基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)研究

蘇肖玉

摘 要：隨著高科技發(fā)展的突飛猛進(jìn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各領(lǐng)域的發(fā)展中得以有效應(yīng)用，并取得可喜成績。教育大數(shù)據(jù)為我國教育事業(yè)提供個性化服務(wù)的同時，還為一線教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)越條件。立足于初中數(shù)學(xué)一線教學(xué)，結(jié)合豐富的教學(xué)經(jīng)驗，就基于大數(shù)據(jù)下的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)，以及“蟻群算法”理念等，展開教學(xué)研究，從研究中探索大數(shù)據(jù)法則的拓展應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：初中數(shù)學(xué)；大數(shù)據(jù)；蟻群算法；拓展應(yīng)用；去中心化

我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度之快，推動了大數(shù)據(jù)法則的應(yīng)用與發(fā)

展。在教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，初中學(xué)生從“蟻群算法”理念中掌握到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的竅門與捷徑。這表示，借助大數(shù)據(jù)法則，推動初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)，值得數(shù)學(xué)教師深入研究。筆者現(xiàn)從多年的教學(xué)實踐出發(fā)，就基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行初步的教學(xué)

研究。

一、大數(shù)據(jù)概念綜述與延伸

所謂大數(shù)據(jù)指的是，大量相關(guān)數(shù)據(jù)信息的集合，多用于宏觀數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計、計算等。馬云說：“21世紀(jì)的競爭是數(shù)據(jù)的競爭，誰掌握數(shù)據(jù)，誰就掌握未來。”這句話被當(dāng)成金句，影響了整個世紀(jì)的人，充分表明大數(shù)據(jù)信息于當(dāng)代社會發(fā)展的重要意義。21世紀(jì)的數(shù)據(jù)是一個龐大無比的數(shù)據(jù)，而馬云口中的數(shù)據(jù)具體應(yīng)該怎么理解呢？我們不妨以教育平臺為例，來詳細(xì)解釋大數(shù)據(jù)的意思。比如，我校某班級有36名學(xué)生，站在某一高度而論，這是一個狹義的數(shù)據(jù)；而我國現(xiàn)有的學(xué)生人數(shù)則需要將不同地區(qū)的小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生等具體人數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計，從而得出的數(shù)據(jù)信息便可稱之為大數(shù)據(jù)。

“蟻群算法”同大數(shù)據(jù)關(guān)系密切，是一種用以優(yōu)化路徑的概率型計算方法。恰如一群螞蟻在尋找食物，其集體的力量可以應(yīng)對不同環(huán)境，并在較短的時間內(nèi)獲取食物信息。這一算法的提出者是MarcoDorigo，1992年他在博士論文中對于“蟻群算法”進(jìn)行分析之后，逐步被應(yīng)用于一線教學(xué)課堂中。比如，八年級學(xué)生需要在一天的時間內(nèi)完成全部數(shù)學(xué)知識的復(fù)習(xí)，以迎戰(zhàn)校區(qū)數(shù)學(xué)知識比賽。數(shù)學(xué)教師通過將知識內(nèi)容進(jìn)行分類，并統(tǒng)計學(xué)生對知識板塊的掌握情況，再結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將不同類別的知識板塊分配給不同學(xué)生，進(jìn)行有針對性的復(fù)習(xí)，以解決時間緊、任務(wù)重等問題。這便將“蟻群算法”理念進(jìn)行了有效應(yīng)用。

二、基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)

（一）借用大數(shù)據(jù)的引導(dǎo)，開發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能

鑒于“上學(xué)是開發(fā)智慧的全過程”這一理念，開發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能便成了數(shù)學(xué)教師義不容辭的職責(zé)。而大數(shù)據(jù)法則恰恰集統(tǒng)計、分析、計算、探索等于一體，對于初中學(xué)生的思維發(fā)展、綜合能力的提升等均可提供積極幫助。筆者在平日的教學(xué)實踐中，借用大數(shù)據(jù)的引導(dǎo)，開發(fā)初中學(xué)生的數(shù)學(xué)潛能，最終效果值得點贊。如，在學(xué)習(xí)“有理數(shù)”一章的導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，我借助相關(guān)課件，在課堂上給大家展示了不同省市2017年初級中學(xué)期末考試成績，以及不同學(xué)校學(xué)生人數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并要求班上的學(xué)生計算出不同學(xué)校的平均成績，大家算出的結(jié)果分別為85分、78分、90分、65分、70分……“同學(xué)們，如果將80分作為既定成績，誰能說出這些平均成績中哪些是有效的？哪些又屬于無效成績？”聽到我的話，大家顯得茫然失措，個別學(xué)生試探著舉手回答：85分、90分……都是有效成績，78分、65分……都是無效成績。我對于這樣的回答給予了充分肯定，當(dāng)問及有效成績同無效成績的區(qū)別時，學(xué)生便爭先恐后地說：“有效成績高于既定的成績線，無效成績低于既定成績線……”我繼續(xù)提問：“如果將0作為既定成績……”未等我說完，學(xué)生便齊聲回答：“所有大于0的成績都是有效成績！”課堂氛圍超乎想象，當(dāng)我將話題轉(zhuǎn)移到所學(xué)知識主題中時，大家紛紛對“有理數(shù)”的定義做出了總結(jié)，且口述得條理清楚、理據(jù)確鑿。這讓我們的數(shù)學(xué)課堂在學(xué)生的自行理解中收獲了高質(zhì)量的學(xué)習(xí)效果，他們的智慧潛能因而得以有效開發(fā)。

