基于大數據的初中數學智慧學習系統模型研究

張亞芹

[摘? 要] 當下的信息技術發展以大數據為核心. 借助于飛速發展的信息技術，可以搭建一個面向初中數學教學的智慧學習系統模型，而如果將這個模型建立在大數據的基礎之上，又可以讓這個模型實現如虎添翼的效果. 大數據可以讓智慧學習系統模型有更加堅實的基礎，可以讓學習系統具有更顯著的智慧特征. 教學實踐表明，當教師借助于大數據思想的結果，從而可以對學生的學習進行準確的判斷時，就可以在課堂上對癥下藥. 很大程度上，大數據就是為了尋找關聯性，大數據的思想也正是關聯性的思想，只要有了關聯性，那初中數學智慧學習系統必然就具有真正的智慧.

[關鍵詞] 大數據;初中數學;智慧學習系統;模型

當今世界的一個主要特征，就是信息技術的發展，而當下的信息技術發展又以大數據為核心. 大數據不僅僅是海量數據的匯集，更是一種重要的思想，當人們在生活平臺中購物時，購物網站會根據購物者瀏覽的痕跡，然后通過大數據的運算，進而針對性地給購物者推送相關的商品. 從教育的角度來看，這非常類似于因材施教的思想，根據這一通俗的比喻，可以發現，大數據在當下的教育教學中有著廣闊的運用前景. 一般都認為，大數據作為一個新興的事物，其中包含了大量信息數據，為各行各業的發展提供了便利. 隨著科學技術的不斷發展，信息化技術已經滲透到了各個領域，對于教育也是如此. 大量實踐表明，信息化技術在教師教學與學生學習中的運用，可以極大地提升學生的學習效果.

提升學生的學習效果，還不能離開教學建模，對于初中數學教學而言，建立一個合理有效的學習模型有著優秀的傳統，關于數學建模的研究，有著大量的經驗可供借鑒. 借助于飛速發展的信息技術，可以搭建一個面向初中數學教學的智慧學習系統模型，而如果將這個模型建立在大數據的基礎之上，又可以讓這個模型實現如虎添翼的效果. 筆者就談談如何基于大數據構建一個科學有效的初中數學智慧學習系統模型.

初中數學智慧學習系統模型需

要大數據提供支撐

智慧學習系統模型是以智慧學習為核心的，智慧學習是結合學習者的知識結構水平和學科培養目標而進行的教學活動，智慧學習充分體現了學習者的個性化特征，是教育深入發展過程中逐漸形成的一種教育模式.

對于初中數學學科而言，智慧學習系統模型應當是這樣一種模型：從初中學生的知識結構以及認知特點出發，結合數學學科教學的目標，讓學生在學習的過程中彰顯自身的個性，而信息技術則發揮著輔助、促進學生學習的作用. 在這樣的學習模型中，對初中學生認知特點的尊重和利用，以及信息技術所起的輔助作用，使得學生的學習具有了智慧的特征. 而基于大數據構建智慧學習系統模型，實際上是想讓這一系統更加智能化、智慧化，要想達到這個目的，大數據以及大數據思想的運用，在目前來看是最為有效且最為便捷的措施. 正因為如此，得出的結論才是初中數學智慧學習系統模型的建立需要大數據提供支撐，對于這一結論的理解，具體可以從以下兩個方面進行：

第一，大數據可以讓智慧學習系統模型有更加堅實的基礎. 大數據的大，首先在于數據的豐富. 要想讓學生的學習處于智慧的學習系統當中，那這樣一個學習模型必須建立在豐富的數據之上. 舉一個例子，在“等腰三角形的性質和判定”這一內容的教學中，蘇教版教材設計讓學生利用等腰三角形的對稱性，去發現等腰三角形的一些性質，進而去證明這些性質. 那學生在利用等腰三角形的對稱性去發現性質的時候，具體會有哪些猜想結果呢？這就可以基于大數據的思路去分析，比如教師可以借助微信的問卷調查功能，設計一些調查問題，如：

根據等腰三角形的對稱性，你認為

A. 等腰三角形的兩個底角相等

B. 等腰三角形的頂角平分線、底邊上的中線和底邊上的高重合

C. 等腰三角形的頂角平分線和底邊上的高重合

D. 等腰三角形底邊上的中線和底邊上的高重合

……

然后去統計調查的結果，往往就可以掌握學生的猜想情況. 這個統計結果就是大數據的組成部分，其可以讓教師在設計教學的時候，更好地從學生的認知特點出發，如果再結合其他的信息技術所形成的教學輔助手段，那就形成了一個基于大數據的智慧教學系統模型.

