江苏省南通第一中学创立于1919年，是国家级示范高中和江苏省首批四星级普通高中，在近百年的办学历史中，兼收并蓄、鼎故革新，在“敬、诚、勤、朴”校训的指引下，学校坚持“面向学生个体，传承仁爱精神，提升核心素养，奠基幸福人生”的办学理念，积淀了深厚的文化底蕴，形成了“严谨缜密、求真务实、勇争一流”的学校精神，“中西会通与整体优化”的办学传统，铸就了“仁爱教育与智慧教育比翼齐飞”的学校文化。

学校是江苏省首批数字化学习试点学校、江苏省STEM教育项目试点学校、南通市首批数字化校园建设单位、南通市STEM教育协同创新中心实验学校，校园内有线和无线网络全覆盖，硬件设施超过江苏省教育装备Ⅰ类标准。目前，学校以建设高品质示范高中为契机，全面实施基于大数据的智慧教育工程，积极推进人工智能技术在教育教学中的应用，探索具有南通一中特色的“智慧教育”发展之路。

近年来，学校的教育教学质量在南通地区保持较高水平，但社会各界有着更高的期待。如何才能更好地满足人民群众对优质高中教育的需求，是学校必须要面对的重大挑战。同时，随着现代科技的飞速发展，互联网+、云计算、大数据日益渗透到社会生活的各个方面，学校教育教学如何借势发力，也是一个要重点研究的课题。面对这两个问题，南通一中勇于实践和创新，不断探索现代技术与学校教育教学的融合：2011年成为江苏省现代教育技术实验学校，在课堂教学中广泛使用交互式电子白板，建成了南通市第一间微格教室;2012年成为江苏省首批数字化学习试点学校(全省共23所高中入选)，开展数字化教学实验;2014年高标准建成南通市首家数字化校园，全面实现数字化教学和管理;2015年在高三数学备课组开展基于大数据的精准教学实践;2016年，全校推广使用学业大数据系统，全面实施精准教学和个性化学习;2017年高一年级4个班级试点智慧课堂，全体师生配备智能终端，基于大数据、云计算等技术的智慧课堂正式进入实施阶段;2018年5月《“人工智能+数学”课程基地》被江苏省教育厅批准纳入省级建设计划。

在这过程中，学校领导和所有老师不断学习，主动迎接新技术，借助互联网、智能终端设备和各类教育平台，积极开展智慧教学实践，探索出一条“智慧教学”发展道路。

一、智慧课堂，助推课堂形态高效化转变

2014年，学校建成了数字化学习平台和两个电子书包教室，开始电子书包教学实验，积累了许多数字化教学经验。随着社会的发展进步，人工智能技术、大数据技术、云计算技术等先进技术逐步融入到教育教学中，2017年，学校在高一年级挑选了4个班进行智慧教学试验。学校部署了智慧教学云平台，这4个班的教室里均安装了智慧教学支撑设备，每一位老师和学生都配备了平板电脑，开展全科化、常态化智慧教学。课前，教师通过云平台推送预习内容，学生以在线提交、拍照上传、班级空间等方式及时反馈预习结果，教师备课针对性更强。课中，教师把授课内容推送到学生平板电脑，学生通过在线答题、拍照上传、抢答等方式积极参与课堂互动，学习机会均等，学生真正成为学习的主人。课后，老师在线布置作业、推送学习资源，及时录制微课、语音互动、拍照解答等方式答疑解惑，学生学习更主动、更积极。平板电脑真正成为了学习工具，泛在学习在南通一中的校园里已经成为现实。

