基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐研究

王建清

摘 要：本文旨在探討基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐，并研究其在數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用意義。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為教育領(lǐng)域的重要支持工具。本研究將關(guān)注如何利用大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和行為模式，為高中數(shù)學(xué)教學(xué)提供更加個性化和情境化的教學(xué)策略。通過對具體策略的深入探討，希望能夠為提升高中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛力提供有益啟示。最后，總結(jié)升華研究成果，強調(diào)基于大數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)情境化教學(xué)在未來教育發(fā)展中的重要作用。

關(guān)鍵詞：基于大數(shù)據(jù)；高中數(shù)學(xué)；情境化教學(xué)；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)策略

隨著信息時代的到來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個領(lǐng)域迅速發(fā)展，對教育領(lǐng)域也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師通常采用統(tǒng)一的授課方式和教材，難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣。而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用為教育提供了新的可能性。通過收集和分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)習(xí)慣等，教師可以更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和特點，從而針對性地制訂個性化的教學(xué)策略。基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)能夠?qū)?shù)學(xué)知識與實際情境結(jié)合，增加學(xué)科的實用性和趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。因此，開展基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐研究具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的教育價值[1]。本文將針對該主題展開深入探討，旨在為推進(jìn)數(shù)學(xué)教育的創(chuàng)新與發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

一、基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)的意義

基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)具有重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

個性化教學(xué)：傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)采用一刀切的授課方式，無法滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和需求。而基于大數(shù)據(jù)的情境化教學(xué)可以收集并分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，深入了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)偏好。通過個性化的教學(xué)策略和資源推薦，幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)成績。

激發(fā)學(xué)習(xí)興趣：數(shù)學(xué)常常被認(rèn)為是一門抽象、枯燥的學(xué)科，許多學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性和興趣。通過將數(shù)學(xué)知識與實際情境相結(jié)合，基于大數(shù)據(jù)的情境化教學(xué)可以創(chuàng)造更具吸引力和實用性的學(xué)習(xí)場景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。例如：將數(shù)學(xué)運用到實際問題中，讓學(xué)生在解決實際難題中感受到數(shù)學(xué)的魅力。

及時反饋和教學(xué)優(yōu)化：大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實時監(jiān)測和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，快速掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和困難點。通過即時反饋，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，并針對性地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，及時解決學(xué)生的學(xué)習(xí)困擾，提高教學(xué)效果[2]。

提升教師教學(xué)水平：大數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅有助于學(xué)生，也對教師的教學(xué)水平提出了要求。教師可以通過分析學(xué)生數(shù)據(jù)了解自己的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)自身的教學(xué)不足和改進(jìn)方向。同時，大數(shù)據(jù)還為教師提供了豐富的教學(xué)資源和案例，輔助教師更好地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施。

促進(jìn)教育研究和改革：基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐不僅僅是一種教學(xué)方法，更是教育改革的有益嘗試。通過大規(guī)模數(shù)據(jù)的積累和分析，可以為教育研究提供更多有價值的數(shù)據(jù)支持，推動教育理論的更新和完善，促進(jìn)教育體系的持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新。

綜上所述，基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)意義重大，不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生成績，還有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，推動教育教學(xué)不斷向著更加個性化、高效化的方向發(fā)展。

二、基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐研究

（一）基于學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的個性化教學(xué)

在基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)中，個性化教學(xué)是一項關(guān)鍵策略。通過收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)成績等，教師可以更全面地了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)特點。在此基礎(chǔ)上，針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和困難，制訂針對性的教學(xué)方案，實現(xiàn)教學(xué)的個性化定制，最大限度地發(fā)揮每個學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力。

注重學(xué)生個體的差異性。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通常按照固定的教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容來進(jìn)行教學(xué)，而忽略了學(xué)生在知識掌握和學(xué)習(xí)興趣方面的個體差異。然而，每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)偏好都是不同的。有些學(xué)生可能對某些數(shù)學(xué)概念理解較快，而對于其他概念可能存在困難。通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以精準(zhǔn)地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和節(jié)奏，確保每個學(xué)生都能在適合自己的學(xué)習(xí)情境中學(xué)習(xí)[3]。