第二，大數據思想可以讓學習系統具有更顯著的智慧特征. 大數據的大還在于其思想先進. 在信息技術發展的過程中，專家們正是因為發現了當下的信息技術能夠支撐起大數據的統計，因而也就發明了很多具有個體針對性的智能產品. 借助于這一思想，在初中數學教學中，教師固然要尋獲大數據的支撐，同時更要借鑒大數據的思想，要認識到即使是在智慧學習系統模型的建構過程中，基于學生學情的集體或者個體分析，形成面向集體或者個體的教學措施，也可以讓智慧學習系統模型變得更加智慧.

初中數學智慧學習系統模型中

的大數據分析作用

有了上述認識，那大數據就可以在數學智慧學習系統模型的建設過程中起到更大的分析作用. 這里強調的分析作用，對應著當下一個非常熱門的概念就是學習分析. 學習分析是利用預測模型及學習過程中產生的數據，分析、預測學習者的未來表現并發現潛在問題以實施干預的技術. 在學習分析過程中，學習干預作為與教學過程直接關聯的部分，是改善、提升學習成效的關鍵.

同樣來看一個例子：在等腰三角形的性質和判定學習之后，蘇教版教材設計了“平行四邊形、矩形、菱形、正方形的性質和判定”的學習內容，將這么多圖形的性質和判定放在一起比較，是一個非常獨特的設計. 教材設計了這樣一個表格，讓學生通過打鉤的方法去進行知識的回顧與比較.

很多情況下，教師只是將這張表格當作幫學生回顧知識的工具. 其實從大數據的角度來看，如果能夠將一個班的學生對這張表的回答進行整體分析，那就可以得到一個面向全班的統計結果. 筆者在教學中就進行了這樣的嘗試，發現如果用“行”和“列”（如表格中的“*”記作“1，1”，“**”記作“2，1”）來統計學生的知識掌握情況，可以發現“1，7”“2，7”“3，8”“4，8”等，是錯誤率較高的. （值得一提的是，這樣一個統計結果可以借助現代信息技術來完成，其既可以轉化為微信中的問卷調查，也可以借助其他的終端來進行，限于篇幅，這里不再一一贅述）

這樣一個結果的得出，很大程度上就是大數據思想的產物. 而教學實踐也表明，當教師借助這一結果，從而可以對學生的學習進行準確的判斷時，就可以在課堂上對癥下藥：一方面去判斷學生在這些高頻錯誤點上發生錯誤的原因，另一方面去尋找矯正這些錯誤的方法. 于是課堂上就呈現出高度智慧的學習狀態：教師針對學生的錯誤點進行“精確打擊”，學生針對自身的薄弱點進行高效學習. 智慧學習系統模型所強調的要素，在這樣的過程中都有著充分的體現，例如教學過程中通過統計結果的呈現，其他教學手段的輔助，學生對原有知識的調用，學生在建構新知識過程中所運用到的邏輯推理、數學建模等核心素養要素等. 總的來說，學生在這樣的過程中可以高效地建構知識，從而讓自己對平行四邊形、矩形、菱形、正方形的性質和判定相關知識掌握得更加到位.

基于大數據構建智慧學習系統

模型須重視關聯性

在構建智慧學習系統模型的過程中，一般有著這樣的要求：針對學習者的需求，需要分析學習者的學習自主性、群體社會化和學習情感;面對學習資源的新訴求，需要探討資源的情境化和多維立體關聯性;面對智慧學習系統架構的新特性，需要強調系統生態化、數據采集精細化及系統自我修繕與重生的必要性.

當然聽起來這是比較拗口的說法，如果將其通俗化理解的話，筆者以為可以用一個關鍵詞來形容，那就是“關聯性”. 只要有了關聯性，那初中數學智慧學習系統必然就具有真正的智慧. 很大程度上，大數據就是為了尋找關聯性，大數據的思想也正是關聯性的思想. 大量的實踐表明，在初中數學教學中，針對學生的學習過程和學習結果，利用大數據的思想去建立數據并進行分析，可以更為精確地掌握學生的學習情況，而只要掌握了學生的學習情況，教學措施才能有的放矢，學習系統模型也才能真正顯示出其智慧的一面. 所以從這個角度講，在初中數學教學中建構智慧學習系統模型，固然要重視信息技術的運用，但信息技術的運用只能是輔助，真正的智慧一定是體現在最本質的一面，那就是通過學習分析掌握學情，只要滿足了這一面，智慧就能如影隨形.