大數據視角下的高中數學教學優化研究

郭 偉

(江蘇省如東高級中學,江蘇 如東 226400)

近數十年以來,我國社會發展最大的特征就是信息技術水平得到了巨大的突破,人們對于大數據的重視程度有所提升,并開始致力于大數據作用及其功能發揮的探索之中,力求可以讓大數據技術帶動我國的教育事業發展到一個全新的高度.將大數據運用于高中數學教學中,符合教育信息化發展的需求,通過大數據在數學教學中直接或間接地運用,增加了教師對于學生學習情況的了解程度,優化了學生的學習過程、學習空間以及學習途徑,促進學生的數學知識構建,使用大數據輔助學生的數學學習,這是當代教師應探索的教學新路徑.但是,我們發現當前許多教師缺乏對大數據的了解,對大數據與學科教學融合的研究力度不足,在教學實踐中無法有效地運用大數據,因此教學效果不佳,這些問題亟待解決,也是本文研究的重點所在.

1 大數據對高中數學教學的積極影響

早在20世紀80年代,就出現了大數據的身影,當時被人們稱為“海量數據”“高維數據”,直至2008年《Science》一文中對大數據做出了明確的定義,自此大數據一詞正式出現在人們的視野中,其中指出大數據是超出數學研究理論與研究范疇的數據基集合,簡單來說就是大數據具備人們短時間內難以完成的數據處理能力,以計算機為載體,具有數據多樣化、規模大、分析實效性強、結果精準度高等特點[1].大數據的出現對于高中數學教學起到的積極影響如下:

第一,實現減負提質.2022年“雙減”政策的提出,要求教師構建減負提質的課堂,能夠減少重復的、機械的訓練內容,提升教學的針對性,落實因材施教理念,而高中生面臨著高考的壓力,加之數學學科的知識容量大、難度高,若是教師開展的教學活動缺乏針對性,會導致教師工作量大,學生學業負擔重.在大數據的背景下,教師可以利用大數據平臺對學生的學習情況做出智能分析,發現學生在數學學習中存在的普遍性問題以及個人問題,便于教師的精準教學,把握課堂教學的方向與內容,切實減輕師生的負擔,提升課堂教學的效率與效益.

第二,發展核心素養.大數據視角下的數學教學,可以在各個教學環節中滲透數學核心素養的培養目標,例如,在自主學習環節中給學生布置導學案,教師利用大數據收集信息,了解學生導學案的學習情況,促進學生在自主學習環節中獲得獨立思考能力以及問題解決能力.又如在合作學習的環節中,可以推動學生在合作學習中積極地討論問題,在問題討論、觀點表達以及問題解決中獲得數學語言表達能力、數學思維能力、協作意識等方面的發展,掌握數據處理工具,學會建立數學模型,對于學生的數學核心素養形成提供了重要的作用[2].

2 大數據視角下的高中數學教學優化策略

2.1 搭建校本庫資源系統

新課程改革的不斷推進以及全面實施,要求教師走出按部就班的教學方式,能夠從海量的教學資源中選擇出最合適學情的、能夠促進教學目標實現的資源,大數據的使用可以幫助教師從網絡的海量資源中選擇教學資源,并結合本校的教育理念以及學生實際學習情況,搭建校本庫資源系統,既可以豐富數學教學資源,也可以在一定程度上減少教師的資源搜集時間,為教師提供資源獲取的有效途徑[3].在高中數學校本庫資源系統的搭建過程中,需要相關的教師注意數學資源知識結構要做到脈絡清晰、便于查找,如將預習案、教學課件、練習資源進行分類整理,能夠結合近年來的高考題型給學生提供針對性的訓練內容,如教師在資源庫的整理中能夠突出新高考的知識點以及新題型,這樣可以讓教師進一步了解新高考的方向,也可以讓學生在進入資源系統中的學習目標更加明確.同時,在校本資源庫建立的過程中,為了提升教學的精準性,需要建立難度系數標簽,能夠在同一個知識點的訓練內容上下功夫,如對同一個知識點設計不同難度、不同類型的習題,并結合習題的難度與類型提供相應的輔助資源,讓學生可以在學習過程中圍繞同一個知識點進行從易到難的訓練,想要達到這一效果對校本資源庫中的資料進行難易度劃分并做好難度系數標簽是關鍵,可以幫助教師在后續的教學中開展分層訓練,滿足不同層次學生的數學學習要求.

