基于智慧纸笔可视化学习工具的学习效果评估

周依雯 余慧玲

摘要：智慧纸笔应用到课堂教学，已经获得了一定的认可度，其因不改变传统纸笔书写、对视力影响较小等而受到师生的欢迎。本文在概述智慧纸笔可视化学习工具的基础上，从答题正误、高频错误等方面对智慧纸笔的可视化教学进行分析，并利用速度准确率的描述对学生的学习效率、效果进行分析，最后根据学生的形成性评价、结果性评价和满意度调查对一学期的教学效果进行综合评价。结果显示，在初中数学课堂中，利用智慧纸笔可视化学习工具实施教学，相较于传统的教学模式，学生的学习主动性和创造性更高，学习成绩也有所提高。

关键词：智慧纸笔;可视化;教学反馈;初中数学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）S1-0051-04

智慧纸笔可视化学习工具

随着大数据、物联网、人工智能与教育信息化与教育行业资源应用的深度融合，教与学的数据采集成为刚性需求。智慧纸笔能够帮助学生在不改变原来书写方式的基础上，通过光学点阵技术对学生的作业笔迹进行采集，将普通纸笔上的书写轨迹实时采集并在智能端还原重现，传输到数据云后台进行存储分析。从某种程度上说，纸笔数字书写技术是对传统纸笔书写实现信息技术赋能，以期在实现纸笔自然书写的同时让书写信息得到数字化呈现和智能化处理。[1]智慧纸笔可视化学习工具，是在点阵笔的自动化、智能化测评的基础上，将学生学习过程性数据和结果性数据以可视化的方式呈现，老师和学生能够更直观地理解学习过程中学生的思维过程，帮助师生精确定位学习问题。

课堂数据可视化，具有“一图胜千言”的表达优势，同时，也能够构建教学关联数据的即时反馈、动态累积和趣味呈现的方式应用于课堂教学。[2]利用点阵笔系统，能够把同步课堂中以学生听为主的学习模式，变成师生互动交流的学习模式，让学生真正参与到学习中，师生交流从表面走向深处，实现“教师心中有学生，学生眼中有教师”的良好互动。[3]智慧移动终端和学习内容的分析，能够提高分析的实效性，促进教学效率、教学效果和教学效益的全面提高。[4]基于智慧纸笔的可视化学习工具的应用促进了新型智慧课堂教学形态的形成。

目前，有关纸笔数字书写的研究不够具体，仅仅停留在纸笔书写的技术开发层面，也有少量的关于纸笔数字书写与课堂教学的研究。[1]作为智慧课堂互动反馈的一个工具，智慧纸笔可以自动记录学生答题情况、应答问题、应答时间和结果、学生成绩和测验成绩，其数据可视化功能对教学的意义目前还未引起研究者足够的重视。

智慧纸笔可视化工具教学分析

本文将以《一元一次不等式》为例，对初中数学智慧纸笔可视化工具进行教学分析。在课后，教师通过布置作业来考查学生对新授课内容的掌握情况，课后作业的数据来源于教学平台，通过查看单次报告，可以看到班级所有学生的答题参与情况和答题正误情况，通过查看答题的速度准确率关系图了解学生学习效率。全班共计48人，其中有6人因为技术不过关没有正常提交答案，实际答题人数42人。本次答题10题。

1.高效进行答题正误分析

整个班级学生的答题水平如图1所示。分析学生本次答题的水平可以看出，班级大部分学生的知识掌握情况高于70%，基本掌握课堂所学的知识点。答题水平介于90%和100%之间的人数有15人，介于70%和80%之间的人数有14人，在69%及以下的人数有13人。学生成绩没有出现断层和两级分化，得分趋于正常。基于学生掌握程度的不同，建议教师可以采用分层教学，对不同掌握水平的学生采取不同的教学对策。

分析本次作业的高频错题可以看出，第110页的第1题为高频错题，有23人回答错误，说明本题难度较高（如图2）。这道填空题涉及的知识点是绝对值与一元一次不等式的综合运用，大多学生并不能很好地将两个知识点综合运用。所以教师可以结合学生整体学情，有针对性地进行巩固学习。

