基于知識結(jié)構(gòu)的高中數(shù)學智能診斷系統(tǒng)的建構(gòu)與應用

高大佩

【摘要】在教學優(yōu)化的過程中，教師要給學生更多的自主空間，鍛煉學生的學習能力，為了讓學生在自主認知的過程中精準找到自我學習中存在的問題，教師可以在數(shù)學教學的時候基于學生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)設計出數(shù)學智能診斷系統(tǒng)，引導學生通過系統(tǒng)分析的結(jié)果對當前的學習問題進行深度的認知。數(shù)學智能診斷系統(tǒng)的認知可以將學生當前的學習現(xiàn)狀以可視化的形式呈現(xiàn)出來，為學生輸出學習診斷，以此來提高學生的自主學習效率，符合學生對于個性化學習的需求。

【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學;知識結(jié)構(gòu);智能診斷系統(tǒng);構(gòu)建

在數(shù)學教學的過程中，教師要尊重學生的主體地位，強調(diào)培養(yǎng)學生的自主學習能力，教師要給學生一定的自由空間去探究和理解所學的知識。在高中數(shù)學教學引導的過程中，教師往往使用題海戰(zhàn)術(shù)的方式培養(yǎng)學生熟練掌握解題技巧，教師對學生缺少個性化的指導。運用智能診斷系統(tǒng)給學生輸出更多的學習信息，讓學生深刻了解當前的學習現(xiàn)狀，基于現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)來提升和優(yōu)化當前的數(shù)學學習。

一、當前高中數(shù)學教學中存在的教學問題

在新課程教學改革的背景下，傳統(tǒng)的數(shù)學教學模式已經(jīng)無法適用全新的教學理念，傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)術(shù)的方式雖然可以引導學生積攢解題的技巧和經(jīng)驗，但是無法鍛煉和提高學生的自主學習能力，學生對于數(shù)學學科的學習興趣普遍不高。在面對數(shù)學問題的時候，學生缺少自主學習的能力，對于教師的依賴性較強。

在以往的題海戰(zhàn)術(shù)教學模式中，學生盲目練習，重復性較強，時間消耗較多學習效率卻無法得到對應的提高。教師面臨的學生眾多，無法對學生存在的問題進行有效的指導，使得數(shù)學教學的質(zhì)量無法得到保障。對于學生來說，學生缺少自主學習和成長的能力，僅從自己的數(shù)學考試分數(shù)中無法了解自己當前學習中存在的問題，很難對當前學習問題的深層次原因進行研究。高中生缺少自我學習的認知和診斷，使得高中數(shù)學智能診斷系統(tǒng)的開發(fā)非常有必要。

在數(shù)學知識架構(gòu)分析以及搭建的過程中，教師要對學生的學習現(xiàn)狀以及學習問題進行分析的，教師基于現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)搭建科學、系統(tǒng)的智能診斷系統(tǒng)，使得學生有機會和途徑去了解自己的學習問題，有改善和提升的方向。

在構(gòu)建高中數(shù)學智能診斷系的過程中，教師充分發(fā)揮計算機的智能化功能，通過對學生做題的結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，智能診斷系統(tǒng)可以對學生錯誤的原因進行分析，得出學生當前的知識結(jié)構(gòu)狀態(tài)。學生了解自己的學習現(xiàn)狀，對數(shù)學知識體系中存在的錯漏以及錯誤的原因進行研究，對當前的學習現(xiàn)狀有一個系統(tǒng)的認知，同時智能診斷系統(tǒng)還可以為學生提出一個個性化的學習補救的方案，以此來使得高中數(shù)學教學實現(xiàn)個性化教育的方式。在智能診斷系統(tǒng)的輔助下，教師能夠更直接地了解學生當前的學習狀態(tài)，減少教師精力以及時間的投入，教師只需要花時間和精力去思考如何提高和改善學生的問題即可，在智能診斷系統(tǒng)提出的補救方案的基礎(chǔ)上進行升級，并為高中生創(chuàng)造自主的空間，讓其有更大的進步空間。

二、高中數(shù)學智能診斷系統(tǒng)的設計以及構(gòu)建

數(shù)學智能診斷系統(tǒng)在構(gòu)建的時候要綜合考慮學生的學習現(xiàn)狀，從學生基礎(chǔ)知識的掌握情況、理論認知和運用的能力以及數(shù)學問題分析解決的能力，智能診斷系統(tǒng)通過對學生考試成績、日常作業(yè)等的完成情況、正確率等數(shù)據(jù)的分析，對學生當前的數(shù)學學習現(xiàn)狀給出診斷結(jié)果和評價，使得高中生可以正確認識當前的數(shù)學學習問題。

在構(gòu)建智能診斷系統(tǒng)的時候教師可以根據(jù)學生的數(shù)學學習步驟，對智能診斷系統(tǒng)進行診斷步驟的設計：“學習——檢測——診斷分析——補救方案——目標達成審查——效果評價”，教師先布置任務讓學生完成智能診斷系統(tǒng)中的數(shù)學題目，生成原始的數(shù)據(jù)讓智能診斷系統(tǒng)對其進行分析，檢測出當前高中生數(shù)學學習中存在的薄弱的環(huán)節(jié)，生成診斷的結(jié)果使得學生有明確的方向?qū)A(chǔ)知識進行查漏補缺，智能診斷系統(tǒng)中納入了許多個學生的學習案例，可以根據(jù)以往的學習經(jīng)驗智能診斷系統(tǒng)對學生存在的問題給出針對性的補救方案，指導學生對于掌握不夯實的知識體系進行強化。后續(xù)，教師借助智能診斷系統(tǒng)的輔助對學生后續(xù)的提升情況進行調(diào)查，建立完整的培養(yǎng)方式，使得高中生在數(shù)學學習的時候既可以得到個性化的指導，還可以在數(shù)學學習的過程中建立完整的知識體系，提升和鍛煉自我的自主學習能力。

