基于人工智能技术和互联网的数学个性化学习模式以及教学策略应用实验研究报告

（长沙市教育科学研究院，湖南 长沙 410016）

一、一期实验内容及结果

（一）实验设计

1.实验目的：通过实验班师生进行人工智能教学应用平台的使用，以期中、期末考试成绩对比检验平台功能和新型教学模式对成绩影响。

2.实验对象：初一年级21 位学困生。

3.实验工具：（1）学科测试：期中考试前，实验班学生并未使用人工智能教学应用平台，自期中考试后开始使用。以期中考试、期末考试成绩作为主要实验工具，纵向对比同一批学生使用前后的效果变化。（2）调查问卷：围绕21 位学困生及其家庭，设计调查问卷，以调研家长、学生对于平台主要功能认可度，以及对学生学习影响主观判断情况。

（二）实验过程

1.培训宣讲：在完成班级开设的准备工作后，由学校组织一场针对试点班学生和家长的学生培训会议和家长宣传会议，以此强调试点班的开设意义和工作价值，并对需要家长支持的部分进行强调，主要是通过软件平台关注学生的学习情况。

2.集中学习：实验班21 位学生每天下午放学后，进行30 分钟左右个性化自主学习，并且在每周五由数学老师进行专题讲解，主要是解答个性化学习问题中暴露出来的共性问题和重难点知识点。

（三）实验结果

2019 年5 月21 日试点班正式启动，在7 月5 日学校进行期末考试后，通过采集参与考试的20 位学生的考试成绩，并与未开班前的期中考试成绩进行对比分析后，结果数据如下：

1.实验班平均分提高9.63 分

期中考试试点班平均分为57.27 分，期末考试平均分是66.9 分，提高9.63 分。并且，期中、期末两次考试，整个五年级的平均分分别是85.66 和86.07，表现差异不大，考试难度相近。并且，在开班初期进行的摸底测试中，平均正确率是54.4%，期末的测试是68.2%，与官方考试结果相吻合。

2.学生年级排名平均提升30 个名次

从期中考试的平均年级354 名，提升到期末考试的324 名，更有一位学生从年级359 名飞跃至年级74 名。

3.及格率和良好率显著上升

期中考试，试点班共9人及格，及格率45%，达到良好的人数为0，良好率0%；

期末考试，试点班共16 人及格，及格率80%，达到良好的人数5 人，良好率25%。

二、二期实验内容及结果

（一）实验设计

1.实验目的：通过设置对照班和实验班，以期中、期末考试成绩对比检验平台功能和创新模式对于学习成绩、效率、动力影响

2.实验对象：初二年级3 班、4 班为实验组，6 班为对照组

3.实验工具：学科测试：期中考试前，实验班学生并未使用人工智能教学应用平台，自期中考试后开始使用。以期中考试、期末考试成绩作为主要实验工具，纵向对比同一批学生使用前后的效果变化。

（二）实验过程

个性化自主学习：主要是通过晚上自习时间，在校内通过使用人工智能教学应用平台，进行30 分钟以内的个性化自主学习，所有学科资源、素材完全基于学生个体情况，由AI 平台智能推送。

（三）整体情况

1.平均分变化。

将考试分数折算成百分制后，统计出各班在初一期末考试和初二期中考试及格人数、良好人数和各班及格率及良好率。数据如下：

从各班平均分变化可以看出，初二期中考试从分数上呈现整体降低情况，并且结合对任课老师和学生的调研，均反映此次考试难度颇大，说明本次考试分数降低，可能主要是因为此次考试难度系数增加所导致。

2.试点班与平行班数据对比。

本学期，由初二3 班和初二4 班分别使用高木人工智能教学平台进行“人机共教”教学模式探索，同时，初二3班和初二6班是由同一位老师任教。因此，在相同学段、相同年级、相同教师、相同知识点、不同模式教学下进行数据对比，以此分析效果及成因。

（1）两次及格率和良好率对比

通过表格数据和图表对比可以发现，在初一期末考试中，3 班及格率为65.12%，良好率为27.91%，6 班及格率为69.57%，良好率为30.43%，两班情况大体相似，且6 班略优于3 班。在初二期中考试中，3 班及格率为44.19%，良好率11.63%，而6 班两类指标分别是36.96%和2.17%，3 班及格率和良好率已经明显优于6 班，实现反超。

（2）年级排名及达A 情况对比

由此可见，在初一期末和初二期中考试对比中，3 班学生在年级平均进步了11.03 名次，而6 班出现了大幅下跌，退步18.74 名次。同时，在考A人数对比中，3 班从原本8 人达A 上升到了11 人，6 班从10 人减少到4 人，3 班表现优于6 班。

此外，对于3班在初一期末考试年级前100/300/400名学生分别进行统计，发现在初二期中考试中，三个层次学生平均出现退步4.3 名，进步15.09 名，进步14.3 名情况，说明班级进步主要是通过中等生、后进生进步影响。