案例一：PAD成为课堂教学的基本工具

11月的一天，物理学科杨老师精心准备了《动能和动能定理》预习任务，通过智慧校园云平台推送给全班学生，晚上杨老师检查并批改了学生的练习结果，掌握了学生存在的主要问题。第二天上课时，杨老师手捧PAD，重点讲解了学生掌握不牢的学习内容。她一边讲解一边娴熟地操作着，时而分享屏幕，时而推送课堂练习，学生面前的PAD也同步切换。在一帧帧页面变化中，有关动能和动能定理的定义、表达式、实际应用等重要知识点，通过文字、图片、动画等形式生动而形象地传授给学生。和传统课堂模式不同的是，杨老师通过PAD实现了学生的即时互动。课堂上，除了分享教学内容外，还穿插着课堂练习，学生通过PAD或在线作答或拍照上传反馈学习效果，老师手中的PAD立即显示出练习的正确率和错误点，立即针对性地纠错。“过去的课堂，老师提问，只有少数学生有回答的机会，我不能精准掌握学生对教学内容的掌握情况。但现在有了‘智慧课堂’教学系统的支撑，学生的学习机会均等，每位学生的学习和练习效果都能清晰而准确地显示出来，便于我灵活地调整教学策略，教学效率和质量都明显提高。”杨老师说。

不仅是课堂的教学互动，一台小小的PAD还集纳了学生笔记、习题测试、作业批改等教学功能。在约30分钟的课堂讲解结束后，杨老师布置了巩固练习，这些放学后回家才能完成的“家庭作业”，现在实现了当场测试、当场批改。其中一道主观题为计算一只小球落地时的动能，学生做完后拍照上传。交互式电子黑板上，立即出现倒计时画面和学生名单，上传完成的学生名字被高亮显示。答题完成后，系统自动计算出正确率，“正确答案为20焦耳，15人正确，错误答案主要集中在10和15焦耳……”杨老师当场批改作业，再进行有针对性的辅导。“平板教学系统不仅让我们体验到了科技的魅力，更重要的是提高了学习效率。课堂上我们不必再忙于抄笔记，每位老师的教学课件和书写的内容都存在我们的平板里，特别是一些重难点内容，我们只要轻点‘保存’就可随时温故知新。”学生薛志鹏说。课后作业课堂上就解决了，学生有了更多的自主学习时间，学习更轻松。

图1 物理PAD教学课

在智慧课堂上，学生真正从知识的被动接收者转变为学习的主人，自主学习能力明显增强，由原先的“忙于听讲、记笔记、做作业”变为“自学探究、提出问题、交流讨论”，课堂形态发生了根本性转变。

图2 各科常态化的PAD教学情景

案例二：微课常态化辅助教学

微课以其短小的特点适合网络传输和碎片化学习，学生只要花几分钟时间就能完成一个知识点的学习，因此备受教育界的推崇。我校教师利用平板电脑录制微课，或上传到云资源平台，或发布在班级空间，辅助学生自主学习和答疑解惑。且看高一(12)班徐老师如何用微课辅导学生。

数学课后，徐老师布置了三道家庭作业题，有一道关于诱导公式的题目比较难，许多同学通过智慧校园云平台的班级空间、发私信、语音通话等方式向徐老师请教，徐老师发现大多数同学没有理解函数的周期性导致对诱导公式理解困难，于是就录制了几分钟的微课讲解三角函数的周期性，并上传到班级学习空间，推送给所有学生。以前第二天才能面对面解决的问题，现在借助于智慧教学系统迅速就解决了，学习效率显著提升，“学习新知—反馈纠正—巩固提高”的学习周期明显缩短。

图3 班级微课

图4 高一4个平板教学班一月内新增微课99节

经过近一学期的PAD教学，同学们也有自己的体会。高一(3)王梓雯同学的话最有代表性，她认为：“有了平板教学系统后，老师的授课内容能同步到我们的平板电脑上，大家的学习机会都一样，我们的课堂练习也能快速地提交给老师，老师能及时掌握我们的学习情况;在课后，我们碰到不懂的问题还可以在班级空间里问老师，能得到老师及时的指点，老师还经常推送个性化的学习内容给我们，帮助我们提升薄弱知识。”学生发展情况是检验智慧教学成效的重要标准，4个平板教学班级的学生不但学得轻松，而且在高一年级的三次考试中成绩也优于其他班级。