幫助學(xué)生充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。對于一些數(shù)學(xué)天賦較高的學(xué)生，傳統(tǒng)教學(xué)可能難以滿足其學(xué)習(xí)需求，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低。而通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)特長和興趣所在，并為其提供更富挑戰(zhàn)性和深入的學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。例如：對于對數(shù)學(xué)較為熱愛的學(xué)生，可以引導(dǎo)其參加數(shù)學(xué)競賽或開展小研究項目，進(jìn)一步提高其數(shù)學(xué)水平和學(xué)術(shù)興趣。

假設(shè)我們正在教授高中數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)概念。在情境化教學(xué)中，我們可以利用學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來個性化地輔導(dǎo)每個學(xué)生。首先，我們收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括學(xué)習(xí)進(jìn)度、練習(xí)題正確率、作業(yè)完成時間等。通過分析大數(shù)據(jù)，我們可以了解到每個學(xué)生在三角函數(shù)方面的掌握程度和學(xué)習(xí)傾向。例如：學(xué)生A可能在解三角函數(shù)的實際問題時表現(xiàn)出色，而學(xué)生B則對三角函數(shù)的圖像表示更感興趣。基于這些數(shù)據(jù)，我們可以為每個學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)路徑。對于學(xué)生A，我們可以增加更多涉及實際問題的情境化案例，讓他更好地將數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際生活中。而對于學(xué)生B，我們可以設(shè)計更多與圖像有關(guān)的情境，比如：通過游戲化學(xué)習(xí)展示不同三角函數(shù)的圖像特征。

（二）情境化數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實問題結(jié)合

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)往往注重理論與抽象，學(xué)生可能難以將數(shù)學(xué)知識與實際生活聯(lián)系起來，缺乏對數(shù)學(xué)的實際運用能力。通過情境化教學(xué)，可以創(chuàng)造豐富多樣的情境，將數(shù)學(xué)應(yīng)用于解決實際問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和解決實際問題的能力。

情境化教學(xué)可以讓學(xué)生意識到數(shù)學(xué)的實用性。很多學(xué)生對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒，認(rèn)為數(shù)學(xué)只是一種抽象的概念，與日常生活無關(guān)。然而，通過將數(shù)學(xué)運用到實際問題中，例如在經(jīng)濟(jì)、社會、科學(xué)等領(lǐng)域中進(jìn)行建模和分析，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)在解決實際問題中的重要性和廣泛應(yīng)用。這種意識將激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，使他們更加主動地探索和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識。

情境化教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和解決問題的能力。在解決現(xiàn)實問題的過程中，學(xué)生需要靈活運用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識，進(jìn)行建模、計算和推理。這種過程培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，使他們能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學(xué)概念與實際情境相結(jié)合，理解問題的本質(zhì)，找到解決問題的有效途徑。這種數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)將使學(xué)生在日常生活中更加善于運用數(shù)學(xué)知識，從而更好地應(yīng)對各種實際問題[4]。

舉例來說，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行房貸計算。學(xué)生需要了解房貸的基本概念，包括貸款總額、利率、還款期限等，然后通過數(shù)學(xué)計算的方式，探討在不同條件下每月應(yīng)還的貸款金額。通過這個例子，學(xué)生不僅學(xué)會了計算方法，還能夠理解房貸的實際意義，了解購房的相關(guān)知識，將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到日常生活中。

在高中數(shù)學(xué)中，向量是一個重要的概念。為了幫助學(xué)生理解向量的應(yīng)用，我們可以利用大數(shù)據(jù)分析，從現(xiàn)實問題中尋找合適的情境。例如：我們可以利用飛行器的飛行數(shù)據(jù)來引入向量的概念。通過實際飛行數(shù)據(jù)，我們可以向?qū)W生展示飛機(jī)的速度、方向等信息，讓學(xué)生明白向量是如何在現(xiàn)實生活中描述物體的運動狀態(tài)的。此外，我們還可以使用大數(shù)據(jù)收集有關(guān)天氣預(yù)報的信息。這樣，我們可以通過氣象數(shù)據(jù)展示向量的運用，讓學(xué)生理解向量是如何幫助預(yù)測風(fēng)速和風(fēng)向等氣象信息的。

