课题申报书准星主观题智能评测机器人在数学学科中的应用研究.docx
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课题申报书准星主观题智能评测机器人在数学学科中的应用研究
课题申报范例精选
【导语】课题要坚持正确的政治方向,充分体现中央有关精神和要求,具有鲜明的问题导向和创新价值。
应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性;基础理论类选题要立足学术前沿,具有原创性和开拓性;跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。
选题文字表述科学、严谨、规范。
以下是课题优秀成果,是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。
准星主观题智能评测机器人在数学学科中的应用研究
课题名称:
准星主观题智能评测机器人在数学学科中的应用研究
关键词:
主观题自动批改个性化教学大数据分析
申报级别:
全国教育信息技术研究课题
课题类别:
重点课题
学科分类:
数学
研究类型:
数学
预期研究成果:
立项号:
166123279
课题设计论证
一、 本课题国内外研究现状述评、选题意义和研究价值
1、国内外研究现状
根据教育部《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》的整体规划,教育信息化体系建设继续破解的难点和痛点,是将国际领先的信息技术融合到教育信息化中,对学校实现减负增效和个性化教学,可见大数据、人工智能等新型技术对教育的改革和影响已成趋势。
在教育信息化改革的方针指导下,我国教育信息化系统通过多年的建设和尝试,“三通两平台”建设基本建成。
但总体而言,放眼全世界各国教育均在信息化方面存在以下问题:
1)教育信息化与现有教学流程脱节
2)未能实现老师和学生的减负增效
3)学生数据缺乏有效的采集手段
4)教学质量分析不够准确
5)难以实现个性化、针对性教学
综上所述,不管是国内还是国外,信息化与传统教育相结合能实现减负增效、数据化管理、个性化教学的教育改革成果寥寥无几。
正如我国著名教育家和科普作家张景中院士所说:
全世界的教育信息化都没搞好,我们没有一个可模仿的国外对象。
这个事实一方面预示这是互联网上仅存的少数处女地,而另一方面也说明学习的复杂性,决定了这是一块充满荆棘的拓荒地。
2、选题意义和研究价值
本课题拟开展“准星主观题智能评测机器人在数学学科中的应用研究”。
“准星主观题智能评测机器人”是在不改变学生现有手写书写习惯的前提下,通过智能笔实现学生答题数据采集,以人工智能自动评测实现试卷、家庭作业主观题自动阅卷和学习诊断,并通过思路点拨、精讲微视频和变式训练等方式帮助学生即时找到知识缺陷并针对性学习,通过精准的数据及数据分析帮助老师提高教学质量。
本课题拟探索如何有效地将准星主观智能评测机器人应用到学生的学习、教师的教学、学校的管理和家长对学生学习的监督中.该课题的研究将有助于解决人工智能及大数据等新型信息技术与教育教学的深度融合问题,其研究成果将丰富和发展信息技术环境下学与教的理论与实践,对教育信息技术在学科教学中的应用起到引领和示范作用。
二、 本课题的研究目标、研究内容、主要观点和创新之处
1、本课题的研究目标
针对人工智能、互联网+和大数据所带来的新的技术挑战和机遇,重点研究“准星主观题智能评测机器人”如何应用到学生学习的各个环节,教师教学的各个环节;探索在准星主观题智能评测机器人下,教师在备课、教学模式、考试模式以及教学评价等个环节的改革和创新;学生在课前预习、课堂学习以及课后作业和拓展提升等各个环节的效率提升和效果增强;学校在教师考核评价机制方面的改革与创新;家长在学生的监管方面的策略及方案。
并最终形成一套行之有效的具有指导意义的信息技术环境下学与教的理论与实践方案。
2、本课题的研究内容
1)人工智能、大数据技术产品与教育的结合
