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AI循证驱动下《十几减9》的课堂蜕变

时间:2026-07-06作者:秦灿慧来源:《教育家》杂志

《十几减9》作为人教版小学数学一年级下册第二单元《20以内退位减法》的起始课,既是“10以内加减法”的知识延伸,也是后续“百以内加减法”的学习基础,更是学生从具象操作迈向抽象运算的重要节点。然而,这一课长期存在“算理理解难、摆算衔接脱节”的教学痛点。更深层的问题在于,教师课堂教学的改进多依赖个体经验,缺乏客观数据支撑。同时,当前广泛应用的AI教学工具,又常常被简化为课堂录制工具或答题统计工具,未能真正服务于教学诊断与精准优化。

针对“为什么学生总漏加剩余数?”“为何摆了小棒仍写错算式?”等隐性问题,广东外语外贸大学附属科学城实验学校以A教师在三个班级三次执教的《十几减9》为研究载体,依托希沃课堂智能反馈系统,开展了三次循证教学实践,探索如何通过“数据定位—场景验证—策略优化”的闭环路径,实现课堂从教师主导的讲授型向师生协同的练习型转型,并提炼出可复制的AI循证教学范式。

双轨数据采集:构建科学改进的实施基础

为确保研究的科学性与可操作性,研究团队选取本校3个一年级平行班(每班42人)作为研究对象。前期学业测试显示,三个班学生“20以内加法”的掌握率均为90%,无显著统计学差异,具备同等研究条件。执教者A教师拥有10年小学数学教学经验,为二级教师,擅长低学段情境教学设计,本次系其首次运用希沃课堂智能反馈系统开展循证研究。同时,小学数学教研组全程为其提供数据解读与课例优化支持。

本研究收集“智能系统采集+人工观察记录”的双轨数据。其中,希沃系统拥有符合一线教师需求的三层架构设计。基础层通过摄像机每10秒采样一次师生行为,通过阵列麦克风区分教师提问与学生应答。平台层实时生成S-T参数(教师行为比率/行为转化率)、弗兰德斯指标(如引导效度、学生发言连贯性)等核心数据。应用层在课后10分钟内输出包含行为切片、可视化图表与改进建议在内的综合报告,能够有效降低教师数据处理负担。

然而,仅依靠AI识别抬头率往往容易产生误判。面对部分一年级学生出现的玩橡皮但能准确应答、低头摆弄小棒但在思考等半专注状态,系统易将其判定为“走神”状态。为此,研究团队设计了三维人工观察表作为补充,包括:记录学生摆小棒的具体错误类型,如拆捆错误、漏数剩余小棒;追踪教师提问类型与即时引导策略;标注系统与实际场景的偏差点。

每次教学结束后,教研组立即开展1小时的专题研讨,结合系统生成的量化数据与人工记录的质性观察,共同分析问题、确定下一轮调整方向,形成“数据定位问题—场景验证问题—策略解决问题”的研究闭环。

三轮迭代进阶:从失衡到协同的课堂蜕变

第一次教学暴露了重讲轻练的讲授型困境。课堂以8分钟“气球争霸赛”情景导入,随后30分钟集中讲授破十法、点数法等4种算法,未设练习环节。系统数据显示,教师行为占比达到45%,46次提问中管理性问题占11%、低认知问题占48%。学生答题正确率仅68%,错误集中在点数法超时、破十法漏加剩余数两个方面。质性观察发现,19名学生在开放性提问中处于沉默状态。此次分析表明,算法多样化若缺乏操作支撑与练习内化,反而加重认知负荷。

第二次教学迈向操作优先的初步练习型。教师压缩讲授至15分钟,新增“猴子吃桃”情境导入与分小组摆小棒活动,并加入1分16秒的“打地鼠游戏”作为巩固练习。教师行为占比降至29%,应用型提问升至34%,学生答题正确率提升至80%。但新问题浮现,3组学困生会摆不会写,2组学优生不摆直接口算,出现摆算脱节,不利于其后续构建抽象数学模型。同时,系统因学生低头操作误判其为不专注。这说明,仅有操作时间还不够,必须建立操作与符号表达间的明确联结。