（二）掌握大數(shù)據(jù)分析原理，探索學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的捷徑

唐代著名詩人韓愈有句治學(xué)名聯(lián)：書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。說的是在知識的海洋里沒有到達(dá)彼岸的捷徑，只有勤奮學(xué)習(xí)、刻苦努力，學(xué)問才能與日俱增。然而，在高科技應(yīng)用全面深入的當(dāng)今時代，古人之治學(xué)理念便有被推翻的極大可能。因為，當(dāng)代的初中學(xué)生只要能夠理解大數(shù)據(jù)分析的簡約原則、宏觀原則、解釋原則、智慧原則這些黃金法則，并從深入理解中掌握大數(shù)據(jù)分析原理，懂得將其原理同課堂學(xué)習(xí)相互聯(lián)系，且巧妙應(yīng)用到學(xué)習(xí)當(dāng)中，往往可以從中探索出學(xué)習(xí)知識的捷徑。鑒于此，一線教師在進(jìn)行課堂教學(xué)實踐活動中，督促學(xué)生熟練掌握大數(shù)據(jù)法則及其分析原理，并引導(dǎo)他們同課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，顯得至關(guān)重要。筆者在開展初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實踐中，便通過引導(dǎo)學(xué)生借助大數(shù)據(jù)分析原理來掌握課堂學(xué)習(xí)的知識點，最終收獲到極好的課堂效果。比如，在學(xué)習(xí)某些較為復(fù)雜的概念公式時，借助學(xué)生所掌握的大數(shù)據(jù)分析原理，引導(dǎo)他們站在數(shù)學(xué)知識的最高點，結(jié)合概念知識的自身屬性，將所要掌握的知識內(nèi)容進(jìn)行簡化處理，并將簡化的知識內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)加工，成為直觀性較強(qiáng)的圖形，或者是簡單易懂的文字。如此便有助于將復(fù)雜深奧的知識變得簡單易懂，讓學(xué)生輕松地掌握復(fù)雜難懂的數(shù)學(xué)知識，這便是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的捷徑。事實上，筆者借助大數(shù)據(jù)分析原理，不僅指導(dǎo)學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的捷徑，而且還合理減輕了他們的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，以至于初中學(xué)生毫不猶豫地喜歡上數(shù)學(xué)課。

（三）借用“蟻群算法”發(fā)展初中學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)

基于大數(shù)據(jù)本身具備豐富性之特征，一線教師在課堂教學(xué)實踐中，借助大數(shù)據(jù)法則推進(jìn)“蟻群算法”技術(shù)的應(yīng)用，從而培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的綜合能力與文化素養(yǎng)，便顯得極為睿智、高明。因而，筆者在平日的教學(xué)實踐中，通過各種渠道，建立一個大數(shù)據(jù)信息資源庫，以備學(xué)生將時代信息技術(shù)應(yīng)用到初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中，并引導(dǎo)他們分析各種數(shù)據(jù)間的關(guān)系，借助“蟻群算法”優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù)的路徑，從而發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。比如，在“統(tǒng)計調(diào)查”實踐中，為了解人類食用水現(xiàn)狀，學(xué)生通過班級信息資源庫，了解到人類用水之大數(shù)據(jù)信息，并借助“蟻群算法”技巧，將所掌握的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類、優(yōu)化，對于人類每年、每季度、每月，以及每日、每時的用水情況進(jìn)行統(tǒng)計、分析、研究，最終將各種數(shù)據(jù)指標(biāo)具體化、明了化，并得出“人類食用水資源緊張”的結(jié)論。很顯然，學(xué)生在這一統(tǒng)計調(diào)查實踐與研究的過程中，有效發(fā)展了數(shù)學(xué)素養(yǎng)。充分證明，在大數(shù)據(jù)法則的作用下，一線教師借助“蟻群算法”推動初中學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，對于他們綜合素養(yǎng)的提升具有積極作用。

三、大數(shù)據(jù)法則的拓展應(yīng)用

（一）借助大數(shù)據(jù)原理構(gòu)建初中數(shù)學(xué)課堂去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)