案例三：答题器助推课堂教学即时精准诊断

对于平板教学班以外的其它班级，学校为每一位学生都配备了多功能智能卡，与智慧教学系统无线互联，实现师生之间的快捷交互，及时反馈课堂教学效果，提高课堂教学效率。通过智能卡的答题器功能，课堂上学生能及时反馈选择题、判断题等的作答结果，实现简单、高效的课堂交互。教师能够及时掌握学情，及时调整课堂教学策略，课堂教学质量和效率普通提高。

图5 利用智能卡答题器进行当堂训练的场景

在一堂复习课上，高三历史秦老师复习完本节课的内容后，布置了20个选择题进行当堂检测。在课前，秦老师花了5分钟时间把20道选择题的正确选项埋进智慧教学云平台的答题宝系统。在课中，他把20道题目呈现在交互式电子黑板上，然后进入答题宝系统等待学生答题。学生在答题器上按相应的字母键答题，答案通过无线传送到答题宝系统，系统适时统计每道题的正确率、每个选项的答题人数及学生名单，秦老师对错误率较高的试题进行了重点讲解，个别选错的学生课后单独辅导。

二、学业大数据，助推教学质量跨越式提升

据统计，传统教学中95%的学业过程化数据没有被数字化存储和分析，20%的老师手工量化统计班级作业和考试中的错题情况，80%的学生不知道作业和考试中存在的问题。面对这些现实，学校早在2015年我们就引进了学业大数据系统，采集、分析学生作业、考试以及学习过程的数据，做到了三个全覆盖：教师全覆盖，所有教师都使用学业大数据系统分析学情，教学定位更精准、针对性更强;学生全覆盖，采集所有学生的学习、作业和考试数据，做到一生一策，智能化推送个性化学习报告、个性化指导、错题巩固以及微课学习等资源，使学习更高效、更轻松;家长全覆盖，所有家长都能用手机APP及时掌握孩子的学习情况，能更好地配合学校管理，实施家庭教育。精准化教学，切实实现学生的减负增效，智能化平台，激活学生自主学习意识，学业大数据系统，有效地形成家校合力，我校学生在2017年的高考中取得骄人成绩，本一上线率大幅提升。

案例一：基于学业大数据的精准讲评

在高二期间，由于各种原因导致现在高三1班(文科班)的数学一直处于落后位置，进入高三后，该班新任数学教师陆老师充分利用学业大数据系统开展精准教学，迅速提升了该班的数学成绩。

2017年11月9日上午第三课前，陆老师批改完学生圆锥曲线的作业，就去扫描试卷，3分钟就扫完全班所有试卷，她的手机上立刻就显示出本次作业的各项统计数据。她发现作业中的第三大题班级得分高于年级平均分，但从学生个体看，班上还有22人(占比51.2%)得分在15分以下，13人(占比30.3%)得分在10分以下，她意识到大多数学生对定点与定值的问题没有搞清楚。

图6 高速扫描作业场景

图7 试卷统计分析

上课时，陆老师重点讲评了共性错题，当讲到第三题时，她再次详细归纳了定点与定值问题的多种解题思路和方法。下课后，陆老师再推送了两道变式训练题强化巩固。从学生上交的作业看，他们已经掌握了圆锥曲线中定点与定值的解法，漏洞得到了有效、及时的弥补。

图8 教学拓展

在陆老师的带领下，分析各项统计数据成了高三文科数学备课组的老师们的习惯，然后在课学时上针对性讲评和补弱。在两个多月后的市区统考中，不但高三(1)班的数学成绩超过了其他班级，而且文科班的平均分也在市区名列第二。大数据技术助推了高三(1)班数学成绩快速提高。

案例二：基于学业大数据的错题重练和个性化作业

学业大数据系统不仅能帮助教师及时、准确掌握学生学习情况，有助于增强讲评和辅导的针对性，而且还方便教师从系统中导出一段时间内本班、本备课组、本年级的共性错题，进行错题重练，或者根据薄弱项组卷训练，使知识的巩固和强化更有针对性。教师也可以根据每个学生的学业数据推送个性化的作业，针对性地弥补学生的不足。学生自己也可以从平台上导出并打印错题，自主进行薄弱项训练。

