大數據背景下的高中數學教學研究

連繼宗

摘? 要 闡述大數據的特征及其對教育的影響，分析大數據和高中數學教學融合的重要意義，提出高中數學教學中應用大數據技術的策略，以期為高中數學教學改革提供借鑒和參考。

關鍵詞 高中數學;大數據;教育云;核心素養;開放式學習;個性化教學

中圖分類號：G633.6? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）09-0068-02

1 前言

2015年9月，國務院印發《促進大數據發展行動綱要》。該《綱要》指出：推動大數據發展和應用，在未來5～10年打造精準治理、多方協作的社會治理新模式。在教育領域，隨著大數據時代的到來，不但使得知識獲取的途徑更加豐富多元，也使得教育教學方式發生巨大改變。更好地發揮大數據的優勢，對推進高中數學教學改革具有十分重要的意義。

在大數據背景下，高中數學教師要熟練掌握大數據技術，深入挖掘大數據與數學教學深度融合的高效途徑，對傳統數學的教學模式進行改革，既讓學生在數學學習中獲得相應的知識與技能，又能有效培養學生的信息技術能力，促進學生數學核心素養的形成，從而有效推動高中數學教學改革。

2 大數據與教育

2001年，道格·萊尼在演講中指出，數據增長有三個方向的挑戰和機遇：量（Volume），即數據多少;速（Velocity），即資料輸入、輸出的速度;類（Variety），即多樣性。在萊尼的理論基礎上，IBM提出大數據的4V特征，得到業界的廣泛認可。其4V特征就是：

1）數量（Volume），即數據巨大，從TB級別躍升到PB級別;

2）多樣性（Variety），即數據類型繁多，不僅包括傳統的格式化數據，還包括來自互聯網的網絡日志、視頻、圖片、地理位置信息等;

3）速度（Velocity），即處理速度快;

4）真實性（Veracity），即追求高質量的數據。

大數據浪潮已經席卷而來，在很多領域產生極具價值與意義的積極作用。無疑，大數據、云計算及其相關信息技術必將對未來教育產生廣泛而深遠的影響。

正如比爾·蓋茨在2010年所說：“5年以后，你將可以在網上免費獲取世界上最好的課程，而且這些課程比任何一個單獨的大學提供的課程都要好。”大數據時代的學校將是沒有圍墻的學校，大數據時代的教育將是跨空間、跨時間的“無界”教育。大數據技術條件下形成的云課堂、教育云、課程APP等，以更優化的教學資源、更權威的教師資源、更豐富的教學形式，實現開放式師生合作學習和自主學習，學生能夠借助網絡資源，邀請一流教師、學科專家、國外學習伙伴共同探討學科知識，也可以自主選擇學習素材、自主選擇課程習題、自主學習課程內容，然后通過課堂教學查缺補漏、提升思維，鞏固和內化新知識。大數據將讓未來的教學隨時隨地發生，“真正還給學生一個自由、開放、民主、多元的成長空間”。

3 大數據與數學教學

大數據將會給數學教學帶來翻天覆地的變化，傳統數學教學方法將被替代，新教法、新課堂、新思維應運而生。高中數學教學如何面對大數據時代浪潮，高中數學教學如何與大數據技術融合，成為擺在廣大數學教師面前的極具挑戰性的課題。

數據信息為教學提供精準判斷? 大數據追求的是數據中的信息，真正有價值的就是數據信息，即數據所呈現出的趨勢或規律。在高中數學教學中，有很多數據信息是極其重要的。

1）在知識層面，整個高中數學知識中學生最難掌握的有哪些？具體到每一章、每一節，知識重點與難點又分別是什么？

2）在教學層面，高中數學教學最有效的方法與策略有哪些？具體到課堂教學中又該如何實施？

3）在學習層面，高中數學學習的最佳方法有哪些？具體到相關內容學習中又該如何？

4）在教學管理層面，學校數學教學的薄弱環節是哪些？具體到每一位學困生的轉化又該如何？

這些信息都是影響高中數學教學質量提升的關鍵因素，但這些數據信息僅憑教師個人很難完全收集與分析掌握。大數據技術為人們提供了實現的條件，通過大數據分析，可以得到某一個方面的數據信息，為高中數學教學提供精準判斷，從而改進數學教學，促進教學質量的有效提升。

數據平臺為教學提供高效服務? 大數據成為一種先進的教育方式，不但可以為教學提供豐富的教學資源，還能為不同的教學構建最優化的教學資源;不但能完成試卷、作業的批閱，還能采集相關數據信息并進行數據的統計分析，使其能為數學教學提供即時、高效的教學服務。

