基于知识结构的高中数学智能诊断系统的建构与应用

高大佩

【摘要】在教学优化的过程中，教师要给学生更多的自主空间，锻炼学生的学习能力，为了让学生在自主认知的过程中精准找到自我学习中存在的问题，教师可以在数学教学的时候基于学生现有的知识结构设计出数学智能诊断系统，引导学生通过系统分析的结果对当前的学习问题进行深度的认知。数学智能诊断系统的认知可以将学生当前的学习现状以可视化的形式呈现出来，为学生输出学习诊断，以此来提高学生的自主学习效率，符合学生对于个性化学习的需求。

【关键词】高中数学;知识结构;智能诊断系统;构建

在数学教学的过程中，教师要尊重学生的主体地位，强调培养学生的自主学习能力，教师要给学生一定的自由空间去探究和理解所学的知识。在高中数学教学引导的过程中，教师往往使用题海战术的方式培养学生熟练掌握解题技巧，教师对学生缺少个性化的指导。运用智能诊断系统给学生输出更多的学习信息，让学生深刻了解当前的学习现状，基于现有的知识结构来提升和优化当前的数学学习。

一、当前高中数学教学中存在的教学问题

在新课程教学改革的背景下，传统的数学教学模式已经无法适用全新的教学理念，传统的题海战术的方式虽然可以引导学生积攒解题的技巧和经验，但是无法锻炼和提高学生的自主学习能力，学生对于数学学科的学习兴趣普遍不高。在面对数学问题的时候，学生缺少自主学习的能力，对于教师的依赖性较强。

在以往的题海战术教学模式中，学生盲目练习，重复性较强，时间消耗较多学习效率却无法得到对应的提高。教师面临的学生众多，无法对学生存在的问题进行有效的指导，使得数学教学的质量无法得到保障。对于学生来说，学生缺少自主学习和成长的能力，仅从自己的数学考试分数中无法了解自己当前学习中存在的问题，很难对当前学习问题的深层次原因进行研究。高中生缺少自我学习的认知和诊断，使得高中数学智能诊断系统的开发非常有必要。

在数学知识架构分析以及搭建的过程中，教师要对学生的学习现状以及学习问题进行分析的，教师基于现有的知识结构搭建科学、系统的智能诊断系统，使得学生有机会和途径去了解自己的学习问题，有改善和提升的方向。

在构建高中数学智能诊断系的过程中，教师充分发挥计算机的智能化功能，通过对学生做题的结果进行数据分析，智能诊断系统可以对学生错误的原因进行分析，得出学生当前的知识结构状态。学生了解自己的学习现状，对数学知识体系中存在的错漏以及错误的原因进行研究，对当前的学习现状有一个系统的认知，同时智能诊断系统还可以为学生提出一个个性化的学习补救的方案，以此来使得高中数学教学实现个性化教育的方式。在智能诊断系统的辅助下，教师能够更直接地了解学生当前的学习状态，减少教师精力以及时间的投入，教师只需要花时间和精力去思考如何提高和改善学生的问题即可，在智能诊断系统提出的补救方案的基础上进行升级，并为高中生创造自主的空间，让其有更大的进步空间。

二、高中数学智能诊断系统的设计以及构建

数学智能诊断系统在构建的时候要综合考虑学生的学习现状，从学生基础知识的掌握情况、理论认知和运用的能力以及數学问题分析解决的能力，智能诊断系统通过对学生考试成绩、日常作业等的完成情况、正确率等数据的分析，对学生当前的数学学习现状给出诊断结果和评价，使得高中生可以正确认识当前的数学学习问题。

在构建智能诊断系统的时候教师可以根据学生的数学学习步骤，对智能诊断系统进行诊断步骤的设计：“学习——检测——诊断分析——补救方案——目标达成审查——效果评价”，教师先布置任务让学生完成智能诊断系统中的数学题目，生成原始的数据让智能诊断系统对其进行分析，检测出当前高中生数学学习中存在的薄弱的环节，生成诊断的结果使得学生有明确的方向对基础知识进行查漏补缺，智能诊断系统中纳入了许多个学生的学习案例，可以根据以往的学习经验智能诊断系统对学生存在的问题给出针对性的补救方案，指导学生对于掌握不夯实的知识体系进行强化。后续，教师借助智能诊断系统的辅助对学生后续的提升情况进行调查，建立完整的培养方式，使得高中生在数学学习的时候既可以得到个性化的指导，还可以在数学学习的过程中建立完整的知识体系，提升和锻炼自我的自主学习能力。

