大數據時代高中生數據分析能力的培養探究

劉洋 黃敬頻

【摘要】社會的加速發展將我們帶入了一個大數據時代，六大數學核心素養的提出使數據分析能力備受關注，培養高中生數據分析能力的緊迫性更加突出.本文基于現有的關于高中生數據分析能力研究，分析了高中生現階段的數據分析能力的特點，進而給出關于高中生數據分析能力培養的教學建議.教師應重視對高中生數據分析素養的提升;深入了解學生的認知基礎，在學生已有的認知基礎上分層式教學;注重貼近學生的實際生活，采用滲透式教學;課后及時檢查學生的學習效果，以多種檢查方式對學生的學習效果進行評價.

【關鍵詞】大數據時代;高中生;數據分析能力;培養;課堂教學

【基金項目】廣西民族大學研究生教育創新項目（gxun-chxps201809）.

一、引 言

在中國特色社會主義社會取得重大成果的今天，我國的政治、經濟和文化等都得到了很大的發展，互聯網成為我們生活中不可缺失的一部分，在我們的生活里數據無處不在，貫穿于社會生產和生活的各個領域，我們進入了一個大數據的時代.數據數量的增大，數據類型的繁雜，數據質量的參差，使數據大爆炸.“大數據”通過分析才能體現出價值，進而引發了我們對培養學生數據分析能力的思考.在《2017年新課標數學課程標準》中提出發展數學核心素養（數學抽象、邏輯推理、數學建模、直觀想象、數學運算和數據分析），學會用數學眼光觀察世界，用數學思維分析世界，用數學語言表達世界[1].其中數據分析能力指的是收集數據、整理數據、描述數據、分析數據和評價數據等基本能力.從高中數學教材的修改中我們可以發現，教材中對統計與概率部分的內容進行了拓展、深化，少量新加內容并重視具體實例的分析.從課程內容的設置上來看，新的課程標準中對培養學生的數據分析能力的培養提高了重視，不僅重視對統計基礎的掌握，而且重視實際的應用，進而來培養和提高學生的數據分析能力！大數據時代提高高中生的數據分析能力才能使學生在龐大的數據中去偽存真、由表及里和由此及彼的分析數據.數據分析能力將成為大數據時代高中生綜合素養中的重要組成部分.綜合國內外的相關研究我們可以發現，國內的研究多數都是關于統計觀念的培養，而國外對數據分析相關的研究比較全面和深入.國內在培養過程中，注重讓學生親身參與和經歷數據分析的過程.總的來看，雖然取得了較大成果，但是對中學教育階段的數據分析研究較多，對在教學中如何培養高中生的數據分析能力的研究較少，尤其是對教師在教學中的建議卻少有研究.

二、高中生數據分析能力現狀

澳大利亞的Jane Watson和美國Jerry Moreno從不同角度對數據分析觀念的成分進行了研究[2].Reading以紙筆測試的形式對澳大利亞中學7年級至12年級的學生進行了測試.而Mooney&Jone以個別訪談的形式對1年級至8年級的學生進行了訪談，采用SOLO分類框架，用四個維度劃分學生的回答[2].Reading和Mooney&Jone以不同的方式對學生的數據分析觀念的情況進行了研究[2].國內的張靜波、張丹、王建波和劉明祥對學生統計觀念形成進行了研究，都提出了不同的觀點.黃江林還對高中生統計觀念狀況進行了調查.陳娜萍、劉理富和闞王深對高中生的數據分析能力進行了研究.國內在學生數據素養方面的研究相對較少，陳娜萍曾采用SOLO評價標準建立評價框架對初中生的數據素養進行評判[3].劉理富對贛州市某中學365名學生進行了數據分析能力測試和分析，劉理富采用SOLO分類評價理論對高中生的數據分析能力進行了研究.闞王深對臨沂市某實驗中學高二年級100名學生進行測試，運用SPSS軟件從五個方面（數據整理、數據描述、數據運算、數據解釋和數據推理）對高中生數據分析能力進行了研究.