研究如何应用“准星主观题智能评测机器人”的作业采集、自动批改、学习诊断、大数据报告、个性化教学等功能更好的实现教学;
2)准星主观题智能评测机器人的优化
通过与一线教师、学生、家长和教学管理领导沟通,获取更详细的需求,从而对已有的准星主观题智能评测机器人进行更新与完善;
3)基于准星主观题智能评测机器人的数学应用的相关实施策略及方案:
包括教师、学生、家长在教学各个环节的实施策略,以达到与准星主观题智能评测机器人相融合的教学理念、教学方式,真正实现个性化教学、个性化学习及学习监管;
4)基于过程大数据的个性化教学方法、个性化学习方法研究
3、本课题的主要观点
本课题的研究希望能解决我国教育信息化存在的问题。
如:
信息技术对中小学教师门槛高的问题;现有的集中教学模式无法实现基于网络的个性化学习的问题;现有的互联网平台不方便教师的教和学生的学的问题;现有的平台缺乏对学生的主观题进行评测和大数据分析的问题,从而真正实现信息技术与教育教学的深度融合。
4、本课题的创新之处
本课题将手写体识别技术、大数据和人工智能技术整合到初中家庭作业及各种考试评测中,为教师的个性化教学,学生的个性化学习,教育管理部门的科学管理及家长的有效监控提供准确的技术方案和实施策略。
1)引进人工智能,实现作业、试卷的自动化;
2)引进大数据分析,实现精准定位学生的问题;
3)引进信息推荐技术,实现精准推荐个性化作业及强化拓展内容;
4)降低对教师和学生的信息化门槛,让学生、教师及家长轻松使用本课题的研究成果。
三、 本课题的研究思路、研究方法、技术路线和实施步骤
1、本课题的研究思路
本课题拟基于“准星主观题智能评测机器人”技术的先进性,一方面借鉴国内外已有的成功教学模式,根据现代教与学理论改造已有的或构建出新的学与教模式,并通过学生学习方式的和学校教师的教学应用来验证该学与教模式,另一方面通过调研国内外典型学与教案例以及一线教师的教学经验,在实践的基础上总结概括形成新的学与教模式,并回到教学中用于类似教学内容的教学,检验其可行性。
2、本课题的研究方法
本课题拟采用理论、技术与实践相结合的方法,将技术应用于教师的教学、学生的作业、考试和基于数据的评价中。
反复不断地与一线的教师、学生及学生家长沟通、交流,收集他们的建议和意见,不断改进准星主观题智能评测机器人,使之能够与教师的教与学完全融合起来,达到最佳的教学效果和学习效果。
同时不断整理和提炼研究成果,用于指导进一步的实践。
3、本课题的技术路线
本课题的技术路线包括两个部分:
一个部分是“准星主观题智能评测机器人”功能完善和更新的技术路线;另一个部分是准星主观题智能评测机器人在数学学科的应用研究路线。
课题研究路线图如图1(详见课题设计论证附件1)所示。
“准星主观题智能评测机器人”实现主观题的手写笔迹分析识别、自动化推理判卷及学习问题诊断分析。
是帮助老师自动批改作业、智能统计分析的机器人助教,也是帮助学生实现诊断分析、学习辅导的机器人家教。
课题将根据试点学校、教师、学生和家长的实际需求,进行功能完善和更新。
主要核心应用如下:
1)学生手写笔迹采集
2)平台自动判卷(包含主观题)
3)细粒度统计分析
4)个性化教学
5)课后自主学习
用户管理和授权体系如图2(详见课题设计论证附件1)
基于准星主观题智能评测机器人,对数学学科应用研究技术路线如图3(详见课题设计论证附件1)所示。
教师应用包括对学生作业数据分析结果的查看与应用;学生应用包括智能笔的正确使用、作业结果的查看以及网上资源的应用;家长应用包括通过微信端查看学生作业情况、收取相关信息,获取评测报告等;行政管理部门应用包括教学过程、学生学习过程的监督与管理。
课题将针对这些应用通过对试点人群采用调查、分析的方式进行策略的制定,方法的研究。
4、本课题的实施步骤
本课题研究周期为三年准星主观题智能评测机器人(2016.09—2018.08)
1.启动阶段(2016.09—2017.01):
组织15所不同层次的初中试点学校,与试点学校的教师、学生、学生家长及教育主管部门完成需求分析的讨论,制定试点方案,完善准星主观题智能评测机器人。