2.2 運用大數據二次備課

教師的教學效果與備課質量存在密切的關系.在以往的備課環節中,許多教師更多的是依據教學經驗備課,而忽視了學生的知識積累以及理解、吸收情況,導致備課的方案與學情脫節,無法在課堂中順利地得到實施.在大數據的視角下,教師可以依據大數據平臺收集學生的學習信息,通過信息分析技術了解學生的學習情況,并結合學情進行備課,合理地安排各個知識點的講解時間以及方法.如通過大數據了解到學生在預習中普遍遇到的困難或疑惑,教師就可以針對普遍性問題做出精講,在備課中著重地尋找有助于學生理解的材料,讓備課指向“備學生”.以“兩角和與差的余弦、正弦公式”的這節課教學為例,教師在二次備課時,要了解學生的已有知識經驗,比如學生在本課的新知學習之前已經掌握了兩角差的余弦公式,本課的學習是在此基礎上加強學生對兩角和的余弦、正弦公式的掌握與運用,促使學生的知識遷移運用,獲得邏輯推理能力以及運算能力的鍛煉.接下來,教師結合大數據平臺對學生的預習學習情況進行分析,通過學生在導學案中的問題回答情況,理清學生的自主學習情況,并按照知識點的難易度,準備好精講和精練內容.比如,一部分學生在給角求值的預習中由于對誘導公式的熟悉程度不足,導致運算出錯率較高,那么針對這一問題教師在二次備課中可以適當地增加給角求值的運算機會,一方面幫助學生夯實基礎,另一方面形成學習的自信心.

2.3 創新數學課教學內容

相較于常規的教學方式,大數據背景下的數學教學,應發揮出大數據平臺及時性以及跨時空性的特點,對學生的學習情況進行實時的監控.在具體的教學實踐中,教師可以利用大數據提供的信息,較好地整合資源,創新教學內容,能夠做到靈活使用教材,促使學生在豐富的資源引領下更好地理解數學概念性知識,獲得新知[4].比如,在“直線與圓的位置關系”教學中,教師就可以利用大數據平臺搜集相關的視頻資源,并以直觀的、動態的形式呈現在學生的眼前,譬如利用信息技術給學生展現一段日出的視頻,要求學生在視頻觀看后回答問題:“若是將太陽、地平線分別看成圓形和直線,那么請學生思考太陽和水平線之間存在怎樣的關系?”在這個過程中教師生動形象地將圓與直觀的位置關系展現了出來,可以吸引學生的注意力,讓學生對于圓和直線的位置關系產生探究欲,并且能夠聯系生活實際思考數學問題,帶領學生感知數學與生活的關系,降低學生對數學概念的理解難度.當前,許多學校都是嘗試建立“智慧課堂”,高中數學教師應從“智慧課堂”的構建中獲取啟發,如鼓勵學生使用平板學習,教師從大數據對學情的分析中,將學生劃分為從低到高的三個層次,能夠在數學教學中給不同層次的學生推送符合學習需求的內容,讓高中數學教學可以做到因材施教,幫助處于不同層次的學生都可以獲得一定程度上的發展,攻克最近發展區,提升學習質量.

2.4 調整教學形式與結構

在大數據的視角下開展數學教學活動,需要教師靈活地使用大數據技術傳遞信息,就當前的大數據技術工具使用情況來看,使用頻率最高的技術工具是多媒體技術,占33.2%以上,PPT軟件的使用率最少,僅占5.3%,投影儀、電子白板、FLASH、智能教學技術分別為25.2%,9.3%,13.3%,13.4%.在大數據的背景下,要求高中數學教師可以選用多樣化的教學工具,優化課堂結構,調整課堂教學形式,比如使用各種云平臺,引進先進的信息系統等,實現教育資源的共享,由此促進學生的認知能力提升.比如,教師可以在云平臺中發布試題,讓學生在云平臺上完成習題解答,并將結果上傳到系統,教師通過登錄系統查看學生的做題情況,如點擊“成績分析”“錯題分析”等窗口,了解學生的詳細解題情況,當然學生也可以自行監看習題評閱欄,促使學生從中了解到自己的學習薄弱點.云平臺是大數據時代發展下的產物,將云平臺運用于數學教學中,可以幫助教師調整教學形式與結構.

2.5 完善教學評價與反饋

眾所周知,在傳統的高中數學教學中,教師實施的評價與反饋方式較為單一,一般為教師對學生的學習結果進行評價,如整體的作業完成質量,或者是考試成績的高低等,給出的評價語言過于簡潔,如“優”“良”“差”,這樣的評價方法實施并不能讓學生清楚地知道自己學習上的優點與不足,無法有效地促進學生的改進與發展[5].而在大數據的視角之下,要求教師能夠從大數據平臺中通過了解學生的課前導學、課后訓練數據,精準地了解到學生在課前、課后的學習情況以及前后變化情況,幫助高中數學教師可以在教學評價環節中準確地診斷學生的學習情況,并對每一位學生的成長、進步以及不足之處做出針對性的點評.無論是對學生的個人學習情況評價還是對班級整體學習情況的評價,都可以依據大數據平臺,提升評價的精準度,讓教師可以從大數據平臺中了解學生的個性化發展情況,促使教師利用可視化的數據對學生做出及時的評價與反饋,促進學生在科學的評價與反饋中獲得個性化的發展.

總之,在大數據的背景之下,高中數學教師應更新教育觀念,敢于創新教學方法,能夠利用先進的大數據教學技術,對學生的數學學習過程全面監控,運用大數據平臺搜集資源,完善教學設計,調整教學形式與結構,完善教學評價體系,為高中生的數學核心素養形成提供助力.