（三）游戲化學(xué)習(xí)與競爭互動

在基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)中，游戲化學(xué)習(xí)是另一個有效的策略。游戲化學(xué)習(xí)通過將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與游戲元素相結(jié)合，創(chuàng)造富有競爭性和趣味性的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性和主動性。

首先，游戲化學(xué)習(xí)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)可能讓學(xué)生感到枯燥和乏味，學(xué)生對于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)可能產(chǎn)生抵觸情緒。而通過游戲化學(xué)習(xí)，將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)融入有趣的游戲情境中，可以增加學(xué)習(xí)的趣味性和挑戰(zhàn)性。例如：設(shè)計數(shù)學(xué)謎題、數(shù)學(xué)競賽、數(shù)學(xué)角色扮演等游戲形式，讓學(xué)生在競爭和互動中體驗到學(xué)習(xí)的樂趣，激發(fā)他們對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的熱情。

其次，游戲化學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)學(xué)生的參與和投入。在游戲化學(xué)習(xí)中，學(xué)生通常需要積極參與到游戲活動中，完成各種任務(wù)和挑戰(zhàn)。學(xué)生在游戲中不僅要運用數(shù)學(xué)知識解決問題，還需要思考和合作，增強了學(xué)生的團(tuán)隊意識和合作能力。這種積極參與和投入會促使學(xué)生更加專注和認(rèn)真地學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

舉例：競賽名稱——“數(shù)學(xué)達(dá)人挑戰(zhàn)賽”。每月舉行一次數(shù)學(xué)競賽，學(xué)生可以在競賽中回答一系列有挑戰(zhàn)性的數(shù)學(xué)題目。他們的得分將計入排行榜，并能看到自己的排名。平臺會根據(jù)學(xué)生的競賽表現(xiàn)和歷史數(shù)據(jù)，推送適合其水平的挑戰(zhàn)題目，確保比賽的公平性和有趣性。平臺通過大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和成績，以及他們在游戲和競賽中的表現(xiàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，平臺可以對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和興趣進(jìn)行個性化分析。平臺將利用這些分析結(jié)果，為每個學(xué)生推送最適合他們的游戲和競賽。對于進(jìn)步較快的學(xué)生，系統(tǒng)可以提供更具挑戰(zhàn)性的內(nèi)容；對于進(jìn)度較慢的學(xué)生，系統(tǒng)可以提供更加基礎(chǔ)和易于理解的學(xué)習(xí)資源。總之，這一平臺通過大數(shù)據(jù)的支持，提供了情境化的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)體驗，使得學(xué)生能夠在有趣的游戲和競賽中掌握數(shù)學(xué)知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)習(xí)動力，并實現(xiàn)個性化教學(xué)的目標(biāo)。

（四）多媒體教學(xué)與視聽互動

多媒體教學(xué)利用現(xiàn)代科技手段，將數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容以圖像、聲音、視頻等形式呈現(xiàn)給學(xué)生，通過視聽互動的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果和記憶力。

多媒體教學(xué)可以增強學(xué)習(xí)內(nèi)容的生動性和形象性。相比傳統(tǒng)教材中的文字和圖表，多媒體教學(xué)可以通過動畫、圖像和視頻等形式將數(shù)學(xué)知識形象地展現(xiàn)出來，使抽象的數(shù)學(xué)概念更加具體和易于理解。例如：通過動畫演示幾何圖形的變換過程，學(xué)生可以直觀地觀察到圖形的變化規(guī)律，加深對幾何變換的理解。

