AI賦能小學數(shù)學課堂教學評價的實踐探索

【摘要】隨著以人工智能為代表的新興技術不斷涌現(xiàn)，信息技術與教育教學的融合逐步深入，促進教育發(fā)生著革命性變化。如何利用人工智能技術提升課堂教學評價的科學性、客觀性和實效性，成為當前研究的重點；如何推動人工智能技術提升課堂教學評價的效果和質量，也成為當前基礎教育領域亟需研究和解決的問題?！娟P鍵詞】教學評價；人工智能；小學數(shù)學課堂是學校教育的主陣地，課堂教學質量直接關系著基礎教育發(fā)展和人才培養(yǎng)水平，而課堂教學評價是影響教學質量的關鍵環(huán)節(jié)。2020年，中共中央、國務院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》，突出強調評價在教育發(fā)展中的指揮棒作用，要求強化過程性評價，充分利用信息技術提高教育評價的科學性、專業(yè)性、客觀性[1]。人工智能與課堂教學評價的深度融合，可以有效提升課堂教學評價效率和質量。課堂教學評價是指對教學活動的準備、實施和結果進行觀測、分析、價值判斷的過程，衡量教師是否有明確的教學目標并能否依據(jù)教學目標安排和組織教學[2]。2022年9月，北京市潤豐學校參與了由中國教育科學研究院主持的“基于新課標的人工智能課堂教學評價研究”的課題研究。本課題研究以課堂為主要研究場景，通過對課堂教學過程中的教師教學行為和學生學習行為的結構化分析，實現(xiàn)聚焦課堂教學質量和教師專業(yè)素養(yǎng)評價。課堂教學診斷依據(jù)——CFS教師教學設計能力評價量規(guī)如何做好課堂評價，首先要有一份非常好的評價量規(guī)。項目組提供的CFS（ChinaFutureSchool）教師教學設計能力評價量規(guī)細致詳實，它從理解教學內容以及教學法、理解學生等6個維度出發(fā)，涵蓋了教學設計中每一個具體的環(huán)節(jié)，包括對教學目標的分析、對教材的分析、對學情的分析等。這6個維度中分別給出了4個不同水平等級的具體評價量規(guī)。每一個等級的評價量規(guī)內容都很豐富，包含不同的方面，且每一個等級下面都有相應的舉例說明。有了這份詳實的評價量規(guī)，就可以對教師的教學設計進行較為全面、具體的評價。課堂教學實踐案例AI分析以“異分母分數(shù)加減法”一課為例，筆者基于課堂教學評價量表及教師教學設計能力量表，通過人工智能課堂教學評價工具對課堂教學過程中的教師教學行為和學生學習行為的過程性數(shù)據(jù)進行采集、分析、挖掘，實現(xiàn)基于人工智能的課堂教學質量和教師專業(yè)素養(yǎng)診斷。1.教師能力綜合分析（1）教師教學設計能力等級分析教師教學設計能力主要評價教師備課分析能力。參照CFS教師教學設計能力評價量規(guī)，綜合各維度等級分析得出教師教學設計能力的綜合等級。綜合等級共分為4個等級，數(shù)值越大等級越高。本節(jié)課教師教學設計能力綜合等級為：3級。（2）教師教學素養(yǎng)能力、教師新課標理解能力、教師未來教育理解能力分析教師教學素養(yǎng)能力從理解學生、理解課程、理解技術和理解教學四個維度進行分析。教師新課標理解能力從學生成長視角、課程目標視角、教學策略視角、思維發(fā)展視角和學科應用視角五個維度進行分析。教師未來教育理解能力從聚焦學習、聚焦環(huán)境和聚焦技術三個維度進行分析。教師可以通過頁面雷達圖查看所有維度下的教師能力指標分析。通過分析，教師可以清楚地認識到自己在哪個能力目標維度做得如何，便于進行自我反思。2.課堂教學過程分析（1）課堂教學整體分析課堂教學整體分析從學習品質、學習支持、組織管理支持、技術支持和社會情感支持五個維度進行分析。