所謂去中心化指的是，a、b、c...大家地位平等、不需要以誰為中心，這是基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所形成的一種生產(chǎn)關(guān)系模式，是相對于“中心化”而言的新型網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)關(guān)系形態(tài)。這一形態(tài)不僅可以應(yīng)用于商務(wù)管控之區(qū)塊鏈的建模當(dāng)中，而且還可以借助教育大數(shù)據(jù)環(huán)境應(yīng)用到初中數(shù)學(xué)教學(xué)中。筆者在利用教育大數(shù)據(jù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，借助于大數(shù)據(jù)法則，從而構(gòu)建出一套完善的去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在我班的數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)中扮演了不可替代的重要角色。比如，筆者在去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建模中，不僅借助大數(shù)據(jù)原理將學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建得由淺至深、點面結(jié)合、內(nèi)容豐富，具有很強(qiáng)的使用價值，而且還充分借鑒了區(qū)塊鏈技術(shù)的建模方案，從知識板塊的策劃到講解方案的輸入，從檢測功能的設(shè)置到不同數(shù)據(jù)的展示，再從學(xué)生不同的學(xué)習(xí)需求到不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)等，每個環(huán)節(jié)都制定了科學(xué)合理的方案，以保證學(xué)生在去中心化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)中能夠找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，并有效發(fā)展數(shù)學(xué)素養(yǎng)及學(xué)以致用的能力。如此，筆者在開展初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中便可以切實做到，利用有限的課堂時間傳授學(xué)生豐富的數(shù)學(xué)知識；學(xué)生也可以借助去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，將老師在課堂上所闡述的知識內(nèi)容進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，自行檢測對課堂知識的掌握情況，并利用老師構(gòu)建的學(xué)習(xí)系統(tǒng)將不易理解的知識進(jìn)行明了化處理，從而深入全面地掌握數(shù)學(xué)知識。

（二）借助去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，調(diào)動初中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的積極性

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，遠(yuǎn)比教會他們有限的知識有意義得多。沒錯，學(xué)生處于積極主動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不但可以做到注意力的高度集中、大腦思維的異常活躍等，而且還有助于克服種種學(xué)習(xí)困難，讓學(xué)習(xí)氛圍變得輕松愉悅，并在積極主動的學(xué)習(xí)中收獲意外的驚喜。事實上，筆者精心構(gòu)建的去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，便可以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的積極性。其原理在于，學(xué)習(xí)系統(tǒng)既不需老師的監(jiān)督，又不用擔(dān)心學(xué)不會，更無需考慮時間方面的問題等，諸多特有功能可讓學(xué)生放心、大膽，并且身心愉悅地進(jìn)行學(xué)習(xí)，大家對此情有獨鐘。比如，由于不同個體的差異，老師在課堂上講解的知識內(nèi)容，并不能讓全班同學(xué)都熟練掌握，課下補課本屬于正常現(xiàn)象，但是，有些初中學(xué)生由于唯恐授人以柄、被人取笑，縱然在課堂上沒有明白老師的意思，也不愿意張口提出補課的請求，以至于他們的學(xué)習(xí)成績不容樂觀，久而久之便產(chǎn)生了消極情緒，甚至厭倦學(xué)習(xí)。然而，應(yīng)用去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，便可以將這些問題迎刃而解，學(xué)生可以利用課余時間，解決課堂上未解決的問題，不用擔(dān)心會受到任何人的取笑。事實上，我班的學(xué)生為了能夠在學(xué)習(xí)中名列前茅，同時也為了滿足強(qiáng)烈的自尊心，往往進(jìn)行暗中使勁，悄悄地從學(xué)習(xí)系統(tǒng)中找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，不知不覺便將數(shù)學(xué)成績提了上去。

總而言之，數(shù)據(jù)信息時代，數(shù)學(xué)教師借助大數(shù)據(jù)法則推動課堂學(xué)習(xí)，并建立先進(jìn)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這對于開發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能、發(fā)展他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，以及調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的積極性等，均能提供積極幫助。筆者在平日的教學(xué)實踐中，借助大數(shù)據(jù)法則不僅創(chuàng)建了知識資源庫，而且還科學(xué)設(shè)計了去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，從而在有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時，還切實推進(jìn)了初中數(shù)學(xué)教學(xué)的新高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬相春.基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型研究[D].東北師范大學(xué)，2017.

[2]俞君嬋.大數(shù)據(jù)時代初中數(shù)學(xué)高效課堂研究[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2017（9）：29.

[3]才讓草.“人工智能+大數(shù)據(jù)”在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].新課程研究（上旬刊），2018（1）：106-107.

[4]湯儉，吳平生.基于數(shù)據(jù)分析下的初中數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)探索與反思：以《與圓有關(guān)的位置關(guān)系》復(fù)習(xí)課為例[J].中學(xué)數(shù)學(xué)研究（華南師范大學(xué)版），2017（14）：18-23.

[5]施海鷹.真生本方能真高效：淺析大數(shù)據(jù)背景下初中數(shù)學(xué)減負(fù)高效課堂的達(dá)成策略[J].數(shù)學(xué)大世界（下旬），2016（10）：1.

編輯 謝尾合