智能教學軟件提升中學生數學學習能力研究

摘 ?要 各類智能教學軟件以其個性化交互學習、大數據分析等功能優勢，逐步影響著中學生的學習方式。分析在常態化學習過程及線上教學期間智能教學軟件的使用及普及情況，以及智能教學軟件用于中學數學學習的研究現狀，提出智能教學軟件提升中學生數學學習能力的建議。

關鍵詞 智能教學軟件;數學學習能力;互聯網+教育

中圖分類號：G434 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）19-0106-03

0 ?引言

教育部于2018年4月正式發布《教育信息化2.0行動計劃》，要求積極落實推進“互聯網+教育”，堅持信息技術深度融合師生教與學的核心理念。借助新技術新工具培養中學生的數學學習能力，已成為現階段中學生數學教育的重要目標。隨著信息化技術的發展和“互聯網+”時代的來臨，各類新型智能教學軟件層出不窮，它們具備個性化交互學習、大數據分析等多種功能，能夠很好地培養學生的邏輯思維和空間想象能力，增強學生學習數學的興趣，不僅給教師的教學帶來較大便利，更逐步改變著學生的學習方式。

1 ?核心概念界定

1.1 ?智能教學軟件

智能教學軟件指國內研發的以大數據+人工智能學習系統為核心的教學軟件或平臺，具備學習指導和練習檢測功能，能夠智能分析學生的學習行為數據，由算法構建知識點和能力的結構體系，根據其薄弱知識點推送合適的學習內容，優化中學生個性化學習的效果，促進學習效率和成績的穩步提升。目前主流的數學智能教學軟件主要有洋蔥數學、一起中學等。

1.2 ?數學學習能力

目前學術界暫沒有對數學學習能力進行統一定義，較為普遍的說法是在數學學習活動與學習過程中所體現出來的特殊能力。本文所指的數學學習能力是指中學生在教師的指導下，通過利用智能教學軟件進行有效學習，不斷探索與吸收數學基礎知識，掌握數學基本技能，完成數學學習過程，有效解決數學問題的能力。

2 ?智能教學軟件在中學數學學習中的使用情況

2.1 ?常態化學習過程中軟件使用率偏低

首先，當前絕大部分學校教室均已配套較為完善的教學設備，但教學軟件或平臺的使用率偏低。中學生常態化數學學習方式仍以傳統的紙筆作業和練習為載體，導致部分學生不重視課前預習，課中學習被動聽講、機械式地模仿，課后作業完成質量參差不齊，校對訂正不及時，學業成績的跟蹤反饋未能實現數據化，學習自主性、投入度較低。

其次，學生家庭普遍配有智能手機、平板及電腦等設備，支持安裝各類常用的數學智能教學軟件，但教師沒有專門推送軟件課程和習題，傳統的學習與作業方式也導致學生較少需要接觸智能教學軟件，使用時更缺乏專業的指引，最終無法發揮出教學軟件促進個性化學習的優勢，對學生數學學習能力的提升幫助甚微。

2.2 ?線上教學加速智能教學軟件普及

疫情期間的“停課不停學”行動，促使廣大師生改變了傳統教與學的方式，紛紛應用軟件和平臺開展線上教學，各類智能教學軟件的功能也因應師生的需求不斷進行改進更新，在線上教學過程中得到迅速普及，發揮了重要作用。據查詢，以洋蔥數學為例，目前全國學生用戶已達到4 600萬人，教師用戶達到300萬人。其中，廣東省學生用戶約有120萬人，教師用戶約有4萬人;廣州市學生用戶約有48萬人，教師用戶約有8 000人。以一起中學為例，廣東省學生用戶已達到83.4萬人，教師用戶達到5 300人;廣州市學生用戶約有23.4萬人，教師用戶約有1 600人。可見，接觸或已開始使用這些智能教學軟件的一線教師和學生已經達到一定的群體數量。

具體到廣州市，據問卷調查統計顯示[1]，師生在中學數學課前預習與前測、課堂教學與堂練、課后作業與后測各階段，使用頻率最高的兩款軟件分別是洋蔥數學和一起中學，各類占比如表1所示。由于洋蔥數學兼顧微課教學和練習測評功能，故在教學各階段都得到更多學生的青睞，使用占比達70%～80%，均大幅高于同階段一起中學的使用量;

在課前的使用量更達到80.63%，幾乎是一起中學的兩倍。而教師在課前和課中階段傾向于使用洋蔥數學的微課和達標小測進行教學，在課后傾向于使用一起中學布置作業和練習。

借助智能教學軟件，大部分師生順利完成線上教學任務，數學學習能力有了一定提升，涌現出一批信息化教學典型案例;但也有少部分師生不重視軟件應用，對智能設備管控不到位，教與學的效果大打折扣。此外，在回歸到線下教學后，智能教學軟件的關注度和使用率已有所下降，大部分師生又回到傳統的教學方式。

3 ?智能教學軟件用于中學數學學習研究現狀

研究現狀主要通過在各大權威期刊網站檢索獲知。以中國知網（CNKI）為主，選擇“主題”字段進行查詢（“主題”字段包括文獻篇名、摘要、關鍵詞以及正文主題相關特征詞，比單純檢索“篇名”等字段的覆蓋面更廣）。

