以智慧作业开启学校教育智能升级

以智慧作业开启学校教育智能升级上海市宝山区美兰湖中学2019年启动了以英语学科“智慧作业系统”为抓手的数字化转型探索工作，取得初步成效；之后又引进了数学智适学习系统，探索出了智适应学习的多种场景；引入了语文数字阅读系统，将学校阅读方式、内容、时空有效拓展。通过探索实践，学校以智慧作业系统为主线整合拓展，基本形成了全学科覆盖、全闭环管理的数字化作业和点对点辅导流程；基本实现了“1台终端”“2种模式”“3个系统”“4责协同”的智慧教学平台和工具应用的建构。尤其是2021年义务教育阶段“双减”政策出台以来，学校的数字化转型实践为师生减负增效、赋能教与学，起到了关键性作用。一、学校基本情况上海市宝山区美兰湖中学是2018年成立的一所初级中学，位于宝山区罗店镇美兰湖畔，占地48亩，学校环境优美、文化雅致，阅读空间随处可见、随时可入，各类书籍随手可阅、可借，书香漫溢校园。学校在校班级11个，学生数350人；在编教师35人，均本科及以上学历，研究生学历占比51%，教师平均年龄小、成长速度快，为学校持续向好发展和数字化转型奠定了良好基础。自2019年9月启动“智慧作业系统”平台建设开始，以数字化作业开启了教育数字化转型，目前智慧作业几乎全学科覆盖，人机紧密结合有效提升作业质量；基于知识图谱的数学智适应学习系统的引入，让前置性学习、智能化备课、生成性课堂、个性化作业、针对性辅导的人机共教得以实现，学校从赋能作业向赋能教与学全流程进发，教学智能化再次升级；基于语文学科特点和学科核心素养，考虑如何拓展阅读内容和时空，学校引入了长于“数字阅读”的青湖悦读平台，将课内阅读、课外阅读、自助阅读相结合，教师通过学生的“阅读画像”了解、指导学生阅读行为，学校将数字化赋能向学科教学的内涵推进。二、具体做法与实践成效美兰湖中学以“智慧作业系统”为主整合拓展，依托智慧作业本，为每一位学生提供“一对一”个性化指导；基本形成了全学科覆盖、全闭环管理的数字化作业和点对点辅导流程；基本实现了“1台终端”“2种模式”“3个系统”“4责协同”的智慧教学平台和工具应用的建构。（一）一台终端，人手一本实现“一本通办”。2019年学校启动英语学科“智慧作业”数字化试点工作，即“uNote智慧作业系统”，该系统可完整实现数字作业的闭环管理。考虑到要完整实现作业的数字化管理，并有效保护青少年视力，学校为每位学生配置了一本电子纸PAD（又称电子墨水屏）为智慧作业终端。电子纸屏幕不发光、无反射，观感、触感，特别是手写感觉都接近传统纸张，是目前最健康、安全的学习终端，也是截至目前宝山区唯一一所学生人手一台电子墨水屏终端的学校。有了统一的学生端只是教育数字化推进的前提，另一个关键是不同系统兼容同一终端问题，不可能学校上一个系统就给学生配（或让家长备）一个与之匹配的终端。通过学校的调研需求和统筹协调，在企业的配合、支持下将后续试点的其他数字化平台（数学智适应学习系统、语文数字阅读系统）统一匹配至同一终端。这样，既减少了学校（或家长）重复投入，也减轻了学生书包与操作的负担；这样，学生只要1台终端（墨水屏智慧作业本）在手，就实现了“一本通办”。（二）两种模式，线上线下实现无缝衔接。数字化智能教学就是师生不受或少受时空、设备等限制，可以随时随地完成备（备课）、讲（讲授）、练（练习）、作（作业）、阅（批阅）、导（辅导）、正（订正）各环节。非数字化常态线下教学一般教师备课、讲课以单项输出为主，课堂提问、练习的数据少且反馈不及时，教师作业以书面作业为主，今天布置明天交，在作业批改之前老师无法了解学生作业完成情况，会导致第二天备课、上课内容无法基于前一天学生的掌握情况。非数字化常态线上教学一般类似上海2020年新冠疫情期间的“空中课堂”或“空中课堂+”（微信群、QQ群等辅导，晓黑板等拍照交作业），这种情况下，很多要求更是无法实现，只能望洋兴叹。