程、提升作业设计质量、减轻教师批改负担和提升作业效果提供了重要支持,促进了学校作业生态重构。通过充分挖掘和有效利用作业过程数据的价值,可以推动教学、教研和管理的数字化转型和工作创新,促进精准教学、精准教研和精准管理的实现。科学发挥先进技术的作用,还需要更新作业理念、完善学校管理机制、提升教师数字素养和完善相应支持服务。

　　关键词:AI技术  作业创新  数字化转型  中小学

　　作业是学校教育教学的重要活动,具有诊断、巩固、学情分析等多样化功能,不仅能够帮助学生巩固知识技能、发展问题解决能力、养成持之以恒态度、培养良好学习习惯、掌握科学学习方法,还能支持教师进行教学诊断和改进教学。随着“双减”政策的实施和国家教育数字化战略的推进,郑州市中原区以发展品质教育为导向,以AI技术促进作业创新、数据赋能师生减负增效为切入点,充分发挥大数据和人工智能等新一代信息技术的作用,推进中小学教育教学的数字化转型和智能升级,打造“学在中原”教育品牌,加快建设高质量区域教育体系。

　　一、AI技术支持下的中小学作业创新

　　“双减”政策实施以来,郑州市中原区锦绣小学以数学学科为试点,以作业设计和应用为抓手,将数字化、智能化技术运用于作业活动的整体规划和各实施环节,推动了学校作业流程再造、结构重组、生态重构,形成校本特色的高质量作业生态体系。

　　1.利用AI技术推动作业流程的数字化、智能化

　　通过人工智能技术与作业环节的深度融合,可以实现作业设计、作业评价、作业指导与作业管理的智能化、个性化、流程化。为了有效落实作业减负增效,锦绣小学坚持在不改变师生日常作业习惯的基础上,引入了智慧学习机、高速扫描仪等数据采集设备和高质量作业平台,大力开展AI高质量作业模式创新。如将纸质教辅材料电子化使作业题目属性标注更丰富;通过作业平台实现作业协同设计和类型创新,满足布置分层作业和个性化作业的需求;通过智能设备及时自动采集学生完成作业的各类过程性数据;利用智能批改自动完成作业批改和数据统计与学情分析,等等。

　　2.依托作业设计平台有效提升作业设计质量

　　在实际教学工作中,教师的单次作业设计活动包括作业题目设计和作业任务设计。其中,作业题目设计多为自编或改编作业习题的活动,结果是形成具有校本特征的作业习题资源。而作业任务设计是教师根据课程目标和学习目标需要,结合学生实际将若干作业习题组合在一起形成一份需要学生完成的作业任务。因此,锦绣小学将建设符合校情实际的高质量校本作业资源和规范的作业设计流程作为提升作业设计质量、构建品质作业设计体系的重要措施。通过高质量作业平台,将其他优质教辅资源、题库资源和原有校本作业资源进行整合,构建了贴合校情的校本作业资源库。同时,还依托平台的作业协同设计模块,以大单元课程教学设计为指导,组织教师完成单元作业整体设计与分工、单次作业任务设计和题目改编、作业质量讨论修改等全流程工作,形成“高质量设计—结构化沉淀—应用中优化—迭代再利用”的校本作业资源生态建设与使用流程。

　　3.智能批改技术帮助教师作业批改减负

　　批改作业是教师检验教学效果和学生学习效果的重要手段,通过作业批改,教师可以通过作业完成情况了解学生们的学习情况和存在的问题并进一步改进教学。长期以来,作业批改工作一直是教师每天投入时间和精力最多的工作之一。“双减”政策在强化教师作业批改职责的同时,也强调教师要“及时做好反馈,加强面批讲解,认真分析学情,做好答疑辅导”。为了将教师从机械重复的作业批改中解放出来,更好地发挥作业诊断、巩固、学情分析等功能,锦绣小学借助高速扫描仪、高拍仪等智能设备自动采集作业数据,通过作业平台智能批改功能自动完成作业批阅,使教师有更多的时间用来进行教学研究和教学创新,如分析作业学情、查看学生共性问题和个性差异、精准备授课和进行个别化辅导等。通过锦绣小学教师调查发现:在使用高质量作业系统之前,教师批改作业平均每天投入39.2分钟,相当于1堂课的时长;在引入智能批改技术后,教师仅需10分钟即可清晰、全面的了解学生作业完成情况。实践证明,作业批改全流程的数字化和智能化有效提升了教师工作效率,减轻了教师负担。