3.1 ?中學數學學習的主要研究方向

中學數學學習是一個龐大的領域，對其研究的方向和內容十分繁多，僅從知網檢索已有近7700余項，在新教育形勢下出現的分層作業、微課融入學習等無疑是目前中學數學學習的研究熱點。對分層作業，知網檢索結果已超過200篇，并且數量呈逐年增多的趨勢，較有代表性的有孫歡歡的《教育公平視域下的分層作業及其實施》（被引次數34次）等。微課融入中學數學學習方面近幾年也新增了大量研究成果，較有代表性的有易發平的《初中數學微課的教學設計策略——以“翼學習”平臺微課資源建設為例》（被引次數30次）和賈婷婷的《微課促進初中生數學自主學習能力的研究》（被引次數10次）等。這些熱點問題與本文關注的方向、內容基本一致，采取的解決途徑和策略不同。

3.2 ?傳統教學軟件適用范圍具有一定局限性

從各大期刊網站檢索得知，關于教學軟件融入數學學習的國內外文獻數量較多，研究的深度和廣度較大，涵蓋不同學齡階段、幾何代數等方面。但部分研究理論性較強，提供實例較少，所涉及的如Mathematica等軟件工具更多是以數學實驗為基礎，在中學數學學習中使用的機會極少，也需要教師具備一定的基礎。對幾何畫板這類軟件聚焦在學生學習方面的國內外研究不多，較完整的有范文貴的《利用幾何畫板開展探究性數學學習的案例分析》（被引次數37次）和伍春蘭的《基于“幾何畫板”的中學數學課堂“探究學習”的實踐與探索》（被引次數28次）等，但限于幾何畫板適用的課程類型和幾何應用平臺，大多數研究只將其作為學習探究類工具，且研究成果已顯得陳舊呆板。

3.3 ?關于智能教學軟件融入中學數學學習的研究較少

對于幾類新型的基于“互聯網+大數據”的智能軟件，因為都是國內產品，所以國外沒有相關的研究文獻;在國內相關研究數量較少，個別只能算作普及軟件之用，部分屬于個案研究，通用性不強，暫未見具備一定專業水平和深度的研究文獻。以洋蔥數學為例，在知網檢索其應用于全學段數學學習的研究僅有61篇，較有代表性的有董雪的《基于情境學習理論的微課設計與教學應用研究》（被引次數19次），該文總結了洋蔥數學網站等微課資源的設計、應用及學習應遵循的一般原則。再以一起中學為例，在知網檢索其應用于全學段數學學習的研究僅有29篇，較有代表性和實用性的有郭琦的《在線作業平臺在小學數學教學中的實驗研究》（被引次數七次）。該文通過實驗得出班級學生使用一起中學平臺后學習成績有所提高的結論，并針對實驗過程中發現的問題提出一些建議。

可見，智能教學軟件用于中學數學學習的研究，與傳統軟件的研究相比具有更廣闊的前景和更實用的價值。但由于軟件在近幾年才出現并得到普及，已有的研究深廣度不足，研究領域仍有較大空白。一線教師和學生多數關注軟件的教學應用效果，無暇將經驗成果凝練提升，致使研究成果的轉化率和影響力偏低。

4 ?智能教學軟件提升中學生數學學習能力的研究

4.1 ?智能教學軟件提升中學生數學學習能力的現狀調查與分析

首先，在知網、萬方、維普等文獻平臺查閱智能教學軟件提升中學生數學學習能力的相關文獻資料，對軟件的類別與功能、數學學習內容及能力培養的差異進行分類統計，從研究的發表年度趨勢、主要主題分布、文獻來源分布、學科分布、作者分布、被引次數等角度作進一步分析。

其次，通過網絡和雜志等媒體，了解國內外相關領域的文獻研究現狀，及時掌握研究的發展趨勢。需要指出的是，被引量較高的其他文獻多數面向小學學段、英語學科，研究成果對中學數學學習研究亦具有一定的借鑒和補充作用。

最后，針對教師及學生群體，通過問卷調查、現場觀察、訪談等方法對實踐與研究狀況進行過程性跟蹤與分析，以了解教師的信息化教學情況，了解學生的學習興趣、數學思維、數學學習能力等的變化情況。

4.2 ?智能教學軟件提升中學生數學學習能力的途徑與策略研究

組織師生參與系統的智能教學軟件應用培訓，熟悉智能教學軟件在大數據反饋、個性化輔導等方面的功能特性及應用場景，如洋蔥數學的微課導學、精準糾學、學情跟蹤等功能，一起中學的試題智能推送、錯題歸檔、查缺補漏等功能。教師指導學生在教學的不同階段選用合適的軟件平臺進行個性化學習，培養和提升數學學習能力，在教與學的實踐研究中形成智能教學軟件提升中學生數學學習積極性、自主性、創新性以及解決問題的能力的途徑、方案及策略，通過示范課、講座交流、學業情況跟蹤等形式，呈現研究成果、推廣經驗、形成文獻資料。

4.3 ?智能教學軟件提升中學生數學學習能力的實施效果與評價方式

以師生課前發布預習、課堂實施教學以及布置作業練習等形式為主渠道實施研究，制定檢驗實施效果的評價方式。如大數據生成班級和個人學情報告，設計信息化教學專用的課堂活動觀察量表、學生行為觀察量表、學生學習情況測評量表等，使過程性評價實現智能、多元。通過相同學習內容在實驗班級與平行班級以及開展實驗前后的同一班級的學生群體的認可度、學習能力、學業成績等的變化對比，以驗證研究實施的全面性和有效性。基于教學與評價的效果，進一步開展以學生為主體的“教學評”一致性的實踐研究。

參考文獻

[1]蘇國東，吳海彬.新型教學軟件在初中數學教學中使用情況的調查分析：以廣州市老三區為例[J].數學學習與研究，2020（20）：55-57.