基于現有的研究我們可以發現高中生數據分析能力具有以下特點：

（1）高中生數據分析能力在年級，層次和文理分科上存在顯著差異，即高年級的學生比低年級學生的數據分析能力強;

（2）層次好的比層次低的學生數據分析能力強;

（3）理科生比文科生的數據分析能力強[3];

（4）高中生數據分析能力在性別上總體不存在顯著差異，在數據探究方面男生強于女生，在數據整理方面女生強于男生[3]，在數據收集和數據描述上男女生存在不同程度的差異，在數據計算方面男生強于女生，在數據解釋方面男生強于女生，而在數據推理方面男女生不存在顯著差異.

高中生對數據收集方法的了解很少，對數據整理方法的選擇和運用不夠熟練;對數據描述時很少應用統計量，對各統計圖表的掌握不夠牢固;對數據解釋雖然能考慮到局限性，但是對問題的實際生活背景考慮得不夠全面;很少關注到樣本的來源，解決問題時忽視現實性.高中生的數據素養還有待提升，高中生數據分析能力還有待提高，高中生對數據統計分析EXCEL軟件的應用還有需加強.教師的教學方法還有待優化，教師的數據分析能力還有待增強.

三、大數據時代高中生數據分析能力的培養

（一）數據素養的內涵

關于數據素養的界定，曾經國內外的相關學者從不同的角度開展了探討，但是至今還沒有達成統一的認識.從目前的研究來看，數據素養包括：數據分析，數據利用，數據共享和數據管理.從數據素養來看，要培養學生對數據加工處理，利用EXCEL軟件對數據的內涵進行深入的挖掘，提取有價值的隱含信息的能力;培養通過數據分析結果，得出相應的結論，進而對決策過程和實踐過程起支撐作用的能力;培養通過不同渠道和采用不同方式將有效的數據分享交流的能力;培養分類管理和整理更新數據的能力.

數據素養的構成包括數據意識，數據知識，數據能力和數據倫理.對數據素養的構成而言，使學生掌握數據相關的基礎理論和方法，即具體的數據科學領域的原理、方法、意義和技術等.掌握扎實的數據知識為以后的數據分析提供充足的知識儲備.培養學生遇到相關問題時能夠想到利用數據處理或是通過獲取數據來解決，培養學生對數據的感知力和洞察力，能夠快速辨別有效數據，并且能夠從這些數據中尋找到解決問題的方案.具有強化自身學習能力的意識，在遇到實際問題時能夠自覺地從有效數據中探索出解決問題的方法.培養學生能夠應用工具并采用有效的方法檢索數據的能力，通過某種手段或技巧將數據處理成便于使用的狀態的能力，將遇到的問題轉化為具體數據需求的能力，利用所獲取的有效數據解決具體問題的能力，對數據進行評價和分析的能力.

（二）教學實施策略

高中生數據分析能力的培養和提升主要是通過課堂教學來完成的，課堂教學離不開教師的指導，所以提高學習質量的關鍵在于提高課堂教學的效果.而課堂教學主要包括備課、上課、布置和檢查課外作業、課外輔導和學業成績的檢查與評價，下面針對課堂教學給出一些教學建議.

1.了解學生認知基礎，設計分層教學案例

備課包括備教材、備學生、備目標和備檢測.這些環節對營造高效的課堂學習環境，進而提高學生的學習效率有著不可忽視的作用.教師備課時，在注重知識傳授的同時還要更加關注學生的認知基礎，注重選擇有實際意義的例題與練習題.對統計相關知識的學習是在學生初中已經接觸和學習了統計基礎知識之上進一步的探討和學習，所以教師對學生這一認知基礎的了解是十分重要的.統計部分的知識占高中教材中的比重并不是很大，學習的難度和對學生的要求相對較低，但是對高中生來說，學習和理解統計部分的相關知識和思想還是有很大難度的.所以教師在課前應深入了解學生的認知基礎，這樣有助于分層教學和因材施教，讓每一名學生都能得到不同的收獲.注意設置不同梯度的題，讓不同層次的學生得到不同程度的提高，真正做到因材施教.統計知識更加注重知識的實際應用，所以教師要結合生活選題，貼近學生的實際生活，讓學生體會每一種分析方法的優越性和局限性，讓學生意識到學習統計知識的重要性，激發學生的學習興趣.