　　4.数据支持的精准辅导有效提升作业效果

　　辅导是作业活动流程的一个重要环节,可以帮助学生明确自己的问题并在教师支持下形成正确认知和实现知识掌握。传统教学环境下教师要同时面对几十名学生,难以对全部每一名学生的学习状况进行准确把握,也没有太多时间对每一名学生进行个性化辅导。依托智能数据采集设备和高质量作业系统,教师不仅有更多时间用于作业辅导和教学改进,而且还能够通过智能学情分析更精准把握学生实际开展精准辅导,提升学生学习效果。例如,教师针对共性错题进行课堂集中讲评辅导,根据不同层次学生的薄弱知识点设计分层作业引导学生进行补救性练习,根据学生差异生成学生个性化错题本让每位同学都可以聚焦错题和及时复习巩固,等等。在作业过程大数据的技术支持下,锦绣小学实现了以精准“加餐”替代题海“大锅饭”,作业减负增效取得显著效果。

　　二、利用作业数据创新教学模式,助力教师精准教学

　　随着人工智能和大数据等先进技术的飞速发展和在教育教学中的深入应用,教育教学不再仅仅依靠理念和经验来展开。锦绣小学以强化课堂教学“主阵地”、找准减负增质“突破点”为抓手,积极开展教学创新应用实践,着力打造高效品质课堂,探索出一套基于大量作业过程性数据的“课前精准备课-课堂有效授课-课后巩固拓展”的精准教学新模式。

　　1.课前:基于学情开展精准备课

　　课前教学设计是教师教学的一个重要环节,智能技术支持的作业资源推荐、数据统计与分析等为教师更好地掌握学生们的知识学习情况、存在的问题、学习能力水平等提供了重要参考。课前备课分三步进行:首先,教师依据班级基本学情,运用智慧作业系统推送的习题资源设计课前预习专项练习题进行课前诊断;其次,学生作答完毕,通过扫描仪等智能设备自动完成学生作业数据采集,并经过自动批改和智能分析生成课前学生专项练习完成情况报告;最后,教师根据学生们暴露出的薄弱问题和共性错题,有针对地设计课堂教学重难点和组织实施策略,完成高效精准备课。

　　2.课中:讲评辅导支持有效授课

　　课堂是教学的主阵地,也是锦绣小学领导和教师都非常关注的技术应用核心场景。针对高质量作业系统智能分析出来的班级高频错题和共性错题,教师在课堂教学时会进行集中精准讲评,以错题原题为参考向学生细致讲解题目考核点、解题思路和方式、错误原因等。有的教师会使用作业正确率排序功能选择错题降序排列,优先讲解学生整体掌握不太好的题目,从而提升课堂讲解的针对性。同时,教师还会引导学生从错误答案中分析不同的做题思路,开拓学生视野培养高阶思维能力。在完成原题精细讲解的基础上,对于较多学生没掌握的知识点,教师还会布置举一反三强化练习,引导学生在课堂完成知识内化和能力提升,让学生成为课堂的主体。

　　3.课后:个性化练习促进巩固拓展

　　为了保障作业减负增效效果,锦绣小学依据数学课程学习目标,设计了多层次学习目标和分层作业,其中需要所有学生都掌握的知识内容通过设计成基础性作业,在课堂教学中以诊断练习形式来布置和完成,这样可以确保基本教学目标的达成。而课后作业的目的和功能就是针对学生差异布置个性化作业,帮助每一名学生都能够通过课后练习活动巩固和拓展所学知识。教师通过高质量作业系统,可以方便地汇总学生错题,为学生定制个性错题本,让学生在周末等空闲时间进行错题加强练习,以此来巩固学生个性薄弱知识点。同时,教师还在课后对整体作业得分率较低的学生和得分率波动较大的学生予以专门关注,进行针对性辅导。

　　三、通过作业数据挖掘教学问题,推动学科精准教研

　　中原区教育局高度重视学校教研,积极推进“区域联动、上下协同”的教研机制建设,鼓励学校开展教研模式创新。锦绣小学把作业设计与实施作为教研工作重点,借助人工智能技术进行学情统计分析,提升作业反馈评价功能,积极开展基于大数据的精准教研模式探索实践。