由分析得出，本節(jié)課在學習品質這一維度較好，在組織管理支持這一維度較弱，還有很大可以提升的空間。從細化的指標來看，本節(jié)課學生興趣濃厚、參與度高，但是在問題設計、理解學生、情境創(chuàng)設以及交流與反饋等方面做得還不夠。除了以上數(shù)據(jù)分析外，AI報告中還有從老師和學生兩個角度錄制的課堂視頻，并對整個學習過程觀察的數(shù)據(jù)進行分析，包含教師講授、合作學習、獨立學習、展示匯報等，教師可以查看相應課堂教學片段。（2）問題設計觀察數(shù)據(jù)、思維活動數(shù)據(jù)由分析得出，教師在課堂上提出的單點結構和多點結構的問題較多，關聯(lián)結構問題較少，沒有提出拓展抽象結構問題。學生的思維活動在記憶、理解層面較多，分析層面涉及較少。（3）課堂教學詞云及課堂交流與反饋行為統(tǒng)計由課堂教學詞云分析得出，本節(jié)課教師圍繞著教學重點進行教學，關鍵詞計算、方法、轉化等重點內容均有體現(xiàn)。從課堂交流與反饋行為統(tǒng)計來看，教師關注學生的問題補充及啟發(fā)教學，但是在引導學生質疑方面做得還不夠。基于AI數(shù)據(jù)分析的自我反思提升1.構建“問學課堂”，依托問學單創(chuàng)造良好的問學氛圍從本節(jié)課的問題設計觀察數(shù)據(jù)、思維活動數(shù)據(jù)來看，課堂上提出的關聯(lián)結構問題較少，沒有提出拓展抽象結構問題。今后要落實“問學課堂”理念。例如，課前通過問學單讓學生帶著“異分母分數(shù)加減法怎樣計算”“怎樣計算更簡便”等思考開始這節(jié)課的學習。課中關注學生的疑問，讓學生在質疑中明晰算理。課后更要注重讓學生從知識和數(shù)學思想方法兩方面進行提升與反思。2.給“核心概念”以核心地位，巧用生成對比辨析整節(jié)課以“分數(shù)單位”為核心進行教學，最后設計了一個環(huán)節(jié)，讓學生對比整數(shù)、小數(shù)和分數(shù)計算的計算方法，引導學生發(fā)現(xiàn)知識間的聯(lián)系，無論是整數(shù)、小數(shù)還是分數(shù)，其實都是把相同的計數(shù)單位進行加減。在今后的教學中，還要注重捕捉學生生成的精彩瞬間，及時鼓勵、帶動學生積極思考。例如，本節(jié)課當學生借助已有知識經驗運用數(shù)形結合、通分、分小互化等方法計算出結果后，可以引導學生對比發(fā)現(xiàn)不同方法之間的區(qū)別和聯(lián)系，從而深入理解算理，滲透轉化思想，使學生將計算的算理理解得更透徹。3.構建智慧課堂，擅用小組合作探究提高思維品質根據(jù)本節(jié)課教學行為和學習時長占比數(shù)據(jù)可以看出，教師講授時間較長，將近占了整堂課的40%。今后，要提高自己的課堂監(jiān)控能力，在如何做好一名引導者的身份上再多下功夫。例如，可以多利用小組合作探究，讓學生在碰撞思維火花的過程中提高思維品質。多給學生展示的機會，讓數(shù)學課堂中的“質疑”與“補充”更豐富，營造“積極、活躍、和諧”的數(shù)學課堂氛圍，切實做到以學生為主體。AI賦能的課堂教學評價助力教師專業(yè)發(fā)展課堂教學評價的有效性直接關系著優(yōu)質課堂的創(chuàng)建和教育教學質量的提升，是教學方式的調節(jié)器和專業(yè)發(fā)展的助推器[3]。通過人工智能課堂教學評價工具對課堂教學有效提問和高階思維引導問題的捕捉與回溯，可以診斷教師在常態(tài)化課堂教學過程中對學生高階思維培養(yǎng)的情況，結合教學設計中的情境創(chuàng)設等指標和課堂師生反饋及學生活躍度等數(shù)據(jù)，對教師在常態(tài)化課堂教學中是否開展有效的