2.及时提供学生答题速度和准确率反馈

分析本次学生答题的速度和准确率（如图3）可以发现，大部分学生答题速度在40分钟之内，作业完成较快，一半以上的学生作业准确率较高，准确率在60%以上。有6位同学的答题速度快，准确率不高，这一部分学生可能是對知识点的掌握不够准确或追求速度，教师可以提醒学生在答题时需要首先考虑做对题目，适当调整做题速度，不一味求快，重在基础知识的掌握运用，这样学习效率才能提高。还有小部分学生答题速度慢，存在学习拖延的情况，这部分学生有可能是不会做，需要花大量时间思考、查阅知识点，这是作业效率低的表现。根据速度和准确率的分析，教师可以清楚地看到每个学生的成绩和答题习惯，再根据学生的学习情况进行有针对性的辅导。

智慧纸笔可视化学习工具效果分析

1.对学生学习效果进行分析

选取参与智慧纸笔可视化教学的48名学生作为实验组，其中男生23人，女生25人，平均年龄12岁;选取没有采用智慧纸笔可视化学习工具的另外一个班级作为对照组，其中男生24人，女生25人，平均年龄11.5岁。两个班级在性别、授课教师、学时和期末成绩等因素上没有显著差异。

首先，通过“智慧纸笔”网页端导出学生作业数据对实验组学生的学习效果进行分析总结评价，智慧纸笔可视化作业的成绩作为平时成绩纳入考核，作为形成性评价。实验组本学期有20次使用智慧纸笔可视化进行教学，平均完成率为80%，正确率为75%。学生课堂参与积极性较高，课堂学习效果好。

其次，期末考核成绩按照实验组和对照组进行对比分析（如图4），对比结果表明，在课堂教学中采用智慧纸笔进行可视化教学的班级平均分要比没有用智慧纸笔进行可视化教学的班级高出7.5分，成绩优秀的学生占比更多，高出10%。期末考试成绩对比数据显示，利用智慧纸笔可视化教学的课堂提高了学习和教学效率。

2.学习满意度调查分析

采用自行设计的调查问卷的方式对50名学生进行评价调查。问卷全部回收后，对调查问卷进行统计分析（如图5），从分析结果可以看出，就整体而言，学生对智慧纸笔可视化教学中评价指标的认同度超过85%。具体来看，94%的学生认为智慧纸笔可视化学习工具能够提高学生的自主学习能力，90%的学生认为智慧纸笔可视化教学能够培养学生的团队合作精神。对于智慧纸笔可视化教学能够培养学生的自信心这一评价指标，88%的学生非常认同。94%的学生对智慧纸笔可视化学习工具非常满意。鉴于智慧纸笔可视化教学有诸多优势，98%的学生希望下学期继续使用智慧纸笔可视化学习工具进行学习。

研究结论

通过实验组和对照组的期末成绩分析，可以看出实验组学生的成绩明显高于对照组，并且优秀学生的占比高于对照组10%，由此可以说明，智慧纸笔可视化学习工具的应用对提高学生的成绩有很大的作用。从問卷调查结果分析来看，学生对智慧纸笔可视化学习工具在学习积极性、创造性和合作性等方面的帮助有着高度认同。通过智慧纸笔可视化学习工具的应用，学生的积极性有所提高，知识掌握程度更高，学习也更有信心。

虽然智慧纸笔可视化学习工具的应用得到了师生的认可，但是在调查中，仍然发现了一些对教学有价值的建议。首先，智慧纸笔可视化学习工具对学生学习状态的监管以及对自控能力差的学生如何督促，是教师在利用智慧纸笔可视化学习工具时应该思考的问题。其次，如何打造每个学生的学习画像，因材施教，帮助教师实现个性化教学，是目前利用智慧纸笔可视化学习工具教学的一个难题。

综上所述，智慧纸笔可视化学习工具的应用，弥补了传统教学反馈不及时、学习评价不充分的问题，激发了学生学习的积极性和自主性，能够对学习问题进行及时定位，提高了教师的教学效率。本研究作为基础教育新模式的探索，对教育教学改革有一定的借鉴参考意义。

参考文献：

[1]张晓梅，胡钦太，田雪松，等.智慧课堂教学新形态：纸笔数字书写技术教学应用[J].现代远程教育研究，2020（01）：77-83.

[2]阮士桂，郑燕林.课堂数据可视化的价值与教学应用[J].现代远程教育研究，2016（01）：104-112.

[3]王利尧.纸笔课堂 精准互动[J].浙江教育技术，2019（06）：19-21.

[4]李红美，王镇国，韦俊楠.面向移动终端课堂互动信息的可视化分析——以高中数学为例[J].现代教育技术，2017（02）：113-119.