智能技术赋能高质量作业设计研究

一、引言《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》(以下简称“双减”)指出,要减轻学生作业负担,在“压总量、控时间”的基础上,提高作业设计质量。[1]教育部2022年工作要点也强调要进一步提高学校作业设计水平。[2]可见,提高作业设计质量迫在眉睫。随着我国教育信息化的快速发展,信息化技术水平也在显著提升。《教育信息化2.0行动计划》指出,要发挥技术优势,变革传统模式,推进新技术与教育教学的深度融合。[3]大数据和人工智能等智能技术在数据分析、数据挖掘资源整合方面具备优势,为高质量作业设计提供了技术支持。如何更加有效地发挥智能技术在高质量作业设计方面的优势,并提高作业设计质量成为当前学界关注的重点。基于此,本研究从作业设计出发,系统探讨智能技术赋能高质量作业设计的特征和路径,以期为推进作业高质量设计提供价值参考。二、作业设计存在的问题(一)作业目标模糊不清作业目标是课程与教学目标、课时目标的落脚点,是明确教学效果和教学评价的需要。在目前的学校教育体系中,部分教师没有给予作业目标足够的重视,导致了作业目标模糊不清。一是作业目标认识单一。受知识本位的影响,部分教师认为作业是为巩固知识而设计的,将作业功能局限在对课堂知识的强化记忆,对学生核心素养发展及学习体验较少关注,使学生无法获得全新的体会及感悟,导致学生机械性及重复性地学习。[4]二是目标与作业之间存在不一致性。部分教师在设计作业时忽视了教学目标和课程目标之间的关系,仅从课时的视角依赖教科书、学习资源及自身经验等布置作业[5],导致作业活动与目标脱离。教师布置的作业仅起到增强记忆的效果,无益于能力的延伸发展。(二)作业内容忽视个体差异每名学生的知识水平和接受能力存在个体差异。但部分教师在设计作业时仅是将当天讲授的知识设计为题目简单下发,忽略了学生的学习个体差异。具体而言,作业内容存在以下问题。一是作业难度不分层。部分教师往往会直接选择教辅资料或课本教材习题作为作业内容。[6]这种作业较少关注学生学习能力的差异,导致对本课理解好的学生提早完成作业,丧失深究与思考的兴趣,对本课理解较差的学生需要花费大量的时间才能完成作业,挫伤学习信心和探索热情。二是作业数量不分层。一些教师希望通过作业巩固课堂知识,提高学生学习成绩,在作业设计时会选择大量的习题以巩固学习效果,造成学生学习负担。(三)作业形式单一丰富的作业形式能激发学生学习兴趣,满足学生个性化学习需求。然而,大部分作业形式单一,主要表现如下。一是仍以书面作业为主要形式。部分作业局限于基础知识的巩固训练,让学生抄写与背诵居多,形式单一,枯燥乏味,对促进学生全面发展的前瞻性不足。[7]二是以习题为主,缺乏新意。多数作业是练习题,探究性与实践性不够,而社会实践、项目学习实际操作类作业多机械化。这种枯燥的作业模式无疑会减弱学生学习热情。(四)作业评价单一且延时作业评价对学生学习有一定的推动作用。然而,部分教师还存在一定程度的作业批改粗略、评价反馈弱化的现象。一是评价方式和功能单一。作业批改基本沿用正确与错误、成绩与等级等评价准则。部分教师只关注学生对所学知识的掌握情况,未能全面关注学生的作业态度、作业习惯、兴趣培养等,导致学生在作业中表现出来的问题没有得到有效解决。二是评价反馈不及时。从作业布置到作业反馈基本需要一天时间,且教师多是根据自身的教学经验判断学生作业出错和不会做的原因,并在课堂上统一对共性问题进行讲解[6],没有对学生的问题进行具体分析。三、特征运用技术手段减轻学生作业负担是贯彻“双减”要求的一项创新举措,不仅有利于作业设计水平的提升,而且有利于减轻教师负担。[8]结合智能技术在作业设计中的优势与应用效果,发现智能技术赋能作业设计的特征主要有以下四点。(一)教材分析全面化作业内容离不开课程要求与教学内容。首先,在信息技术背景下,教材由纸质教材转向数字教材,理解教材中的内容、结构和语言特点,教师可以借助知识图谱、自然语音处理和智能代理等技术工具综合分析教材内容,从而更高效地分析教材中的知识点、难易程度、学科交叉情况、语言难度等,理解教材中的内容、结构和语言特点。智能技术赋能教材分析全面化,能为教师和学生提供个性化的教学建议和支持。基于此,教师再选择有代表性、能够突出重点并突破难点、反映学生学习效果的题目设计知识整合型作业,能更好地促进学生的发展。(二)学情分析数据化学情分析主要目的是详细掌握学生的实际需求,全面了解学生的能力水平和认知倾向。教师只有掌握学生学情,才能布置有针对性的作业,让作业内容更贴近每名学生的实际需求,让分层作业更客观、更科学。