信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)融合的應(yīng)用架構(gòu)探究

劉澤鳳

摘要：三通兩平臺歷經(jīng)多年建設(shè)與應(yīng)用，突破了教育信息化應(yīng)用模式，建立了全社會參與的新機制，為教育信息化打下來堅實的基礎(chǔ)。隨著近幾年人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)快速發(fā)展應(yīng)用，已經(jīng)對教育行業(yè)帶來諸多變化。信息技術(shù)與學(xué)科融合的根本目的是化解教學(xué)難點幫助學(xué)生學(xué)會不易理解的知識或不易掌握的技能技巧。這其中涉及到兩個重點，一是把握當(dāng)前信息技術(shù)的主要技術(shù)門類、技術(shù)應(yīng)用及方式、技術(shù)缺陷等，二是要把握教學(xué)難點與具體實踐方式，包括家長老師學(xué)生的三方協(xié)同，實現(xiàn)學(xué)生能學(xué)會，家長能輔導(dǎo)，教師能講透。本文將結(jié)合教學(xué)需求和當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展，提出解決信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)用問題的對策。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用構(gòu)架、人工智能、大數(shù)據(jù)、算法、用戶學(xué)習(xí)畫像

1.探究背景

三通兩平臺歷經(jīng)多年建設(shè)與應(yīng)用，突破了教育信息化應(yīng)用模式，建立了全社會參與的新機制，為教育信息化打下來堅實的基礎(chǔ)。隨著近幾年人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)快速發(fā)展應(yīng)用，已經(jīng)對各行業(yè)帶來了積極的變化，目前教育行業(yè)也迎來了諸多變化。AI教育引領(lǐng)下的智能APP、教育網(wǎng)站以及各企業(yè)社會組織提出的智能教育、教育信息化等解決方案也層出不窮讓人看得眼花繚亂。科學(xué)技術(shù)變?yōu)樯a(chǎn)力需要完整的應(yīng)用策略與應(yīng)用實踐，新信息技術(shù)剛開始發(fā)力教育效果還無法評價，AI技術(shù)本身也有一些已知和未知的缺陷。應(yīng)用架構(gòu)是描述系統(tǒng)功能和技術(shù)實現(xiàn)的方式，是實踐信息技術(shù)與學(xué)科深入融合的基礎(chǔ)工作，本文將結(jié)合教學(xué)需求和當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展，提出解決信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)用問題的對策。

2.探究目的

信息技術(shù)與學(xué)科融合的根本目的是化解教學(xué)難點幫助學(xué)生學(xué)會不易理解的知識或不易掌握的技能技巧。這其中涉及到兩個重點，一是把握當(dāng)前信息技術(shù)的主要技術(shù)門類、技術(shù)應(yīng)用及方式、技術(shù)缺陷等，二是要把握教學(xué)難點與具體實踐方式，包括家長老師學(xué)生的三方協(xié)同，實現(xiàn)學(xué)生能學(xué)會，家長能輔導(dǎo)，教師能講透。

3.探究思路

本文將對當(dāng)前主流和迅速發(fā)展的教育信息技術(shù)形式匯總整理，與教師日常教學(xué)工作一一匹配，并參照信息技術(shù)與學(xué)科融合等方面的研究成果。

3.1當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

信息技術(shù)，是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。它主要是應(yīng)用計算機科學(xué)和通信技術(shù)來設(shè)計、開發(fā)、安裝和實施信息系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。隨著近年來應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)的進步革新，推動著人工智能和大數(shù)據(jù)快速發(fā)展。信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)融合根本是智能算法和大數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的融合。

大數(shù)據(jù)與人工智能的實踐就是算法，算法是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令。因此我們對信息技術(shù)的評價主要集中在算法、數(shù)據(jù)、還有人工智能系統(tǒng)的整體協(xié)同能力上面。

3.2當(dāng)前AI教育產(chǎn)品主要技術(shù)模塊

（1）語音技術(shù)：語音識別、語音合成、聲紋識別、語音交互等語音交互基礎(chǔ)理對學(xué)生的發(fā)音特點進行了定制優(yōu)化，滿足多種教學(xué)場景下對語音技術(shù)的需求。

（2）圖像技術(shù)：圖像識別、圖像分析、圖像合成、面部識別等圖像處理技術(shù)對改善教學(xué)質(zhì)量，緩解教師批改作業(yè)壓力，輔助提高教學(xué)效率，打破家長無法輔導(dǎo)作業(yè)訂正和答疑的訴求。

（3）AI智能題庫：科學(xué)采集AI系統(tǒng)教學(xué)數(shù)據(jù)，同步記錄答題行為與結(jié)果，智能和動態(tài)評估學(xué)習(xí)能力，實時生成個性化學(xué)習(xí)方案。

3.3當(dāng)前常用的信息技術(shù)教學(xué)模塊

通過三通兩平臺多年建設(shè)與應(yīng)用，形成了一些切實有效的工具輔助日常教學(xué)工作，隨著慕課、一師一優(yōu)課、一課一名師等一批無邊界課堂開設(shè)，和國家教育資源平臺的使用，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源供給量大大增加。

（1）PPT：教材配套和名師編寫的教學(xué)課件，在日常教學(xué)中起到了基礎(chǔ)作用，將重點難點通過PPT音視頻、多媒體形式表現(xiàn)，更加形象易懂。

（2）幾何畫板為代表的軟件工具：基于仿真技術(shù)的各種實驗?zāi)M軟件，簡單高效的幫助學(xué)生理解知識點，并且極大地調(diào)動了學(xué)生探索的興趣，降低了實踐的門檻和難度，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.4教師日常工作

