AI技术助力学生错题本的建立与应用实践研究

赵 顺 胡丽斌

一、错题本的建立与研究背景

在日常教学中，教师经常传授优秀的学习习惯，错题本便是不可绕过的一个话题：错题本能够帮助学生存储已有问题的知识、题目，方便抓住问题重点，发掘其内在规律，减负增效，提高学习效率[1]。然而，在学生实际学习过程中，往往由于需要自己剪辑、归纳或者不会用错题本、难坚持等原因，学生并不能很好地使用这一工具。随着科技的进步，人工智能技术逐步与教育融合。2017年，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，要求利用智能技术开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统。建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育订制化[2]，规划将作为今后一个阶段我国教育改革的风向标和路线图。为响应信息化校园建设的号召，学校需要寻找合适的产品满足学生的个性化发展，解决学生学习动力、减负等问题。其中，智能错题本的建立将是科技助力教育教学、夯实教学成果的突破口之一。智能错题本是将人工智能技术赋能教育，结合大数据、图文识别、机器学习等技术与教学教研深度融合后，通过对真实教学场景下学生行为数据的科学采集和分析，实现自适应教育的精准化教学和学生的个性化学习，提升学习者学习质量的一款智慧产品[3]。

智能错题本能够记录学生错题，归纳错因，根据知识点、题型、难度等对错题进行归类，并推送出相似题练习，较完美地解决了学生的上述问题；与此同时，智能错题本还支持学生将自己的“新”题、“好”题上传并进行标注、归类。本研究选取来自山东某重点高中高一的产品实验班，以数学学科为例，实证智能错题本能够方便学生的使用，激发其使用热情，同时对学生成绩的提高产生正影响。

二、智能错题本使用体验

1.实验对象

本高中高一所有班级全为平行班级，教师采取集体备课形式，保证所讲授内容相同；选取A1，B1两个实验班使用AI产品；两个对比班级分别为A2，B2。其中，A1，A2两班为同一个数学教师；B1，B2两班为同一个数学教师。实验样本容量分别为：A1班53人，A2班54人，B1班51人，B2班51人。前测成绩为高一第一学期期末成绩(卷一)，同一位教师所教授的A1，A2两班成绩比较Z检验为1.54(p＞0.05)，B1，B2两班Z检验为0.06(p＞0.05)，两组班级学习成绩均无明显差异(见表1)，尤其B1，B2相似度很高。

表1 前测成绩统计

2.实验操作和学生的使用方法

所有班级均按照之前的教学模式，进行常规教学、错题讲解与订正。其中，由于A1和A2，B1和B2属于平行班，教师教学内容及作业等也均相同；A1，B1两班采用AI相关产品，进行作业布置。

本文所述AI智能错题本除了能够收集错题(典型题)、推送相似题以外，还结合记忆遗忘规律、项目反应理论智能推送专属复习计划，形成了“定错因—补基础—提档次”的“三部曲”，满足学生在学新、温故的不同场景使用。具体使用方法如图1所示，对于学习过程中产生的错题(典型题)，学生可通过错题本的拍搜功能筛选电子化的错题原题，自己点选错因、记录解题过程(如图1a所示)，使学生重新审视自己的做题过程；智能错题本会自动识别题目给出知识点、题型、难度等标注并进行归类，帮助学生“定位错因”；题目进入错题本后，学生可以根据自己的需求进行相似题目的题练习或者进行薄弱知识点的个性化训练(如图1b所示)，对薄弱的知识点进行针对性学习；通过一段时间的题目积累，系统会根据学生知识掌握水平，推送专属复习计划(如图1c所示)，在学生补漏的基础上帮助学生提升知识点的掌握层次。

图1 AI智能错题本使用示例

3.检测与结果

经过半学期(8周)的使用，进行期中考试检测(测试卷二)，测试成绩见表2。从数据可知，实验班成绩均高于对比班：其中A1，A2对比组，Z值为2.31(p＜0.05)，差异非常显著；B1，B2对比组，虽然没形成显著差异，但B1班级平均成绩在试卷难度增加的情况下，相较B2班也有较大幅度的提高。

表2 测试成绩统计

通过智能错题本的数据可以发现A1，B1两班学生对错题本应用使用率均达到100%，这是传统教学过程中即使教师推荐使用错题本也很难达到的。通过图2，可以发现两班学生分别有总计39和22小时的查看错题时长。因此，在未改变其他教学方式、环节的情况下，可以证实错题本的使用对学生成绩的提升有正影响。

图2 学生查看错题时长

通过图3(班级查看错题数目)数据不难发现，A1班学生不仅比B1班学生查看错题时间长(如图2所示)，而且查看题量也高于B1班。因此，也可以推断A1班级良好的错题订正习惯对保持良好成绩起到了正影响。通过表1和表2数据的对比，可进一步发现，B1班与A1班的差距在不断缩小，平均分之差由18.3降为10.6，经计算Z检验值也由4.27降为1.98，差异程度也在降低，由非常显著变为显著。由此可见，错题本的建立有助于帮助学生养成良好的学习习惯，有助于后进班级的查漏补缺和学习成绩的提升。通过上述数据发展趋势也可以预期，如果B1班在错题订正上进一步努力，其与A1班级的差距将进一步缩小。

图3 班级查看错题数目

三、研究结果与讨论

智能错题本的使用，有效节省了学生剪辑、抄题的过程，通过简化错题本建立过程给学生减负，让学生直接进入“错题”系统，给学生的反思学习提供了更多的时间，有助于学生系统地完善认知[4]和查漏补缺。上述班级学生成绩的提升也再次证明错题本的高效利用对于成绩提高有积极助力作用。智能错题本帮助学生按照知识点、题型等分类进行梳理，学生重新审视自己的错题的过程，如解题思路、错因研究的同时，也会对自己的学习有新的评价和鉴别，这将直接助力激发学生从浅层次的认知进入深层次的挖掘，增强学生自我认知、自我激励、自我管控的意识，在发现问题、解决问题等的过程中感受“成就”，进而提高自己的成就感。

在研究智能错题本对学生成绩影响的同时，也发现错题本为教师提供了一个能更真实地了解学生学业水平和理解程度的机会。平台记录了学生的个性化数据，教师可以根据错题本对学生精准施教，实现学生个性化学习指导，是对教师课堂教学的积极拓展和补充。