在高中數學教學過程中，利用大數據平臺可以迅速檢索、收集數學教學所需要的教學資源，如課件、視頻、圖片、習題、文獻等，并按照教學要求進行更加細化的處理與遴選，有效減少教師的備課工作量，提高備課效率和質量;可以利用大數據平臺實現教育教學資源的共享，實現教師之間的交流互動;可以有效地利用大數據平臺，對學生的答卷或課后作業進行掃描、上傳，通過整體批改，采集相關教學信息，并按需要的分析模型建立數據信息。教師可以通過分析呈現出的數據信息，及時地了解學生對所學數學知識的掌握狀況，并制定相應的對策、優化教學方案。比如通過大數據對學生課外數學作業情況進行分析，然后給每一位學生制訂一份個性化的課前預習計劃，讓學生能夠有針對性地進行預習和強化一些知識點的學習，使學生更容易接受新知識，提高課堂教學效率。

信息資源為教學創造優質環境? 互聯網是大數據產生與傳播的主要渠道，互聯網平臺的各類資源、信息都可以成為運用于數學教學的豐富資源，如云課堂、數學教學網站、數學學習網站、數學題庫、數學文獻（雜志）網站等，這些大數據來源都將為高中數學教學和學生自主學習提供優質環境，而且一些大數據智能算法、數據處理技術也成為高中數學學習的工具，為數學知識的生成提供幫助。比如在教授函數圖像時，通過運用大數據技術常用的Excel函數圖像繪制功能，讓學生通過輸入數據、確定函數、插入圖像等過程，生成精確的函數圖像，從而學習和理解相應的數學知識，同時學會用大數據軟件處理數據、繪制圖像，達到事半功倍的教學效果。

4 大數據背景下的高中數學教學

利用大數據消除教學盲區? 大數據及其相關技術已成為推動教育變革的“加速器”。教師可以利用大數據技術和相關產品，通過對互聯網上海量的數學教學資源進行深度挖掘分析，確定具體教學內容普遍呈現出的教學難點和重點問題及特點，研究制訂有效的教學方案;也可以通過大數據尋找更為優質的教學案例，再結合自己所教學生的實際學情，進行更為科學、更為精準的課程設計與教學。同時，可以通過大數據技術對學生學習狀況、對教師教學過程的數據進行采集和處理，發現教師在知識傳授和教學方法方面存在的不足與缺陷，幫助教師發現教學盲區，助力教師專業成長。

筆者利用極課大數據對本校學生近五年的數學高考答題情況進行分析，發現本校在高中數學教學中對于選修模塊存在重視不夠、教學粗略的問題，從而在教與學兩個方面進行強化，使得高考數學成績有了明顯提高，收到立竿見影的效果。

利用大數據實現翻轉教學? 大數據技術催生了各種云端課堂、在線課堂、課堂APP等數學教學新模式，特別是教育云的落地與應用。如天翼云、網易云、騰訊云等教育云的普及，使得基于移動終端的開放式學習成為現實，數學教學不再是課堂的專利，而成為隨手可得、隨時可取、隨時能學的“無界”教育。因此，在大數據背景下，“先學”成為數學學習的主要模式，課堂則成為教師與學生解決疑問、互動探索、研究提升的知識內化與素質提升的“成長田”，從而實現“先學后教”，最大限度地釋放學習空間，激發學生的學習潛能，全面提升學生的數學核心素養。

如在教授“簡單隨機抽樣”內容時，課前安排學習小組對此數學內容進行大數據調研，并收集生活中的具體事例，由學習小組做出相關的知識總結。在課堂教學時，教師組織學習小組通過相互交流、討論分析，學生就會對統計學中最為常見的三種抽樣方法產生清晰的認識;教師再引導學生結合生活實際事例對三種抽樣方法進行比較，總結出各自的優點與缺點，使得課堂教學既生動又高效。

利用大數據實現個性化教學? 隨著互聯網信息技術的飛速發展，大數據技術支持的個性化教育也逐漸成為現實。素質教育強調教學要以“學生為主體”，提倡分層次教學、因材施教，促進學生個性化發展。每一個學生在學習中的表現存在差異性，其思維水平、理解能力、學習習慣以及學習態度等都有所不同，因此，對于每節課內容的學習效果也就千差萬別，而教師要完全掌握每一個學生的學習狀況幾乎是不可能的。然而有了大數據技術，一切變得皆有可能，它不但可以對學生的每一次作業、每一次測試做出全方位的分析，大到學生在全級的分數排名，小到某一個知識點的得分（或失誤），還可以對學生一學年乃至三年的數學學習情況做出綜合判斷。通過大數據挖掘出每一位學生在數學學習中的優勢與缺陷，從而幫助教師更好地把握課堂教學的方向和重點，實現對單個學生的精準輔導，個性化教學得以實現。

5 結語

在大數據背景下，高中數學教學在許多方面得到優化和改進，不論是教學管理、教學分析，還是課堂教學內容、作業層次，以及教學策略、課外輔導等，得到更加精準、即時、有效的信息，從而優化教學模式、改進教學管理，使高中數學教學更符合學生實際，更符合學科核心素養要求。■

參考文獻

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