大數據背景下線性代數課程教學改革初探

田仁碧

【摘要】現代大數據技術發展迅速，借助互聯網快速發展之勢，大數據技術在很多領域已經有了比較成熟的運用模式.大數據以其海量信息匯集、分析、處理等優勢，為教學改革創新提供了新的思路和方向.基于此，本文在研究中重點以線性代數課程教學改革為對象，對其如何運用大數據技術實現教學改革的創新突破進行探索，并結合一些教學實例進行分析.

【關鍵詞】大數據；在線教育；教育信息化；線性代數；教學模式改革

線性代數是大學工科專業的一門專業基礎課程，該課程內容復雜抽象，屬于計算量較大的一門學科.傳統的教學模式方法，使得大部分學生不會靈活應用行列式、矩陣和向量等工具求解線性方程組，難以讓學生取得更好的成績.而大數據技術的發展和應用，為線性代數教學改革，帶來了新思路，能夠為其創造更多的教學方法模式和教學資源.有助于提升學生們線性代數學習的效果.

一、大數據的概念

大數據（big data，mega data），也稱之為巨量資料，指的是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產.在本文的研究中，主要從教學領域來理解和應用大數據的概念.例如，利用大數據的信息分析技術，對線性代數的考試題型進行分析；利用大數據的海量信息匯集優勢，在線性代數教學中，使用大數據信息為學生提供更加豐富的案例教學內容等.

二、線性代數課程教學的現狀

（一）課堂教學方式較為單一

線性代數教學方法比較單一，大多數教師都是采用講授法滿堂灌，學生往往僅注重聽講、做筆記和枯燥計算，并沒有真正地參與到教學中.

（二）課堂教學中未能正確運用多媒體

教師在課堂上，僅是將教學內容用多媒體簡單展示，大多是讓學生快速瀏覽一遍，其間并沒有邏輯分析及推導過程，使得數學學科學習缺乏本質特點及基本要求.

（三）教學中缺乏數學文化

在實際教學中絕大多數教師會為了趕教學進度而注重理論性推導及證明，并未注重學生數學文化的培養，這也弱化了數學教育的人文屬性.

三、大數據背景下線性代數課程教學模式改革探索

（一）利用數據促進學生個性化學習

在線性代數教學改革過程中，要充分利用學業診斷數據進行分析歸因，根據學生個體情況，依托移動學習終端、數字學習中心、學習空間與平臺等多種載體，促進學生個性化學習方式變革.通過利用大數據分析技術，對于線性代數課程的教學大綱與教學內容進行深入分析，得到課程的微知識包結構，線性代數課程主要是圍繞著行列式、矩陣、線性方程組這三大知識塊，展開分析和討論，對于不同水平的學生，可以靈活的添加或刪減學習內容的微知識包.針對分塊矩陣、線性方程組、線性方程組解的結構、方陣對角化等需要大量計算內容，運用計算機大數據模型計算軟件，可以很快地讓學生掌握，而不是要求所有的學生都必須掌握復雜的計算方法.這樣對于促進學生的個性化學習，是有很大幫助作用的.

（二）利用大數據信息技術，提高學生學習的靈活性

大數據信息技術在線性代數中應用，可以打破時空的限制.例如，在線性代數教學過程中，從國外引進先進的教學內容，通過網絡平臺實現教學數據資源共享.當然，這并不意味著每個學校的教學內容相同，而是教師可根據學生的需求將信息資源與課程精準整合.合理配置好信息化的教育資源，用數據驅動實現教育分層，才真正有利于縮小地區間的教育差異，促進教育公平和均衡發展.對于學生來說，線性代數的學習，不再局限于課堂.在課堂上一些重要的線性代數知識，如果沒有很好地理解，則在課下可以通過手機學習網絡共享的教學資料信息，再次進行學習鞏固，能夠有效提升學習的靈活性.

（三）利用大數據實現教師角色的轉變

現代人工智能“大數據+”教育云平臺已經能夠將語音與人工智能、大數據、云計算等技術運用于傳統教育教學，實現了對“教、學、考、評、管”等教學活動的全鏈條覆蓋.例如，教師可以借助大數據技術，幫助學生解決線性代數學習中的一些重點難點.教師的教學任務主要是教會學生如何使用大數據進行線性代數的學習.教師介紹投入產出模型，在矩陣運算的教學后，將馬爾科夫鏈、在特征值與特征向量、人口流動模型等，同大數據分析技術相關的知識，進行實例練習.讓學生們根據教師講述的計算機大數據解決問題的思路和方法，自主進行練習.同時，引入數學建模實驗，由實際問題建模并用數學軟件求解，將解決簡單的線性應用問題的觀察、假設、抽象、建模及求解的綜合過程，通過大數據的分析，進行完整地呈現.

四、結束語

線性代數課程是一門邏輯性強，比較抽象的課程，學習起來難度較大.現代大數據技術的快速應用發展，給線性代數教學改革提供了很多新的方法和思路，本文在研究中，結合大數據應用比較成熟技術，對其在線性代數教學過程中有效運用，進行了論述，希望可以對線性代數教學改革實踐起到一定的參考和借鑒作用.

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