利用智能化的课堂监管技术和大数据挖掘技术,教师可以有效采集并深入挖掘相关信息,进而准确勾勒出学生的需求画像。这一过程能够对学生的认知基础和经验进行全面的分析,充分了解学生的个体差异。分析学情后,教师能根据学生的学习情况及学习能力水平,检验作业内容和方法的准确性。(三)学习材料多样化在技术手段的支持下,教师可以借助各种新兴技术工具和网络平台共建共享云题库,拓展作业选题渠道,如错题库、校本库、一课一练经典资源,丰富作业选题来源。[9]基于此,教师能自主或集体选编、改编和创编作业内容,使作业内容不再局限于书本。借助人工智能,特别是自然语言处理技术,未来的学习材料将变得更加多样化,文本、语音、图像、视频识别等多模态学习材料将一定程度上替代单一的文字类产品。[10](四)数据采集动态化利用物联网、云计算、可穿戴设备、人工智能等技术构建的新型智慧教室,能够使课堂教学行为数据的收集和分析变得更加自动化和智能化,为教师实施多样化的评价内容提供支持。[11]学习分析技术可以动态采集整个学习过程的数据,动态评估学生的知识掌握情况和关键能力、必备素质等,实现以人为本的综合认证,为动态批改提供数据支撑。[12]在该技术手段的支持下,作业中出现的问题能够得到及时收集和纠正。四、设计路径技术与教育深度融合,深刻地影响着教育场域中教师的教和学生的学。在这一背景下,将信息技术优势引入作业设计全过程,可以在“作业目标—作业内容—作业形式—作业评价”闭环体系中根据学生实际情况优化设计作业,打造高质量作业,促进学生全面发展,实现教育的高质量发展。(一)作业目标精准化设计作业目标制约作业活动的全过程,是作业价值的重要体现。高质量的作业目标应指向学科课程标准和学生实际,发挥作业育人功能。[13]其一,作业目标的设计应紧密结合教材。通过对教材深入研究,教师可以明确作业方向,进一步使作业目标对标课程目标,即培养学生的学科核心素养。同时,也要注重对学生思维能力的培养和锻炼,使学生在完成作业的过程中全面提升自身的能力。其二,基于学情分析数据,精准地设置匹配学生学习能力的个体作业目标,保证不同水平的学生都能在完成作业的过程中提升自己的学习能力。基础目标和个体目标结合的作业设计不仅符合学生的实际需求,更能促进他们的全面发展。(二)作业内容分层设计要想把控作业数量、提升作业质量,就要针对学生的不同学习能力,结合课堂学习内容分层设计个性化作业,保证作业具有实际意义并能实现预期目的,给课堂教学做加法,增加课堂容量,真正做到因材施教。首先,在分析学生课堂表现、综合成绩及平时作业数据等学情内容时,可对学生能力特征进行分层,将相近的分在一层。其次,借助智能作业设计辅助软件对学生进行系统的在线评估,了解他们已有的知识水平,以此确定作业目标和重难点。[14]最后,将作业设计成基础题、巩固题、提升题等多个层级,设置选做和必做题项。在精准化作业测评系统中,教师可以通过教师端的学生模块和发题模块对学生和题目难度进行分层。此外,测评系统还能够帮助教师对学生作业的完成时间、正确率、订正率等数据进行统计分析,帮助教师有效地设计分层作业及实施分层走班教学[15],真正实现作业的教育价值,促进教育高质量发展。(三)作业形式个性化设计智能技术在储存、统计、交互等方面具有诸多优势,能够丰富学习作业形式,增强学习体验,为学生提供更为便利的条件。智能技术支持下的作业可以是多种多样的。教师可以将理论性较强的知识以图片、音频、视频等形式呈现,使作业更加生动有趣。在具象化的刺激和好奇心的驱动下,学生会更愿意学习,同时促进自身学业水平的有效提升。例如,在英语作业中,教师可以让学生情景演绎一段短剧,录下并提交语音片段,或提交演绎情景故事的视频,锻炼学生的口语能力。针对学生做作业过程中遇到的问题,教师可借助作业平台定时推送错题微课,让学生随时观看错题讲解,并完成平台上的针对性练习题,更好地理解知识,实现真正意义上个性化学习。[16]智能作业平台的支持和丰富学习资源的提供,可以让学生更加高效地完成作业,保持强烈的学习热情,培养良好的学习习惯。(四)作业评价多维化设计智能技术为作业评价的理念、方法与模式的进步带来了新的驱动力,数字化评价和人机协同评价在一定程度上能够提高作业评价的科学化和精准化。第一,技术支持下学生纸质作业将部分转化为数字作业,借助文本可视化技术,教师可以对学生掌握的知识点和知识体系进行评估,发现学生存在的问题,及时将作业完成情况反馈给学生,为学生提供即时的评价与指导。[17]第二,智能技术支持学生自评和互评。在学生自评方面,大数据可视化技术可以帮助学生完成自我评估[18],帮助学生实时找出错题、及时检验知识点。在学生互评方面,教师可选择把优秀的作业发布在平台共享页面,让学生进行互评,促进共同进步。第三,利用大数据技