美兰湖中学数字化常态教学的两种模式（线上、线下）是可以无缝衔接的。教师备课、授课、批作业的端都是互联互通的，即办公电脑、教室黑板、数字化终端都是可以一号登录的。线下教学时，老师也是通过“智慧作业系统”发布作业的，根据学科差异也适当发布纸质作业或指定课后练习（纸质），此时批改分两部分完成即线上批改和线下批改；线上教学时，教师除了授课环境发生了变化外，教学、作业发布环节基本没有变化，变化的可能是纸质作业提交形式和批改形式，由原来的实物变成照片，但是提交时间可能更快了，而通过“智慧作业系统”发布的作业没有改变。所以，两种模式互换基本实现“无缝衔接”。（三）三个系统，兼容并包实现减负增效。1．uNote智慧作业系统“uNote智慧作业系统”是一套可完整实现数字化作业闭环管理的智能系统。即从作业设计到内容数字化，从作业分层布置到学生书写、教师批改、学生订正，从错题自动归集到各类数据统计、分析等，都在系统内完成。该系统支持所有学科、所有题型，还具有传统纸质作业无法实现的“语音”功能，学生可以通过作业训练听说，老师可以语音批阅和辅导。批作业不再是简单的“√”或“×”，而更具智慧和温度。智慧作业系统的引入，不仅是学校提升作业管理效能，而是在提升管理效能的同时让师生收益。（1）为教师减负增智。首先，智慧作业让教师批改作业不受时空限制，可随时随地批改，客观题系统自动批阅，主观题手动批阅；其次，同年级同学科作业可共享，教师可以把精力花在精选作业上，留“好作业”；第三，学生提交作业后，教师可远程实时查询与批阅，系统的即时数据为教师把握学情调整教学提供支撑；第四，教师通过语音留言或视频微课辅导答疑等。调研得知，智慧作业系统应用以来，综合客观题批改、作业收发，作业共享、不限时空批阅等因素，教师平均每天可在作业上节约近1小时。（2）为学生减负提质。学生得到的课外作业针对性强，能根据个人的进度、水平完成相匹配的作业，作业量长短可追溯可管理；可随时随地求助、提问，课外辅导方式和求助路径便捷；系统自动反馈作业完成状况，错题自动生成，学生作业质量和自主学习能力得到提升。（3）为家长省心增效。智慧作业系统有家长端，家长通过手机即可了解孩子作业布置、完成的情况，无需担心孩子作业搞不清楚，摆脱了“保姆式”监督。（4）为学校降耗增效。经过30多个月的实践与不断优化，语文、数学、英语、物理、化学等主要学科约70%的作业都通过这智慧作业系统完成，在全校范围内时实践了数字化、信息化的作业精细管理模式。2．数学智适应学习系统智适应学习系统是基于“高木学习”联合华东师范大学、上海市电化教育馆研发的“多维教育知识图谱”并结合了智适应学习系统与课堂教学系统为一体的教与学平台。平台基于知识图谱、能力图谱、情感图谱，通过学生的学习行为大数据，描绘出学习者的学习画像，发现和发展学习者的最近发展区，为其实现减负增效、激发内在动机、发展创新能力。智适应学习系统是支撑大规模因材施教的重要工具。平台将课前、课中、课后师生的教与学凝炼为“备、讲、练、评、测”五个模块，各模块相互关联又暗藏玄机。美兰湖中学在使用数学智适应学习系统的过程中，与企业深度合作，通过不断实践逐步探索出覆盖课前、课中、课后的教与学的几大应用场景，并取得明显效果。（1）智慧性教研。教师基于系统提供的学情大数据，可以快速了解到学生对知识点掌握的情况，结合经验和数据发现学生的共性问题，重点研究问题成因和适时调整教学策略，及时解决存在的问题。系统“学情数据观测”功能，为教研提供了研究依据，助力教师精准把握研问题，把将精力花在问题的解决上，并将教研成果转化为智适应学习系统中的新的智能讲义，共建共享。（2）前置性学习。前置性学习就是在学习新知识前的“预习或调研”，具体视教学情况，可以是对“旧知识点的复习”，也可以是对“新知识点的预习和探索”。教师可以根据“班级数据”布置前置性学习作业，在开始学习新知识点前，和同学们一起查看前置性学习的数据。