教師日常教學(xué)工作主要集中在開學(xué)前教學(xué)計劃、備課、上課、作業(yè)布置與批改、學(xué)情監(jiān)測、教研與學(xué)習(xí)等方面。信息技術(shù)可以有效地降低教師備課壓力，借助智能化工具應(yīng)用最先進的知識成果，把老師從傳統(tǒng)課堂解放出來，投入到有創(chuàng)造性的教學(xué)工作，調(diào)動學(xué)生的探索學(xué)習(xí)積極性。同時信息技術(shù)也更有利于教師進行學(xué)情監(jiān)測，能夠讓教學(xué)活動更加高效、有趣、有針對性。

4.應(yīng)用架構(gòu)探究

目前通過分析市場主要信息技術(shù)與教育融合的解決方案發(fā)現(xiàn)，暫時還沒有一個全面有效的應(yīng)用平臺，不過欣喜的看到一些特別優(yōu)秀的針對教學(xué)過程中細(xì)分領(lǐng)域的方案和實踐。本文希望通過梳理教師實際需求和信息技術(shù)相互匹配，組合優(yōu)秀的應(yīng)用模塊建立信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)深度融合的應(yīng)用架構(gòu)。

應(yīng)用架構(gòu)起到了統(tǒng)一規(guī)劃、承上啟下的作用，向上承接了教育部《教育信息化2.0行動計劃》具體實踐，向下規(guī)劃和指導(dǎo)各個信息技術(shù)子系統(tǒng)的定位和功能。

4.1 應(yīng)用構(gòu)架綜述

（1）知識點切入：信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合，主要以學(xué)科的知識點為切入點來進行。在各門學(xué)科教學(xué)過程中，利用云課件共享技術(shù)運用名師優(yōu)秀課件導(dǎo)入形式切入知識點。

（2）多種感官學(xué)習(xí)：通過信息技術(shù)和教學(xué)仿真軟件與課堂教學(xué)融合，為學(xué)生提供多種感官參與學(xué)習(xí)營造探索的氛圍，充分讓學(xué)生眼、耳、口、手、腦并用，提升實驗效率、減少探索制約，便利學(xué)生實驗驗證，邊想、邊做、邊練感知事物、領(lǐng)悟概念、掌握原理。

（3）智能題庫監(jiān)測：通過習(xí)題檢驗課堂學(xué)習(xí)成果，對錯誤部分推送教輔分系統(tǒng)，主動給學(xué)生提供相關(guān)內(nèi)容課程短視頻，提高學(xué)習(xí)效率，減少時間浪費。

（4）智能教研：為教師打通交流機制，通過云共享云交流

4.2信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)規(guī)避的技術(shù)缺陷

（1）大數(shù)據(jù)殺熟現(xiàn)象日益明顯，數(shù)據(jù)分析定向推送技術(shù)應(yīng)用時受算法制約，會出現(xiàn)信息逐步走向狹窄，背離了我們的初衷。擴大教學(xué)數(shù)據(jù)和試題數(shù)據(jù)挖掘量，升級數(shù)據(jù)分析算法，既要對薄弱知識點鞏固學(xué)習(xí)，又要全面客觀依照課標(biāo)要求輔助學(xué)習(xí)。

（2）AI智能作業(yè)系統(tǒng)，核心是題庫建設(shè)與智能分析算法融合，長期固定題庫會造成學(xué)生認(rèn)知單一，不利于對知識點深度學(xué)習(xí)。實現(xiàn)題庫試題智能隨機變化衍生新試題尤為重要，通過神經(jīng)元算法試題衍生才能增加教學(xué)活力。

5.應(yīng)用場景展望

5.1智慧教育

未來當(dāng)學(xué)生走進課堂的時候，在老師的指導(dǎo)和講解下學(xué)生充分理解知識點的內(nèi)涵，家長輔助，并提出自己的問題。教師積極地引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗驗證自己的想法，大數(shù)據(jù)平臺時刻運算著學(xué)生的課堂行為，并有針對性的給學(xué)生發(fā)送作業(yè)。通過大數(shù)據(jù)題庫和智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，學(xué)生自主查缺補漏。

5.2游戲化學(xué)習(xí)、創(chuàng)意與實踐學(xué)習(xí)

我們一直常說實踐出真知，寶貴的課堂時間，難能讓孩子完全獨立自主的思考和探索，老師的引導(dǎo)雖然是捷徑，但有些時候卻制約著孩子的思考。以幾何畫板為代表的軟件工具仿真實驗，可以讓孩子們在玩中學(xué)，在學(xué)中玩，可以將想法創(chuàng)意立刻實踐，這樣能讓孩子們更加深刻的理解知識點。

6結(jié)論

根據(jù)本文提出的信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)融合的應(yīng)用架構(gòu)，可以更加方便快捷的化解教學(xué)難點，通過從教師、學(xué)生、家長三方需求側(cè)出發(fā)，完成了老師日常工作全流程的智能化技術(shù)匹配，實現(xiàn)了學(xué)生和家長的無邊界學(xué)習(xí)和查缺補漏與答疑解惑。切實提高教學(xué)質(zhì)量，深化信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)融合，是《教育信息化2.0行動計劃》的一次實踐。

參考文獻：

1. 教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》的通知 教技〔2018〕6號

2. 張祺. 信息技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)融合的教學(xué)應(yīng)用研究[D].

3.閆衛(wèi)芳.云 計 算 技 術(shù) 在 英 語 教 學(xué) 中 的 應(yīng) 用[J].呂梁學(xué)院報，2016，6（04）：91-93.

4.王東亞.云計算技術(shù)在高校輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2016（12）：244-245.