2.课题研究阶段(2017.02—2018.07):
1)围绕课题设计的研究内容,对试点学校及试点人群有计划地开展试点及调查等活动;及时收集整理课题研究过程的原始资料,进行阶段性总结与评估,及时提炼研究成果。
2)积极组织实验学校参与课题研究。
在此期间要制定子课题的研究方案及实施细则;准备子课题的开题论证;对参加子课题研究人员进行培训。
邀请教育专家对子课题研究人员进行教学和学法上的指导。
3)每学年举行1-2次实验开放日,推出现场会、成果展示、专题、专家讲座等,展示项目研究成果。
3.结题总结阶段(2018.07.01—2018.08.31) 对课题进行全面总结,理论升华,形成一套行之有效的具有指导意义的信息技术环境下学与教的理论与实践方案;接受专家、教授及课题方的考查与评估。
课题可行性分析
一、已取得的相关研究成果1、 电子科技大学教学成果一等奖,《计算机专业创新人才培养体系的探索与实践》,排名第72、 离散数学国家精品课程,2006.02排名第三3、 离散数学及应用,2007.07,高等教育出版社,排名第三4、 《离散数学》省级教学团队,四川省教育厅,排名第三5、 《离散数学》国家双语教学课程,国家教育部,排名第二二、主要参考文献:
1、 教育部办公厅关于印发《2015年教育信息工作化要点》的通知2、 《新媒体联盟地平线报告:
2015年基础教育版》3、 《新媒体联盟地平线报告:
2014年基础教育版》4、 《信息技术环境对“学与教”方式的支持》;刘雍潜、李龙、谢百治;《中国电化教育》2010.115、 《从“建构性学习”到“学生有效参与”》;王永峰;东北师范大学博士论文。
三、主要参加者的学术背景和研究经验、组成结构(如职务、专业、年龄等)课题负责人:
王庆先王庆先(1970.09-):
电子科技大学景中教育数学研究中心副主任,电子科技大学信息与软件学院副教授,计算机应用技术专业博士,云南师范大学基础数学硕士,西华师范大学数学教育学士,。
先后到美国明尼苏达大学大学、美国罗切斯特大学交流访问。
长期从事数学教育教学与理论、自动推理及人工智能等方面的研究。
作为主持和主研完成多项国家级科技项目、省部级科技项目。
作为主要人员完成国家教育部质量工程项目《离散数学》国家精品课程,《离散数学》国家双语示范课程建设项目,参编完成十一五规划教材《离散数学及其应用》。
因此课题负责人具有丰富的教育信息化基本知识,教育教学研究经验和实践经验,完全有能力负责和完成课题的申报和实施。
主要参与者1:
符红光符红光(1965.09-):
人工智能首席科学家,电子科技大学计算机科学与工程学院教授,四川大学基础数学博士,中国科学院系统所应用数学硕士,四川大学数学系计算数学学士,四川省学术技术带头人,四川省有突出贡献的优秀专家,享受政府特殊津贴,曾任中国科学院成都计算机应用研究所副所长。
其在人工智能、自动推理以及智能教育软件等方面的具有深厚的积累和深入的研究,作为主持和主研完成多项国家级科技项目、省部级科技项目。
在《中国科学》,《计算机学报》和《数学学报》等一级学报和国内外著名国际会议上发表论文三十多篇主持研发了准星主观题智能评测机器人,主要负责初中数学智能评测机器人的前端手写体识别和自然语言处理的算法研究与设计、后端智能评测中的自动推理以及对评测大数据进行处理等核心技术。
主要参与者2:
张景中张景中(1936.12-)中国科学院院士,数学教育家,计算机科学家。
广州大学计算机教育软件研究所所长,中国科学院成都计算机应用研究所名誉所长,计算机学科和数学学科博士生指导教师、中国科普作家协会理事长。
多年从事几何算法和定理机器证明研究,其成果曾获国家发明二等奖,中国科学院自然科学一等奖,国家自然科学二等奖。
热心数学教育,提出教育数学思想,并从事中学数学教学改革和微积分教学改革的研究。
热爱科普事业,其所著《教育数学丛书》曾获中国图书奖,《数学家的眼光》等科普作品曾获国家科技进步二等奖、第六届国家图书奖、“五个一”工程奖、全国科普创作一等奖、所主编的《好玩的数学》丛书获国家科技进步二等奖。