2.注重貼近學生實際，加強知識滲透教學

上課是通過教師對課堂活動本身的導入、課中和結束過程的不間斷調整和控制，順利實施教學計劃方案，以達到預定教學目標.課堂學習是學生學習數據分析知識的主要途徑，是提升數據分析能力的重要環節，學生在掌握數據分析相關知識和方法的同時更要注重的是一定的訓練.在教學過程中應采用滲透式教學，不僅教給學生數據分析的方法，還要滲透數據分析的思想，讓學生經歷數據分析的整個過程，使學生學會學習總結和反思.在教學中，教師應加強對概念的講解，加強學生對統計量的理解，例題的選擇應注重體現數據分析的方法，教師在清楚地分析和講解問題的基礎之上，更重要的是引導學生總結解決問題過程中的方法和策略，避免學生在解決問題的時方法選擇不恰當，進一步提升學生的數據分析能力.教師應重視教學目標，讓學生通過實驗、問卷調查或查閱資料等方式收集數據，并對收集到數據進行整理等，讓學生在實踐中體會數據分析的快樂，在教學中讓學生參加數據分析的中數據收集、數據整理、數據運算、數據描述和數據推理等每一個環節，在這個過程中讓學生自己發現不同的方法和策略的優缺點，更好地理解數據分析的思想.在統計部分的教學中，常常會出現數據龐大并且雜亂，教師可以借助EXCEL軟件更加直觀高效地將數據的特征展現給學生，激發學生的好奇心，大大地提高了課堂效率.課堂的學習使學生掌握了知識和技能，課后的自我總結和反思是對能力的進一步提升，所以，教師應在教學過程中應有意識地引導學生反思，進而形成習慣.

3.及時檢測學習效果，建立科學評價方法

教師在課后布置作業是為了對課上所學的知識進行鞏固，通過批改作業了解學生對知識的掌握情況，這就要求教師對學生作業的批改要更加細致，對學習效果的要求應更加嚴格.對統計部分檢查學生學習情況的方式相對單一，可以適當地增加檢查方式，如通過師生間的交談，在這一過程中，教師可以對不同層次學生的學習情況進行了解.教師可以在課堂小結時通過計時檢測深入了解學生的學習效果，既能訓練學生的解題速度，也能加強學生的專注度.在課后作業的布置中，在重視知識點的學習和檢測的同時還應注重學生對知識的實際應用，所以教師應適當選擇一些開放性的思考題，題目應貼近生活實際.對學生的考核一般都是通過學業成績，統計部分注重的是實際的應用，所以這部分的考核可以布置一些統計調查活動，通過學生對數據收集、數據整理，數據運算、數據描述和數據推理等數據分析，實際問題的解決來考核學生對這部分知識的掌握，這不但能讓學生充分體現數據的價值，還能感受學習數學的樂趣.

四、結 語

大數據時代對未來人才的數據分析能力提出了更高的要求，高中生需要掌握初步的數據分析與數據整理的能力，為今后學習數據分析相關知識和提高數據分析能力打下堅實基礎，滿足未來工作中對數據收集、整理和分析的現實需求.本文通過對高中生數據分析能力已有的研究發現高中生數據分析能力的特點，針對高中生數據分析能力的特點給出課堂教學的建議，即教師在課堂教學中要重視培養學生的數據素養，深入了解學生的認知基礎，使不同層次的學生都得到不同的收獲，注重聯系生活實際，在教學中滲透數據分析的思想，采用多種評價方式檢查檢查學生的學習效果，將數據分析的相關知識和實踐真正落實到教學過程中，進而有效的提升高中生數據分析的能力.

在新形勢下，培養高中生的數據分析能力，建設具有較高數據分析能力的教師隊伍也是十分必要的.各學科教師在實際教學過程中滲透數據分析，有助于促進學生數據集分析能力的形成和提升.大數據時代，教師不斷充實和完善自我的數據分析理論知識、改進教學方法和加強統計軟件的使用，是學科滲透和實踐教學的內在要求，通過及時有效地開展滲透教學，將數據分析的相關理論知識和方法落實到各科的實際教學中.初步培養高中生數據分析能力和系統思維方式的形成，促進高中生數據分析能力的提升和綜合素質的提升.

【參考文獻】

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