一方面可以帮助学生了解自己的学习状态，提高学习的积极性、主动性；另一方面也可以帮助教师调整教学策略，提高教学针对性、实效性。（3）个性化练习。随堂练习是日常课堂教学的重要环节，是课堂教学效果的检验或内容的拓展。教师可以通过智能作业，布置个性化的随堂练习。智适应学习系统给教师布置个性化练习提供两个路径：一是人工推送，教师可通过智能讲义，进行标准化的课程讲解、课堂练习，也可以使用智能作业功能布置“智适应的个性化习题”；二是智能推送，也就是“智适应的个性化习题”，即系统会根据每个学生的学习情况，推送适合每个人不同情况的练习题，习题数量、习题知识点范围都是受教师控制的。所以此方法，既保证了课堂的正常秩序，又保证了每个学生的差异性练习。（4）生成性课堂。教师擅用智能讲义中的“环节解锁”功能，可以开展高预设性、高生成性的教学活动。所谓的“环节解锁”，就是教师在智能讲义中可以设置多个环节，通过教师端后台设置每个环节学生是否可以打开，根据课堂的实际情况，决定是否解锁下一个环节，起到了“根据课堂真实情况，即时调整教学内容的效果”。（5）适应性作业。教师应用智适应学习系统的过程中，探索出了两种布置作业的方式。一是通过“智适应学习（推送）”功能，让学生完全在学习范围内进行智适应练习，优点是教师较为省力、学习个性化程度高、激发学生的自主学习兴趣，通常适合使用在阶段性教学任务已经完成、单元复习、总复习等情况下；二是通过“智能作业”功能，布置标准化与个性化相结合的作业，优点是既能解决共性问题，又能兼顾个性问题；既能延伸课堂教学内容，又能兼顾学生查漏补缺、因材施教。3、语文数字阅读系统语文数字化阅读以多功能语文教学空间为载体，打造集教学设计、任务推送、过程性大数据采集与监控、阅读资源管理、教学辅助资源建设管理与阅读能力测评系统为一体的的阅读教学生态，使教学、阅读、管理、监控有机融合。同时，学校教师深入研究阅读教学策略，进行数字化阅读教学体系的研发，开展各种创新模式的阅读教学，激发学生的阅读兴趣、培养学生的阅读能力和阅读习惯。（1）阅读资源丰富适合。阅读教学的书目资源对学校教师生来说非常重要，“青湖悦读”平台有丰富数字图书资源，主要包含中小学各阶段适读的分类电子书、覆盖课标与教材要求的学科阅读材料、定制化的校本阅读资源、正版有声读物，以及供教师使用的工具书、教学参考书、教育教学理论书等应用书籍。在满足学生各场景阅读需求的同时，方便教师开展阅读教学，提升专业能力。为了配合教育部的要求，学校向学生开放的图书资源全部由教师通过数字阅读系统进行筛选和管控。在具体教学实践中，教师可以根据教学要求设计相应的书单，在平台上向学生开放。（2）阅读模式创新多样。青湖悦读的数字化阅读平台除了电子图书资源外，还配备了教学辅助资源，包括伴读计划（视频微课）和整本书阅读的习题，范围涵盖推荐泛读书目与重点精读书目，支持教师备课浏览、在线阅读、课堂点播与布置作业，为开展阅读教学提供丰富的辅助资源。伴读计划是平台自带的资源，教师可以自主进行个性化的设计开发并推荐给学生，习题的内容也由系统提供，同时也支持学校自主进行命题设计。习题的发放，类似于一个组卷系统，可以根据要求，自动或手动控制习题的数量和范围。通过后台数据统计，可清楚抓取各年级、各班级、各学生的阅读数据和阅读喜好，教师可以及时了解和跟进班级的阅读情况，给与有效指导。与传统阅读相比，数字化阅读帮师生实现了“便捷、高效、丰富”的随身阅读，让课外阅读的环节不再繁琐，推动课外阅读进入数字化新时代。“阅读数据分析”的应用方向主要集中在精确学情、精准教学和精细管理这三个方面。