在設計智能診斷系統(tǒng)的時候教師按照知識模塊化的體系進行設計，在系統(tǒng)中設計模塊包括：課前準備模塊、測驗模塊和學習診斷的模塊，不同的模塊分層次地對學生進行檢驗，智能診斷系統(tǒng)的模塊設計如下圖所示：

不同的模塊數(shù)學教師聯(lián)合專家進行學習資料的準備，對基礎(chǔ)的數(shù)學知識點進行結(jié)構(gòu)圖的繪制、試題庫的編制，在測驗模塊設計的時候，教師抽取經(jīng)典的題目、易錯題目隨機為學生推送，對學生的知識運用能力進行考評。在學習診斷的模塊，智能診斷系統(tǒng)對檢測到的學習數(shù)據(jù)進行分析以及診斷，確認出補救的方案讓學生有明確的提升和改善的方向。

在課前準備的模塊，教師整理基礎(chǔ)的數(shù)學知識點，繪制各個章節(jié)的知識點以結(jié)構(gòu)圖的形式呈現(xiàn)出來，隨著數(shù)學知識體系的更新來不斷完善，提升知識結(jié)構(gòu)圖的實用性。在繪制概念圖的時候，教師為學生明確每一個數(shù)學概念之間的關(guān)聯(lián)性，說明概念之間的關(guān)聯(lián)性，使得學生對于數(shù)學概念的學習更加深入，理解和運用起來的效率也會大大提升。概念圖的結(jié)構(gòu)關(guān)系學習幫助學生發(fā)展和完善知識結(jié)構(gòu)，不再讓學生依照死記硬背的方式進行概念的學習。例如：在整理集合概念體系的時候，教師將教材同一單元內(nèi)的知識概念進行關(guān)聯(lián)，同時為學生梳理集合與函數(shù)定義體系之間的關(guān)系，讓學生更切實地理解集合概念的運用，對定義域的認知更加深刻。智能診斷系統(tǒng)的構(gòu)建就是細化學生的認知以及思考方式，糾正學生以往忽略的知識概念，以往學生在數(shù)學學習的時候死記硬背概念，忽視數(shù)學概念的本質(zhì)以及由來，盲目做題，也不能在錯題中分析總結(jié)出解決的經(jīng)驗。智能診斷系統(tǒng)的設計便是要在基礎(chǔ)知識模塊做好補充和完善，引導學生建立正確的概念學習的理念，對當前知識結(jié)構(gòu)中殘缺和粗略的部分逐步補充和夯實。

在試題庫模塊設計中，教師要對重點知識點進行編制以及重點考核，題目的設計要簡潔，表達規(guī)范、準確，對于學生常見的錯誤原因，教師在系統(tǒng)中進行歸類、編輯以及創(chuàng)新，使得學生在練習的時候?qū)⒉煌愋偷腻e題以及錯誤的原因有一個系統(tǒng)的認知，建立更為清晰的認知和思考方式，避免同類錯誤的反復發(fā)生。對于錯題，智能診斷檢測系統(tǒng)對題目進行創(chuàng)新，設置高質(zhì)量的選擇題來測試學生的數(shù)學分析能力，填空題、簡答題、證明題之間都可以做轉(zhuǎn)換，引導學生找到關(guān)鍵的解題步驟，這樣才可以更徹底地進行診斷性測試，讓學生對于自己數(shù)學學習的達成度和錯誤點有更多的認知和了解。

在診斷模塊設計的時候，智能診斷檢驗系統(tǒng)要生成符合學生認知規(guī)律的報告，符合學生的認知屬性，給教師和學生的數(shù)學教學和學習提供良好的工具輔助。智能診斷系統(tǒng)對學生的答題情況進行分析、診斷生成診斷報告。診斷報告的內(nèi)容包括題目的正確率、知識點達成度分析、錯誤原因分析，研究學生對于同類知識點的得分情況，以此來判斷學生是否存在知識點掌握不夯實的情況。對于學生錯誤原因的分析，來分析學生的答題心理，是否存在粗心或者是計算能力不足的情況。

對于學生存在的不足和錯誤的原因，智能診斷系統(tǒng)給出針對性的補救方案，教師基于報告來加深對于學生的了解，進行一對一的輔導以及提升，師生之間的溝通更具有針對性，不再是針對共性的問題花費時間進行討論。

三、總結(jié)

在高中數(shù)學教學的過程中，教師對于學生的培養(yǎng)和鍛煉要更具有針對性，設計和構(gòu)建智能診斷系統(tǒng)來對學生進行問題的剖析，使得學生了解當前知識結(jié)構(gòu)中存在的不足和問題，基于智能系統(tǒng)給出的針對性建議來彌補和改善自我的學習，教師也可以依照不同學生的學習現(xiàn)狀給每一個學生更好的指導和建議。本文分析了如何基于高中生當前數(shù)學學習的現(xiàn)狀進行智能檢測系統(tǒng)的設計與優(yōu)化，提升對學生的培養(yǎng)質(zhì)量，不再盲目地進行數(shù)學題海戰(zhàn)術(shù)，有助于高中生自主學習和自主思考能力的提升，為高中生今后的學習和成長奠定良好的基礎(chǔ)。

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