【苏州市一等奖AI赋能初中数学教学获奖教育教学论文】:AI助推下初中数学个性化作业系统的构建与学习成效研究

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AI助推下初中数学个性化作业系统的构建与学习成效研究

【摘要】在问题解决的过程中,学生的能力得以提高,因而教师在备课时应注重“备问题”,尤其是核心概念的设计.目前,数学课堂中的问题大多停留在低认知、记忆层面,缺乏挑战性,制约了学生数学思维的发展.因而挑战性问题才是课堂的核心,问题设置应立足学生的最近发展区,激发高阶思维与创新能力.数学教师应将挑战性问题的创设作为备课重点在教材研究、学情分析及教学案例中找到突破口,推动学生数学能力的提升与思维的深化.

【关键词】技术;初中数学;课堂教学

初中数学作业同质化、反馈滞后等问题,制约了学生个性化发展与学习成效提升.技术的快速发展为摆脱这一困境提供了新路径.本文依托苏科版九年级上册弧长及扇形的面积教学实践聚焦助推下初中数学个性化作业系统的构建与学习成效,先搭建系统理论框架,再依托实例验证实施路径,最后提出保障建议,旨在为初中数学作业改革及技术赋能教学提供可操作的实践参考.

学情锚定是个性化作业系统的基础,依托技术将学生的数学认知状态转化为结构化知识图谱为精准作业设计提供依据.该框架的构建遵循维度拆解数据采集算法建模动态更新四步逻辑其一依据初中数学课标与学科特性明确知识点(概念、公式、定理)、能力层级(运算、推理、建模等)、学习特质(答题速度、出错频率)三大核心维度搭建学情刻画框架其二依托前置测评历史作业课堂互动等渠道采集数据剔除冗余信息其三借助机器学习算法梳理知识点关联如公式衍生逻辑量化标注学生各维度掌握程度薄弱达标熟练生成个性化图谱其四实时捕捉学习行为变化,持续更新图谱数据,确保学情锚定的时效性与精准性为后续作业分层提供数据支持.

作业分层以学情知识图谱为核心依据,结合数学学科逻辑性与学生认知规律,构建“层级界定-内容适配动态调整的生成框架.层级划分打破传统笼统分类,形成精细化体系:基础层聚焦核心知识点巩固适配图谱中薄弱达标内容夯实数学基础;提升层侧重知识点的综合运用与逻辑推理,针对掌握度不高内容,培养思维能力;

拓展层聚焦跨知识点整合与实际建模,适配“熟练”层级内容,提升综合应用能力.根据图谱标注的薄弱点与能力层级,精准匹配对应层级作业,兼顾知识关联性与系统性,避免碎片化.随着作业完成情况与学情变化,系统灵活调整作业难度与内容,平衡学习挑战性与成就感最大化作业个性化价值.

反馈迭代是系统核心功能依托错因识别反馈生成校准更新的闭环逻辑突破传统作业反馈局限.错因识别环节深度分析答题步骤修改痕迹、时长等数据,结合数学错因特征,精准拆解本质———其中包括概念误解、公式误用等知识性错因思路偏差推理漏洞等方法性错因以及步骤缺失等规范性错因并建立错因与学情的关联.

反馈生成环节基于识别结果提供个性化指导知识性错因配备概念澄清公式推导方法性错因提供思路点拨,规范性错因明确格式要求,兼顾针对性与启发性.校准更新环节将错因数据同步至知识图谱,动态更新掌握程度标注,为后续作业优化提供最新学情依据形成“作业-错因-反馈-校准-优化”的良性循环推动知识体系完善.

输入端依托转化多渠道学情数据为结构化知识图谱;处理端基于图谱精准生成分层作业、识别错因,并提供反馈实现“数据-服务”转化;输出端将个性化作业与指导作用于学习过程反馈端采集作业完成数据纠错效果行为变化等信息优化端依托反馈迭代图谱,调整分层逻辑、完善算法,确保系统贴合学情与教学需求.闭环运行强化三大核心:模块协同逻辑保障各环节相互支撑动态适配逻辑紧跟教学进度与学情变化;可持续优化逻辑依托数据积累迭代算法,提升系统精准度与效率实现全流程自主运行,为学习成效提升提供稳定技术支持.

选取某初中九年级个平行班共名学生作为实践对象学生已掌握圆的基本性质圆周长公式等前置知识,但存在公式应用不灵活、空间想象能力差异较大的问题.教学目标聚焦于苏教版“弧长及扇形的面积”核心要求:在知识层面,帮助学生理解弧长、扇形面积公式的推导逻辑并能熟练运用;在能力层面,培养几何运算与实际问题建模能力;在情感层面增强学生对数学应用的兴趣.本次实践依托个性化作业系统,精准对接学生学情差异,突破传统作业“一刀切”的局限;依托针对性作业设计与反馈验证前文理论框架的实践可行性促进教学目标的高效达成.

（1）依托AI学情测评的题库筛选:圆周长前置练

新课前天教师登录作业系统在课前诊断模块精准输入弧长及扇形的面积课题.系统依托课标中“弧长与圆周长的从属关系”,自动关联出“圆周长计算”“圆心角识别”“半径与直径换算”三大核心前置知识点,无需教师手动筛选.教师结合班级学情特点设定题量道限时分钟特意勾选“易错点强化”选项———该功能会自动提升半圆周长、不规则弧形周长等易混题型的占比,约达40%发起测评后自动生成班级学情诊断报告教师重点关注错误溯源板块发现的35%的学生混淆半圆周长 = πr + d��与圆周长的一半有的学生甚至将直径8cm的半圆周长算成4πcm

;人整体正确率低于65%,集中分布在公式变式应用上.教师立刻调整新课导入设计:从系统“错题资源库”中导出张典型错误答题截图,插入课件首页.新课开篇便展示截图让对应学生分享解题思路,随后抛出“半圆周长为何要加直径?”的问题引发全班讨论将学情数据直接转化为课堂探究素材让课前诊断与新课讲授间无缝衔接,避免教学脱离实际.

（2）依托智能分层的任务推送:弧长扇形阶梯练

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