多媒體教學(xué)能夠提供豐富多樣的學(xué)習(xí)資源。借助互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，教師可以輕松獲取各種數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資源，如數(shù)學(xué)教學(xué)視頻、在線模擬實驗、交互式學(xué)習(xí)軟件等。這些資源能夠滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，幫助學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識，拓展數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的廣度和深度。

舉例來說，教師可以使用數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)軟件，讓學(xué)生在虛擬實驗室中進(jìn)行數(shù)學(xué)實驗。比如：學(xué)生可以使用虛擬尺子、圓規(guī)等工具，在虛擬平面上進(jìn)行幾何圖形的構(gòu)造和操作。這種多媒體教學(xué)方法使學(xué)生能夠在視覺上直觀地觀察圖形的變化和特點，同時能夠自主探索和實驗，加深對幾何學(xué)知識的理解。

另一個例子是教師使用教學(xué)視頻進(jìn)行講解。教學(xué)視頻可以將復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題分解為簡單易懂的步驟，通過動態(tài)演示和語音講解，幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)學(xué)知識。例如：教師可以通過視頻演示解決方程的過程，讓學(xué)生跟隨步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在視頻中加入實時解析和提示，幫助學(xué)生解決疑惑。

綜上所述，多媒體教學(xué)與視聽互動是基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)中的重要策略。通過多媒體教學(xué)，學(xué)生可以通過視聽方式更加直觀地了解數(shù)學(xué)知識，增強學(xué)習(xí)內(nèi)容的生動性和形象性。同時，多媒體教學(xué)能夠提供豐富多樣的學(xué)習(xí)資源，滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探索。這種策略的應(yīng)用將使數(shù)學(xué)教學(xué)更加富有趣味和互動性，為學(xué)生打開一扇通向數(shù)學(xué)知識的視聽之窗，提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成就。

結(jié)束語

基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐研究通過多個關(guān)鍵策略的運用，為數(shù)學(xué)教育帶來了積極的影響和深遠(yuǎn)的意義。個性化教學(xué)通過利用學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，量身定制教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性。情境化教學(xué)將數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實問題結(jié)合，增加學(xué)科的實用性和趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力。游戲化學(xué)習(xí)帶來趣味和競爭，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力和參與度。多媒體教學(xué)通過視聽互動，提高學(xué)習(xí)內(nèi)容的生動性和形象性，增強學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解和記憶。這些策略的綜合應(yīng)用，使得高中數(shù)學(xué)教學(xué)煥發(fā)新的活力和魅力。學(xué)生在情境化的學(xué)習(xí)環(huán)境中愉悅地學(xué)習(xí)，通過個性化的教學(xué)獲得成功的體驗，提高了學(xué)習(xí)的滿足感和自信心。教師通過多媒體和游戲化手段，打破了傳統(tǒng)教學(xué)的桎梏，更好地引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)他們的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)熱情。而教育研究也因大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用得到加強，為教育改革提供了更多有益的數(shù)據(jù)支持。綜合來看，基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐是教育的創(chuàng)新和發(fā)展的重要方向。在不斷變化的教育環(huán)境下，持續(xù)探索并應(yīng)用這些策略，將為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和問題解決能力的未來人才奠定堅實基礎(chǔ)，推動數(shù)學(xué)教育邁向更加美好的未來。

參考文獻(xiàn)

[1]盧鳳婷.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)課堂情境創(chuàng)設(shè)研究[D].太原：太原師范學(xué)院，2023.

[2]田夢.人教B版高中數(shù)學(xué)教材問題情境設(shè)置及使用現(xiàn)狀調(diào)查研究[D].沈陽：沈陽師范大學(xué)，2023.

[3]刁志瑞.高中數(shù)學(xué)教材數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)體現(xiàn)的比較研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2022.

[4]夏曉波.情境創(chuàng)設(shè)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].重慶：西南大學(xué)，2022.

本文系2022年福建省電化教育館教育信息技術(shù)研究課題“基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學(xué)情境化教學(xué)實踐研究”（立項批準(zhǔn)號：閩教電館KT2217）主要研究成果。