在设计智能诊断系统的时候教师按照知识模块化的体系进行设计，在系统中设计模块包括：课前准备模块、测验模块和学习诊断的模块，不同的模块分层次地对学生进行检验，智能诊断系统的模块设计如下图所示：

不同的模块数学教师联合专家进行学习资料的准备，对基础的数学知识点进行结构图的绘制、试题库的编制，在测验模块设计的时候，教师抽取经典的题目、易错题目随机为学生推送，对学生的知识运用能力进行考评。在学习诊断的模块，智能诊断系统对检测到的学习数据进行分析以及诊断，确认出补救的方案让学生有明确的提升和改善的方向。

在课前准备的模块，教师整理基础的数学知识点，绘制各个章节的知识点以结构图的形式呈现出来，随着数学知识体系的更新来不断完善，提升知识结构图的实用性。在绘制概念图的时候，教师为学生明确每一个数学概念之间的关联性，说明概念之间的关联性，使得学生对于数学概念的学习更加深入，理解和运用起来的效率也会大大提升。概念图的结构关系学习帮助学生发展和完善知识结构，不再让学生依照死记硬背的方式进行概念的学习。例如：在整理集合概念体系的时候，教师将教材同一单元内的知识概念进行关联，同时为学生梳理集合与函数定义体系之间的关系，让学生更切实地理解集合概念的运用，对定义域的认知更加深刻。智能诊断系统的构建就是细化学生的认知以及思考方式，纠正学生以往忽略的知识概念，以往学生在数学学习的时候死记硬背概念，忽视数学概念的本质以及由来，盲目做题，也不能在错题中分析总结出解决的经验。智能诊断系统的设计便是要在基础知识模块做好补充和完善，引导学生建立正确的概念学习的理念，对当前知识结构中残缺和粗略的部分逐步补充和夯实。

在试题库模块设计中，教师要对重点知识点进行编制以及重点考核，题目的设计要简洁，表达规范、准确，对于学生常见的错误原因，教师在系统中进行归类、编辑以及创新，使得学生在练习的时候将不同类型的错题以及错误的原因有一个系统的认知，建立更为清晰的认知和思考方式，避免同类错误的反复发生。对于错题，智能诊断检测系统对题目进行创新，设置高质量的选择题来测试学生的数学分析能力，填空题、简答題、证明题之间都可以做转换，引导学生找到关键的解题步骤，这样才可以更彻底地进行诊断性测试，让学生对于自己数学学习的达成度和错误点有更多的认知和了解。

在诊断模块设计的时候，智能诊断检验系统要生成符合学生认知规律的报告，符合学生的认知属性，给教师和学生的数学教学和学习提供良好的工具辅助。智能诊断系统对学生的答题情况进行分析、诊断生成诊断报告。诊断报告的内容包括题目的正确率、知识点达成度分析、错误原因分析，研究学生对于同类知识点的得分情况，以此来判断学生是否存在知识点掌握不夯实的情况。对于学生错误原因的分析，来分析学生的答题心理，是否存在粗心或者是计算能力不足的情况。

对于学生存在的不足和错误的原因，智能诊断系统给出针对性的补救方案，教师基于报告来加深对于学生的了解，进行一对一的辅导以及提升，师生之间的沟通更具有针对性，不再是针对共性的问题花费时间进行讨论。

三、总结

在高中数学教学的过程中，教师对于学生的培养和锻炼要更具有针对性，设计和构建智能诊断系统来对学生进行问题的剖析，使得学生了解当前知识结构中存在的不足和问题，基于智能系统给出的针对性建议来弥补和改善自我的学习，教师也可以依照不同学生的学习现状给每一个学生更好的指导和建议。本文分析了如何基于高中生当前数学学习的现状进行智能检测系统的设计与优化，提升对学生的培养质量，不再盲目地进行数学题海战术，有助于高中生自主学习和自主思考能力的提升，为高中生今后的学习和成长奠定良好的基础。

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