主要参与者3:
林辉林辉(1969.09-),清华大学苏研院大数据处理中心主任,中国云体系产业创新战略联盟常务理事,清华大学苏研院基金投资咨询高级顾问,(清华)聚云浩海(苏州)信息科技公司总经理,(清华)易控汽车电子有限公司执行董事。
成都准星云学科技有限公司核心发起人、CEO、控股股东。
申请及授权大数据领域软件著作权10余项,专利一项。
出版著作《大数据革命》,其中《大数据创新理论》的章节全部为原创。
研究重点是新一代信息技术在中国产业经济和社会管理大背景下的技术推广,和在各行业的实际应用。
先后为瑞典VOLVO、美国ABB公司(中国)、美国康明斯(中国)、国家电网、国家统计局、国家工商局、中国能源、中航信等十余家大型跨国企业、央企以及职能部委等单位进行产业战略发展咨询和新型信息化建设咨询。
自2012年以来,受各地、市政府的邀请,做智慧城市-信息化建设方案的顾问咨询,包括重庆,成都,包头,兰州,庆阳等。
现在专注于“技术创新+大数据+互联网+人工智能”在K12信息化教育中的实际应用,在学校管理、教学中的应用,以期给教育工作者、学生、家长减负增效,实现真正的教育革命。
主要参与者4:
李鹏程李鹏程,男,47岁,成都市棕北中学副校长,四川师范大学数学本科毕业,四川师范大学数学教育硕士,中共党员,中学高级教师。
曾荣获了四川省首批初中数学骨干教师、泸州市首届中小学学科带头人、武侯区推进教育现代化先进个人、武侯区优秀共产党员、泸州市第二届初中数学青年教师优质课一等奖等称号。
参加和指导研究的《初中数学减负增效的实践研究》获四川省人民政府颁发“四川省教学成果三等奖”;《建构学生自主性学习支持网研究》获省教厅二等奖;《初中数学差异化教学的研究》获武侯区委、区政府一等奖等,科研课题市区政府奖若干;出版书籍《唤醒沉睡的主体——为建构而组织有效学习》;编辑《统计》一章在《天府数学》发表;《三维目标提法的疑惑》在《四川教育》发表;《浅谈数学课堂气氛的激活》在《技术开发和贸易机会》发表;《初中学生数学阅读能力的培养途径》在《教育科学论坛》发表;担任天地出版社出版《天府前沿》副主编,另有多篇论文在省、市、区获奖或发表。
主要参与者5:
张新民张新民,(1973.07-),成都七中初中学校副校长,大学本科数学教育专业。
中学数学高级教师,成都市特级教师,成都高新区学科带头人,中国数学学会会员。
长期从事一线数学教育和管理研究,教学经验丰富,撰写专著《课堂创生的智慧》,论文《成长的阶梯》等。
四、完成课题的保障条件本课题研究工作由成都准星云学科技有限公司领衔,清华大学苏州研究院大数据处理中心和电子科技大学可信计算与自动推理团队协助,张景中院士指导开展课题研究。
项目组具有合理的人才结构,目前拥有一线教学经验的中、高级教师10名,大数据专家2人,人工智能专家1人,数学教育博士1人,高级工程师和具有教育教学经验的5人,其学术背景和应用背景跨越计算机科学、应用数学、数学教育和软件工程等多学科领域。
本团队拥有夯实的教育教学实践经验和专门知识,丰富的教育信息化经验以及软件开发基础,优良的网络和实验环境。
成都准星云学科技有限公司注册资本4000万元,占地2000余平米。
公司将为项目完成提供优良的工作环境和工作条件。
包括为院士专家提供不小于40平米的办公室一间,办公室内配备办公家具、计算机、打印机、空调、电话等软硬件设备;为课题组提供不小于150平米的科研场所,各种配套软硬件设施齐全;并未课题组每年提供科研经费不少于100万,用于课题工作的开展、成果的申报和申请。
电子科技大学可以为课题研究提供丰富的图书、文献资料等;成都七中育才学校、棕北中学、电子科技大学附属实验中学等可以为课题的开展提供试点学校、参与课题研讨。
预期研究成果
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- 关 键 词:
- 课题 申报 准星 主观题 智能 评测 机器人 数学 学科 中的 应用 研究