第三次教学建成摆算同步的成熟练习型。教师聚焦“摆—说—写”一体化,明确指令:“先摆一摆,再说一说,最后用算式写出来。”学困生A通过拆捆小棒,逐步写出“10-9=1、1+4=5”,学优生B先口算“14-9=5”,再用小棒验证并补充“9+5=14”。教师即时投屏对比两类写法,肯定其过程与思路。同时,新增错题复盘环节。请学生上台摆小棒,发现忘记加剩下的6根,针对“16-9=6”的典型错误,总结出“破十法要加剩余数”的结论。教师行为占比稳定在31%(理想区间),学生发言连贯性升至84%,学生答题正确率达91%。85%的学生能边操作边表述算式,部分学优生甚至能够自主总结出如“17-9=17-7-2=8”的平十法,学困生也能够扎实掌握破十法流程。

反思与建议:AI循证教学的边界与落地

三次AI循证教学实践表明,课堂智能反馈系统在课案改进中具有参考价值,但也存在明确的实践边界,需通过人机协同实现优势互补。

首先,课堂智能反馈系统为教学改进提供了客观、量化的证据支撑,能精准定位人工观察易忽视的教学盲区。例如,首轮教学中11%的管理性问题挤占了学生高阶思维时间,这一隐性问题仅凭肉眼观察难以直接察觉;三次教学中,学生发言连贯性从74%提升至84%,验证了发言连贯性是衡量参与质量的重要指标,纠正了传统教学评价中唯发言次数论的认知偏差。其次,系统能够量化教研改进效果,如启发式问题占比增加,直观呈现了A教师从多讲少问到精讲善问的教学转变,让教研讨论从经验之争转向用数据说话。最后,系统记录的摆小棒操作切片、错题答题轨迹等素材,为同类课案提供了可参考的实证资料,解决了传统课案证据难留存的问题。

AI工具存在三方面实践局限。一是指标适配性不足。当前系统主要依赖抬头率判定专注度,难以有效区分隐性专注状态,从而导致对部分学生专注状态的误判。二是数据解读存在门槛,若仅关注单一数据指标,易产生误判,如仅看三轮学生发言比38%低于首轮52%,会误判学生参与度下降,应结合发言时长从2秒延长至5秒、学生发言连贯性提升等场景信息综合研判,这对教师的数据素养提出了较高要求。三是对低学段实操类教学的细节捕捉不足,系统无法区分摆小棒的具体错误类型。

基于此,研究团队提出分角色实操建议。对于授课教师:一是课前预设核心关注指标,明确练习时长、习题正确率、高阶提问占比等维度,避免课后在面对海量数据时陷入“数据汪洋”;二是课中同步人工记录,在系统采集数据的同时,用便签快速记录学生的新算法、设备卡顿等预设外的情况,作为课后数据解读的补充;三是课后优先分析核心数据,先通过练习时长是否充足、正确率是否达标、高阶提问占比是否合理等指标定位主要问题,再结合课堂场景提出针对性调整策略,避免过度纠结次要数据。对于课案观察者:一是设计“数据—场景”对应记录表,确保数据与场景精准对应;二是关注低学段特殊行为,额外记录动手操作时长、注意力波动时段等,为数据解读提供补充依据;三是教研讨论中坚持“数据+场景”双支撑,以“数据+结论”的精准表达代替模糊表述,提升教研决策的科学性。

 

【本文系广东省教育科学规划2026年度中小学教师教育科研能力提升项目立项课题“无感知技术支持下的小学数学‘教—学—评’一体化实践研究”(项目编号:2026YQJK0072)研究成果】


作者:秦灿慧|广东外语外贸大学附属科学城实验学校

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