“學校教育數(shù)字化改革實踐”

是《中國信息技術教育》雜志

2025年關注重點之一

將展示數(shù)字化賦能學校

教育教學的創(chuàng)新變革

呈現(xiàn)學校在推進教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的

亮點舉措 特色成效 示范經(jīng)驗

北京亦莊實驗中學：分層走班制下智慧校園建設的實踐研究

作者：馬士委 魏婧婧 常晟 北京亦莊實驗中學

本文以北京亦莊實驗中學為例，探討了分層走班制教學模式下智慧校園建設的實踐研究。學校通過引入智慧校園系統(tǒng)，有效支持了分層走班制教學模式的實施，滿足了學生個性化學習需求，提高了教育教學質(zhì)量。同時，學校在實踐中不斷摸索，通過日常系統(tǒng)維護更新、教師人工智能培訓、技術指導輔助教學、人工智能與教學內(nèi)容相融合等措施，不斷提升智慧校園的穩(wěn)定性和使用效果，體現(xiàn)了教育創(chuàng)新與實踐相結合的特色。

隨著信息技術的飛速發(fā)展，教育信息化已成為推動教育現(xiàn)代化、提升教育教學質(zhì)量的重要手段。筆者所在學校作為一所積極探索教育創(chuàng)新的前沿學校，率先實施分層走班制教學模式，并結合智慧校園建設，致力于滿足學生個性化學習需求，提高教育教學質(zhì)量。本文旨在通過剖析筆者所在學校在數(shù)智化校園建設、人工智能技術對分層精準教學的支持、人工智能融合教學等方面的實踐，探討分層走班制下智慧校園建設的實踐效果與挑戰(zhàn)。

數(shù)智化校園的建設

1.建設背景與目標

在信息化時代背景下，傳統(tǒng)教育模式存在教學資源和手段單一、難以適應個性化學習需求等局限性。因此，學校通過數(shù)智化校園建設，打造智能化、個性化的教學環(huán)境，支持分層走班制教學模式的實施。建設目標為：構建穩(wěn)定、暢通、安全的網(wǎng)絡環(huán)境，提供豐富多樣的數(shù)字化教學資源，實現(xiàn)教育教學信息的快速傳遞與共享，滿足學生個性化學習需求，提高教育教學質(zhì)量。

2.建設內(nèi)容與實施

（1）構建數(shù)智基石，打造智慧校園穩(wěn)定網(wǎng)絡生態(tài)

學校以萬兆主干交換網(wǎng)為核心、千兆接入為基礎布線系統(tǒng)，在每一間教室均設置了11個基礎信息點及擴展功能點位。同時，完善開發(fā)平臺及中間件、數(shù)據(jù)庫等智慧校園平臺服務系統(tǒng)，配備互動觸控一體機、辦公計算機、巡考監(jiān)控設備、無線AP等基礎設施，為校園信息化的應用打下堅實的網(wǎng)絡基礎。

（2）形成“管理駕駛艙”，實現(xiàn)精準化校園管理

學校利用大數(shù)據(jù)進行課程管理與評價。教師通過對教學診斷數(shù)據(jù)的分析反思自己的教學行為，進而調(diào)整教學策略；學生則根據(jù)學習數(shù)據(jù)記錄和各類行為分析，建立合理的自我認知，優(yōu)化學習方式，進而有針對性地進行自主學習。

學校還將數(shù)智化校園中的智慧管理、智慧學習、智慧生活、綜合素質(zhì)評價等相關數(shù)據(jù)進行集中采集和處理，再通過一定的大數(shù)據(jù)技術手段對學校的大數(shù)據(jù)進行分析、處理、挖掘，形成了學校的“管理駕駛艙”。“管理駕駛艙”采用可視化交互式的軟件操作界面，能夠可視化呈現(xiàn)相關數(shù)據(jù)，便于學校管理者快速、便捷地掌握相關信息，從而確保學校各項信息化工作的順利進行。

（3）創(chuàng)建自適應平臺，實現(xiàn)個性化泛在學習

智慧學習環(huán)境下的教學更加關注學生的個性化學習訴求，而數(shù)智化校園的建設可以推動以學生成長為核心的智慧課堂的發(fā)展。在具體實踐中，學?；谝延械膶W生學習、考試及教育過程的數(shù)據(jù)支撐，建設了自適應學習平臺，幫助學生依據(jù)個性化學習特征，設計學習過程，實現(xiàn)更加個性化的泛在學習。同時，自適應平臺整合了學校錄播系統(tǒng)中的精品課程，主要涵蓋初高中主流學科及部分科學課程。另外，按照資源建設的流程，將教師的教學理念融入教學資源，結合技術手段，豐富課程內(nèi)容及表現(xiàn)形式，為教學活動提供了最適合的資源支撐。

人工智能技術對分層精準教學的支持

1.對學科知識圖譜構建的支持

學科關鍵能力需要通過學科問題解決或任務完成來培養(yǎng)。因此，構建較為清晰的教育領域模型顯得尤為重要。模型需要清晰地勾勒出學科知識的脈絡、問題的核心以及能力的培養(yǎng)方向，并深入揭示知識與知識、問題與問題、能力與能力之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時，知識與問題、問題與能力之間的映射關系也需得到精準刻畫，這是推動精準教學順利進行的關鍵所在。教育知識圖譜構建及應用的技術框架如圖1所示。