高三(2)班英语教师房老师在分析本班的学情时发现，大多数同学对宾语从句、过去进行时、主语从句、定语从句先行词、一般现在时这些知识点掌握得不太好，她在学业大数据系统里针对这些知识点进行错题重做和错题拓展训练，还针对本班的薄弱项进行专题训练，及时弥补复习过程中的知识缺漏，进一步巩固了复习效果。目前，利用学业大数据实施精准教学、精准纠偏、个性化辅导、个性化作业等已经成为绝大多数老师的常规动作，学业大数据已经深深扎根在学校教学过程中。

图9 班级学情分析

图10 班级错题重组

图11 班级薄弱项训练

图12 班级错题再现

三、教学大数据，助推管理方式品质化飞跃

教学大数据管理平台，全方位记录智慧教学、智慧课堂、师生互动、作业批改、教学资源应用等数据，并能根据管理需求生成各种各样的统计报表，教学管理人员能够从报表数据中发现教学过程存在的问题，及时纠正。借助教育大数据管理平台，学校的教学管理工作更加精致，更加高效。

案例：教学大数据，实现教学过程精准管理

(1)把控学生的作业总量

张校长在大数据平台里发现，5月份高一某班英语科的作业量高达73次，最多的一天居然有6次，他感觉到作业负担过重。于是他把该班的英语老师叫到办公室了解情况，原来6次作业中有5次是课堂练习，而且是选择题，家庭作业只有1份。

图13 作业量统计

(2)核查教师的教学进度

一天，高一年级部成主任打开大数据平台，她点开英语学科的作业明细，发现在4月份的两个星期里各班布置的作业明显不统一，教学进度存在较大差异，这引起了她的警觉：集体备课没有执行到位。她在没有任何通知的情况下，主动参与了英语备课组的集体备课活动，有两位老师无故缺席，也正是这两位老师所教班级进度落后。她约谈了这两位老师，严肃地进行了批评和纠正。

图14 教学进度检查

(3)监控教师的教学质量

某一天，分管教学的徐校长打开学业大数据管理平台后，系统提示高一年级的一位英语老师所教班级成绩连续下滑，这引起了他的注意。徐校长逐一点开该老师一段时间来作业批改情况，发现她尽管布置了学生作文练习，但几乎所有学生的作文都是零分，说明她没有批改。同时，徐校长检查她的“教学六认真”执行情况，发现她备课也不够认真，于是立即找她谈话，责令其纠正。一个月后的月考中，该老师的英语成绩明显提升。

在南通市大力推进智慧城市建设的进程中，我校也积极推动智慧校园建设，坚持“统一规划、应用为主、分步实施、以点带面”的建设原则，以学校的整体发展规划、现代教育思想和理论为指导，全面实施基于大数据的智慧教育工程，积极推进人工智能技术在教育教学中的应用，探索出具有南通一中特色的“智慧教育”发展之路。南通一中在信息化浪潮中勇立潮头，我们坚信，实施智慧教育一定能让我校在建设高品质示范高中的进程中取得更优异的成绩。

专家点评：

教育信息化是一个长期的发展过程，有其客观路径及规律，具有时代性和阶段性的特征。在物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的推动下，世界上多个国家已将智慧教育作为其未来教育发展的重大战略，以培养学习者协作能力、创新能力、解决复杂问题的能力以及终身学习的能力。从数字教育转向智慧教育已是全球教育发展的必然趋势。近年来，南通一中在信息化浪潮中勇立潮头，全面实施基于大数据的智慧教育工程，积极推进人工智能技术在教育教学中的应用，为课堂教学方式和教育模式的创新、重构和再造提供了支撑，为创新人才的培养探索了新的路径。智能化教学平台和移动终端设备，激活了学生的自主学习意识和学习兴趣。学业大数据系统，覆盖全体教师、学生和家长，有效地形成了家校合力。通过有针对性的个性化学习，节省了时间，提高了效益，把减负增效落在了实处。智慧教育在促进南通一中学生发展的同时，也促进了南通一中教师的专业发展，一批新型的优秀教师脱颖而出。南通一中的“智慧教育”，是基于实践的切实可行的“适合的教育”，其建设经验值得借鉴与推广。

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