首先，阅读任务发布的同时，学生在阅读端上进行的任何阅读行为都会形成阅读的过程性数据，如阅读量、阅读速度、阅读时长、阅读行为习惯、阅读性格等指标，并以图表等可视化方式来呈现，除了便于教师深入精确了解学生的阅读学情，也可以开放给学生自行了解，以帮助其发展学生的元认知能力，提高自主学习、自我管理的能力；其次，个人的阅读数据可以班级、年级等方式进行整合，形成班级、年级乃至全校整体阅读数据，在对阅读教学轻松管理的同时，对学生实施激励和引导。第三，阅读测评是评价学生阅读能力的重要手段，青湖悦读平台采用了北京师范大学教育质量监测协同创新中心的评价标准，对阅读能力进行了五个维度的定义，分别是提取检索、推断解释、概括分析、评价鉴赏和运用创新，采用文学性、实用性和非连续性三类文本进行阅读测试，每学年进行一次，帮助教师更加深入了解学生的阅读学情。（四）四责协同，师生家校实现共同育人。目前，美兰湖中学所试点的数字化平台uNote智慧作业、高木智适应学习和青湖数字化阅读都设有教师端、学生端、家长端和学校端，这就使得学校智能化教学“不是一个人在跳舞”，而是在企业技术支持的前提下，家校共建、师生共享、四责协同、共同育人的实践探索。学校通过智慧作业数据看板，可全面了解与掌握各年级、各学科的作业情况，包括作业内容、数量、老师批改质量以及学生完整情况等等。在“双减”背景下，学校作业完全做到了可控可管可追溯。积累作业数据越多，学情画像越客观，各级教育管理者对全校作业情况更是一目了然，相应给出的指导意见和建议也极具针对性。三、组织形式（一）局院校引入，设计研判推动。针对“教育数字化转型”，宝山区教育局专门成立领导小组和办公室，试点学校也成立工作专班专项推进。一方面，自下而上即学校先与企业接触，开展合作试点，取得一定成效后在区层面研判并扩大推广，如uNote智慧作业和青湖悦读；另一方面，自下而上即区级层面先与企业接触，寻找试点学校合作试点，取得一定成效后区层面研判并扩大推广，如高木学习的智适应系统、奥视达智慧体育等。美兰湖中学目前引进的数字化教学平台和工具，上述两种形式都有。学校专班对外与教育局、教育学院和企业对接，了解或反馈最新动态，及时获取相关政策信息，便于学校决策；对内与教研组、各学科教师落实数字化试点项目运行、监督、检查、考核、反馈、调控等。（二）教研组实操，培训试点上线。学校“教育数字化转型”成功的关键不只是校长，更为关键的是教研组，试点项目好不好不是校长一人能说得算，同样需“自上而下——自下而上”反复实践、研究、论证方可实施。教研组、年级组在校工作专班的带领下进行教研，分析数字化产品特点，能给老师带来什么、能给学生带来什么、家长会持何种态度等。达成基本共识后，依据“数字化产品”特点在相关学科、相关教师中开展“培训—实践—反馈—实践—培训”试点，教研组、工作专班和企业将围绕试点实践，以“问题导向”做出反应，直至“好产品”上线推广。如uNote智慧作业系统，首先在英语学科试点，经过多轮研讨也因形势（疫情）需要，就推广到所有学科；如数学智适应学习系统，首先在六、七年级试点，过程中发现问题并不断整改优化，探索出以“单元练习”为主要内容的校本资源，适合所有年级使用；再如青湖数字阅读平台，也是以低年段学生为试点者，再不断实践探索和优化完善后推广到其他年段学生。（三）第三方服务，合作优化升级。在学校数字化转型过程中，除了用好校内的各项资源，还必须努力协调好以数字化产品企业为主的第三方，离开企业的支持学校会陷入被动局面，学校与企业保持良好的、长期的合作关系，才有利于数字化转型的最终成功。美兰湖中学目前试点较好的项目，与企业大力支持是分不开的：一方面，各企业安排专门技术人员深入教研、课堂一线潜水调研，第一时间了解问题，第一时间解决问题，并定期听取师生和校方意见，及时做出反应，不断优化和迭代升级产品；另一方面，各企业之间的合作共建共享，使数字化教学平台产生了1+1>2的效果，回到前文“一台终端，人手一本实现一本通办”所述内容，就是在校方协调下三家企业融合发展的成功合作案例。四、总结与反思智慧作业系统在规划建设之初设计了许多创新点，在目前成功做法的基础上，