圖1 教育知識圖譜構建及應用的技術框架

以概念圖、知識地圖等為代表的教育領域模型，在學科教學中發(fā)揮著舉足輕重的作用。它們能夠?qū)⒃玖闵⒌闹R點串聯(lián)起來，形成邏輯清晰、結構完整的知識體系，從而有助于學生更系統(tǒng)地掌握學科知識、更有效地進行知識建構。

實例：利用TreeMind樹圖生成人教版初中“銳角三角函數(shù)”章節(jié)的思維導圖。

提問：請為我生成一份以樹狀圖形式呈現(xiàn)的人教版初中“銳角三角函數(shù)”章節(jié)的思維導圖，具體要求如下：

①該思維導圖需嚴格遵循《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》的要求，突出銳角三角函數(shù)章節(jié)的核心內(nèi)容，包括但不限于銳角三角函數(shù)的定義、特殊銳角三角函數(shù)值的記憶與運用、銳角三角函數(shù)在解決實際問題中的應用，以及俯角、仰角、方向角等概念的理解與應用。

②在構建思維導圖時，需充分展現(xiàn)銳角三角函數(shù)章節(jié)與其他初中數(shù)學章節(jié)之間的緊密聯(lián)系，特別是要突出與相似三角形、勾股定理等章節(jié)的關聯(lián)，展示這些知識點如何相互支持、相互補充，形成一個完整的知識體系。

通過這個思維導圖，我希望能夠更直觀地理解銳角三角函數(shù)章節(jié)的知識結構，把握其與初中數(shù)學其他章節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地掌握和運用相關知識。

在此基礎上，教師可以進一步發(fā)揮創(chuàng)造力，將思維導圖進行變形、變色、變內(nèi)容，甚至添加新的元素，以便將其改造為更加貼近學生實際學習需求的思維導圖。這樣不僅能夠增強思維導圖的實用性和針對性，還能夠幫助教師完成教學設計，并激發(fā)學生的學習興趣和積極性，從而更好地促進學生的學習與發(fā)展。

2.對學生畫像構建的支持

學生畫像是用戶畫像在教育中的應用，其本質(zhì)是對學生進行標簽化的過程。學生畫像能夠精準描述學生的知識水平、認知能力、學習風格等方面的個體特征。學生畫像構建一般包括學生畫像結構設計、學習數(shù)據(jù)采集與預處理、畫像計算生成、畫像輸出四個部分。學生畫像的構建離不開學習大數(shù)據(jù)的支持，當前學生畫像構建主要存在兩個問題：一是學習大數(shù)據(jù)采集不夠全面，尤其是學習行為數(shù)據(jù)難以系統(tǒng)、全面采集，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)稀疏性，導致學生畫像的精準度比較低；二是學生畫像本質(zhì)是學生特征標簽化的過程，這些標簽難以直接理解和計算，導致學生畫像的語義性和可計算性大幅度降低。

利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術建設智能感知環(huán)境，能夠全場景、多流程、伴隨式地采集學生學習行為數(shù)據(jù)和學習結果數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)稀疏性的問題。利用深度學習算法能夠有力支撐學習大數(shù)據(jù)的計算與分析，提升學生畫像構建的精準度。利用知識圖譜、自然語言處理等技術，能夠?qū)W生畫像的標簽進行語義關聯(lián)和泛化，能夠提高數(shù)據(jù)的可用性以及標簽的可理解性，進而提升學生畫像的語義關聯(lián)性和可計算性。人工智能技術為學生畫像的構建與應用提供了強力支撐（如圖2）。

圖2 學生畫像模型構建圖

學生畫像作為一種數(shù)據(jù)可視化的表征形式，其呈現(xiàn)需要借助數(shù)據(jù)可視化技術。學生畫像需要借助數(shù)據(jù)可視化技術將文本型數(shù)據(jù)和畫像標簽以柱狀圖、餅狀圖、雷達圖等可視化的形式進行展現(xiàn)。在數(shù)據(jù)可視化方面，已經(jīng)有很多成熟的數(shù)據(jù)可視化工具，如Echarts、AntV、HighCharts等。

3.對學習路徑推薦的支持

（1）基于歷史數(shù)據(jù)，重構學習活動

通過收集學生過往的學習記錄、成績變化等信息，系統(tǒng)能夠全面分析學生的學習特點和習慣?；谶@些歷史數(shù)據(jù)，教師可以重構學習活動，為學生量身定制個性化的學習路徑。這一流程涵蓋了學習目標的設定、學習資源的推薦、學習進度的安排等多個方面，旨在提高學生的學習效率和學習興趣。

（2）基于單次數(shù)據(jù)，調(diào)整推進策略

單次學習數(shù)據(jù)同樣具有重要的參考價值。通過分析學生在某一次課堂或作業(yè)中的表現(xiàn)，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學生的薄弱環(huán)節(jié)，從而調(diào)整教學推進策略。