　　1.共性错题分析支持教学问题挖掘

　　高质量作业系统能够通过作业任务正确率自动定位年级、班级共性错题,能够根据学生的作答情况自动聚合高频错误作答题目和进行错因归类,为数据驱动科学教研创造了良好条件。学科组长可以通过高质量作业平台,筛选年级学科阶段性高频共性错题,进行错题的归因分析,并在学科教研会上进行专项讨论,探讨原因及解决对策。例如,根据错题库统计,三年级数学9月积累共性错题约150题,年级正确率低于60%的题目,约20题。在学科组的组织下,各授课教师结合班级作答情况对不同错题进行了归因分析,最终发现错因主要集中在以下方面:第一,概念不清、知识掌握不牢;第二,审题不清、不会分析、无从下手;第三,作业习惯较差,书写不规范,漏答句、漏单位、数字抄写错误等。就此,在学科教研会进行了“共性错题归因分析与练习设计”专项讨论,不同班级授课教师从教学策略、教学方式,学生的学习兴趣、能力、思维品质等方面探讨对策,并根据错题库的数据进行错题再练的专题作业设计。

　　2.错因整合诊断支持精准寻策

　　高质量作业系统的智能批改功能能够自动为教师提供作业错题原因分析和归类。以此为基础,方便教师进一步快速、准确诊断学生学习学情、明确问题和寻找针对性策略。以三年级(5)班数学“第二单元过关评测”为例,以系统提供的作业学情报告为参考,教师根据作业任务中单题正确率统计,通过“正确率升序”快速定位到正确率较低的题目,发现5.1、4.5、1.7、1.6、4.4、4.1、2.1七道题得分率低于70%,从而明确了班级学生需要解决的问题。通过学科组教师们的集体讨论分析,发现学生错题原因在于:学生对于千以内数的数位、用计数器表示数、解决实际问题等知识点的掌握相对来说比较薄弱,并建议该教师针对以上共性错题和薄弱知识点在课堂上进行精细讲解,并设计一些专项巩固练习以保证学生们最终能够较好地掌握相关知识。

　　3.精准定位薄弱知识点,共同探讨补偿对策

　　高质量作业系统提供了大量的作业学情数据,为教师了解学生、反思作业和改进教学提供了重要参考。许多教师会定期在系统平台上查看一段时间以来学生作业数据的变化情况—如每周作业数据的线性分析等,从而了解学生近期知识点的掌握情况。当发现作业统计数据存在明显异常时,可以快速定位到相关作业任务和作业习题处,从而精准发现该班学生需要解决的问题或薄弱知识点。如果教师独自无法很好解决发现的问题,就会提交到学科教研会上进行专题集中讨论,协同分析针对薄弱知识点的补偿对策。有时候也会针对某些较为典型的问题,在教研会上请教师进行问题分析与应对的案例演示与经验分享。通过这种方式能够高效解决班级阶段性薄弱点,并且积累学科组教师对高频薄弱知识点的认知和提升对应教学对策,促进集体协同教研共同成长。

　　四、基于作业数据开展过程监测,助力学校精准管理

　　为有效落实“双减”提高作业减负增效,锦绣小学将作业活动纳入学校重点工作范围加强管理。依托AI技术和信息化作业平台,有效创新作业管理手段、流程和模式,方便管理者及时了解校本作业资源建设情况、日常作业活动组织开展情况、教师教学进度、学情变化等,科学进行作业质量与效果的评价与管理,并进一步统筹和优化学校相关教育教学工作,初步形成“教学进度管理—作业负担预警—作业设计优化—减负提质增效”数字化管理闭环。

　　1.资源建设管理

　　每一道自编题、每一套试卷都是教师智慧的结晶,伴随着辛勤劳动和付出。在校本资源建设过程中,学校主管领导通过平台“数据看板”能够及时掌握校本资源的建设类型和数量、不同教师的资源建设贡献度、各类资源的使用情况等,方便及时进行资源建设进度的跟进和资源使用问题的发现并快速解决。同时,学校还制定了作业资源建设激励制度,依据资源建设贡献度和资源使用情况对表现较好的教师予以相应奖励,形成良性可持续的校本作业资源建设机制。

　　2.作业活动管理

　　作业活动产生的各类数据,体现了教师设计作业和组织作业活动的行为特征,为锦绣小学加强作业管理提供了有效抓手。在日常作业管理过程中,主管副校长通过数据有效掌握老师作业布置、批改、讲评情况和学生作业提交、正确率、订正情况,以及学生作业题量、时长与正确率等情况。发现其中存在的教学进度不一致、作业设计不合理、作业正确率较低、班级差异明显等情况,会及时督促年级主任和学科组长跟进相应教师的教学工作和作业工作,对异常情况及时进行纠偏。同时,学科组长也会经常通过平台来了解相关教师的作业活动数据,关注那些较为突出的年级共性问题,并组织开展集体教研以分析问题和研究形成解决策略。另外,疫情居家学习期间,锦绣小学还组织了“空中作业”,通过微信家长端小程序完成学生居家学习作业的发布、反馈与举一反三练习的推送,使家长及时了解学生学习状态,有效减轻了家长负担与焦虑,促进家校协同育人。