（3）基于累積數(shù)據(jù)，選擇教學內(nèi)容

隨著學習數(shù)據(jù)的不斷累積，系統(tǒng)能夠形成對學生群體的整體認知?；谶@些累積數(shù)據(jù)，教師可以對教學內(nèi)容進行更加精準的選擇和規(guī)劃。

（4）基于作業(yè)錯因數(shù)據(jù)，實施個性化輔導

作業(yè)錯因數(shù)據(jù)是反映學生學習狀況的重要信息。通過分析學生的作業(yè)錯誤原因，教師可以了解學生對知識點的掌握情況，從而為學生提供個性化的輔導和學習路徑推薦。

（5）根據(jù)習慣數(shù)據(jù)分析，注重學生能力培養(yǎng)

學生的學習習慣也是影響學習效果的重要因素。通過分析學生的學習習慣數(shù)據(jù)，教師可以發(fā)現(xiàn)學生的學習偏好和學習方式，從而更加注重學生能力的培養(yǎng)。

（6）根據(jù)作業(yè)數(shù)據(jù)分析，精準設計后續(xù)教學流程

作業(yè)數(shù)據(jù)是反映學生學習效果的重要依據(jù)。通過分析學生的作業(yè)完成情況、得分情況等數(shù)據(jù)，教師可以對學生的學習狀況進行精準評估，從而設計更加符合學生實際需求的后續(xù)教學流程。

（7）分析數(shù)據(jù)結果，精準布置課后作業(yè)

最后，通過綜合分析學生的學習數(shù)據(jù)，教師可以精準地布置課后作業(yè)。這不僅包括作業(yè)的難度和題量，還包括作業(yè)的類型和形式。例如，對于某些需要重點復習的知識點，教師可以增加相關練習題的數(shù)量；對于某些需要拓展的知識點，教師可以設計更具創(chuàng)新性的題目。同時，教師還可以根據(jù)學生的個人特點和需求，為他們量身定制個性化的作業(yè)方案。這種精準布置的課后作業(yè)有助于鞏固學生的學習成果，提高他們的學習質(zhì)量。

4.學生差異性分析

為了全面、客觀地評估精準教學的實施效果，學校對比了正常復習與精準教學復習兩種模式下學生在數(shù)學學習上的成果差異。鑒于學校課題組成員的教學對象及研究精力有限，選取了一個初三的數(shù)二S班作為實驗班級（共計20名學生），橫向?qū)Ρ攘似渌齻€數(shù)二S班學生的情況，同時縱向分析了該實驗班級學生在實驗前后的表現(xiàn)變化。在數(shù)據(jù)分析過程中，采用了科學的統(tǒng)計方法，盡量充分考慮學生表現(xiàn)的復雜性和多因素性，力求準確衡量精準教學對學生學習結果的實際影響。

（1）縱向?qū)Ρ龋壕珳式虒W班實驗前后的表現(xiàn)差異

從圖3中的數(shù)據(jù)對比可以明顯看出，在實施精準教學前（即初三分班后的第一次期中考試），實驗班級與其他平均班級的成績差距較為顯著，與倒數(shù)第二的平行班平均分相差達到4.17分。但在引入精準教學模式后，實驗班級與其他班級的差距逐漸縮小，直至最近一次（2023年3月）的初三學科練習中，實驗班級的成績已與其他平行班相當，并且在優(yōu)秀率方面表現(xiàn)最優(yōu)。

圖3 精準教學班實驗數(shù)據(jù)

（2）橫向?qū)Ρ龋壕珳式虒W班與常規(guī)班的差別

考慮到初三年級僅物理學科與數(shù)學學科的分層設置相同（即數(shù)學班的學生與物理班的學生群體保持一致），可以從物理與數(shù)學成績的對比中，排除班級學習氛圍等外部因素的影響?；谧钚乱淮危?023年3月）的月考成績分析，經(jīng)過一學期的精準教學后，數(shù)學學科平均每人進步了13.26個名次，而相同分層情況的物理學科則平均每人退步了2.3個名次。這一鮮明對比充分說明了精準教學在一定程度上具有顯著的成效，能夠有效提升學生的學習成績和名次。

結語

當前，國內(nèi)外關于人工智能與教學深度融合的研究仍處于探索階段。未來的研究需要進一步深化理論與實踐的結合，完善人工智能技術在教學中的應用策略，提高教學效率和學習效率。同時，還需要加強跨學科合作，共同推動人工智能與教學的深度融合，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和信息素養(yǎng)的新時代學生提供有力支持。

本文作者：

馬士委 魏婧婧 常晟

北京亦莊實驗中學

文章刊登于《中國信息技術教育》2025年第3期

原標題：分層走班制下智慧校園建設的實踐研究——以北京亦莊實驗中學為例

引用請注明參考文獻：

馬士委 魏婧婧 常晟.分層走班制下智慧校園建設的實踐研究——以北京亦莊實驗中學為例[J].中國信息技術教育，2025（03）：97-100.

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