　　3.作业质量与效果管理

　　为保证作业质量和效果,锦绣小学建立了学科组长牵头统领作业质量管理工作机制,依托技术平台打造作业设计“三级联合体”。以大单元教学理论为指导,从单元作业整体规划入手,将作业设计工作分为三个步骤,通过合理分工、逐层审核方式实施作业协同设计机制。第一步,由学科组长组织主题教研,根据单元整体教学目标确定作业设计目标,例如作业的重难点分配、题量等,随后组织单元作业设计,学科小组内部完成初步审核,并组织优化改进;第二步,学校教学领导和各教研组长开展二次评审;第三步,评审意见给到学科组,组织二次优化,学校教学领导和各教研组长组织二次审核定稿后投入使用。与传统作业设计相比,在信息化平台支持下,协同设计工作变革更加快捷和方便,而作业质量智能分析与调整功能也使得老师们设计作业有了科学参考,效果更有保障。

　　五、总结与思考

　　近年来,郑州市中原区教育局以“落实双减、提质增效”为目标,以先行示范校常态化应用为基础,大力推进信息技术与教育教学深度融合,积极探索学校教育数字化转型的操作模式和实施路径。通过锦绣小学实践探索发现,无论是作业创新还是学校数字化转型都是一项复杂的系统工程,除了合理应用先进技术作用为学校教育教学科学赋能,还需要及时更新作业理念、完善学校管理机制、提升教师数字素养和完善相应支持服务。

　　1.理念创新是学校作业数字化的先导

　　更新理念、转变观念,将信息技术与基于作业的教育教学相融合,是学校作业数字化转型的先导。锦绣小学以项目制的方式进行工作推进,以构建“校本特色高质量作业生态体系”为共同目标,确定了“整体规划、试点先行、研训结合、创新应用、定时反馈、动态调控,及时沉淀、渐成体系、全面发展、形成特色”的方式推动学校基于信息技术平台的数字化转型工作。目前,锦绣小学已实现了作业设计校本化,实现了作业建设的全流程数字化构建,初步完成了校本作业的设计流程的重构,沉淀出了高质量的动态校本作业库、试题库、试卷库,实现了利用作业数据开展日常精准教学。

　　2.管理机制创新是提升工作效能的突破口

　　建立专项工作机制,以实现职能前移,管理重心下移的管理形式,是充分发挥教师主动性,提升学校工作效能的重要保障。锦绣小学成立了以校长为组长的作业信息化建设专项领导小组,校领导班子成员依据校本实际共同制定项目推进目标和整体实施方案,然后在教学副校长的带领下,教导处、年级组长和一线任课教师共同商定项目推进计划和实施细则,并建立例会制度,每双周固定时间进行工作交流与问题探讨。同时,还以项目制的形式将校本作业建设助推课堂教学变革的各项工作与学校教研、科研、教师培训等活动有机结合,每个教研组以教科研小微课题的方式共同推进,及时开展作业生态建设研究,并依据数据开展学情分析、课后精准讲评提升和个性化辅导等环节中存在的问题。

　　3.数字素养提升是教师工作开展的关键

　　提升师生数字素养不仅是培养数字时代合格公民的必然要求,也是推进教育数字化转型的关键所在。在推动学校作业数字化进程中不断提升教师的数字素养提升也是确保工作开展顺利的关键一环。锦绣小学始终将教师信息技术融合应用于教育教学作为学校的常态化工作,按学科组开展信息化教学研讨和交流,建立“校企联合教研”的模式,开展平台学科深度融合应用的研修活动。并以活动为牵引,“以研促教,以研促用”,通过研习讨论优化模式,通过比赛实践验证模式,将有效的创新应用范式在全校进行推广、复制,形成学校的教学特色并汇聚典型案例、优质成果,汇编成册,总结经验,分享推广。

　　4.支持服务是作业创新成效的重要保障

　　学校教育数字化转型是一项系统工程,高质量作业建设和常态化应用离不开多方协同不断完善相关支持服务。一是资源支持。丰富的优质校本作业资源库是高质量作业常态化应用的前提,锦绣小学除了整合第三方优质教辅资源、题库资源之外,还重点通过激励机制形成内部可持续的校本作业资源建设机制。二是技术支持。以人工智能、大数据为代表的新技术,促进了作业数字化过程中的数据挖掘、分析、利用和各类智能化教育服务的实现,让大规模化的因材施教成为了可能。三是服务支持。推进作业数字化应用与创新中,学校需要加强与企业的联动,依靠企业专业化的运营服务,共同制定策略整体推进高质量作业的应用。

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