大數據支持下高中數學精準教學的實踐研究

摘 要：在高中階段的學習中，學生之間是具有差異性的，尤其在數學學習中表現得尤為明顯.因此，《高中數學新課標（2022版）》明確提出：教師要尊重并關注學生個體差異，滿足其不同的數學學習需要，使學生都能得到全面的發展.因此，教師應根據每個學生的學習特點、學習能力等制定相應的教學計劃，并合理運用于教學實踐，改善學生的學習效果，實現預期的教學成果.基于此，本文對大數據支持下高中數學精準教學的實施策略進行深入探討.

關鍵詞：大數據技術；高中數學；精準教學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）36-0038-03

收稿日期：2023-09-25

作者簡介：郭偉（1975.9-），女，本科，中學一級教師，從事高中數學教學研究.

基金項目：本文系江蘇省教科院規劃辦“十四五”一般課題“大數據支持下高中數學精準教學的實踐研究” 的階段性研究成果（立項編號：D/2021/02/649? ）

隨著大數據技術的發展，其在教育領域的應用優勢也愈發凸顯，尤其是在精準化教學方面，更是得到了一線高中數學教師的廣泛認同.利用大數據技術的數據分析與比較，可以幫助教師識別出那些常被忽視的教學問題及其產生原因，從而準確掌握學生的不足或優點，這為教師實施精準化、個性化的教學活動提供了依據，更為提高學生數學學習效能、數學素養的發展奠定了基礎.

1 核心概念解讀

精準教育概念是由林斯利提出的，主要是根據學生自我監督能力的變化來制定相關教育教學內容.學者祝智庭對精準化教學進行了深入研究后提出：利用現代信息技術手段開展精準化教學，既可以提高教學效率以及學生學學習質量，又可以達到個性化教學的目的.此外，學者段沙和周怡也提出了他們的觀點，他們主張教育者要針對教學目標、步驟及流程進行精細設計教學內容，同時運用精確的數據收集與評價工具找出阻礙學生學習的關鍵因素，然后據此不斷優化教學策略，并產生新的教育決策的方法論.在此基礎上，本文筆者將大數據支持下的精準教育定義為：信息技術的精確教育是一種涵蓋整個教學周期，包括預先了解學生的學習狀況、實時更新教學目標、創造新型教學結構、提供個性化指導等一系列既能保證質量、減輕負擔，又能提升效益的教學方法^[1].

2 大數據在高中數學精準教學中的新授課教學案例

高中數學教師在基于大數據技術支撐下開展數學精準教學活動之前，須對數學、學情進行深度分析，以更好地利用大數據技術來開展課堂教學活動，促使學生能夠在學習過程中不斷提升自身的數學思維、數學方法，為發展素養提供保障.

例如，在“三角函數的應用”這一課時的教學中，教師要明確這一課時的教學目的：①能夠了解三角函數的基本周期性變化及特點；②能夠將學習的關于三角函數的概念及公式運用到實際生活中去，提高理論和實踐的結合能力；③能夠依托信息技術的優勢做好三角函數的建模，發展學生利用大數據技術的數學素養.教師在充分明確了教學目標后，須結合本課程的重難點以及學情分析來擬定教學內容，以達到培養學生數學建模素養的目的.

教學時，教師可以將下面例題作為教學導入環節：

題目 在一個水庫，兩次開閘發生時間相距6 h，放閘時水的深度為4.2 m，開閘時水的深度為8 m，一次開閘發生在10月2日2：00.開閘放閘時，水的深度d與時間t近似滿足關系式d=Asinωt+φ+h（|φ|<π/2）.

問題1 若從10月2日0：00開始計算時間，選用一個三角函數來近似描述該港口的水深d m和時間t h之間的函數關系.

問題2 10月2日17：00的水庫的深度是多少？

完成課堂導入后，教師可指導學生利用三角函數知識進行該應用題的基本計算.隨后，教師可以繼續引入一些變式訓練內容來提高學生三角函數知識的運用能力.如：

變式訓練 如圖1，摩天輪的半徑為40 m，其中心O點距離地面的高度為50 m，摩天輪按逆時針方向勻速轉動，且20 min轉一圈，若摩天輪上點P的起始位置在最高點處，則摩天輪轉動過程中（）.

A.經過10 min點P距離地面10 m

B.若摩天輪轉速減半，則其周期變為原來的?

C.第17 min和第43 min時點P距離地面的高度相同

D.摩天輪轉動一圈，點P距離地面的高度不低于70 m的時間為20/3 min

最后，教師針對以上兩道教學導入題目的運算結果進行分析與總結，并得出：三角函數是一種具有一定的周期變化規律的函數，且三角函數的基本數學模型為y=Asinωx+ω+B.

同時，教師還要指導學生掌握運用三角函數解答各類應用題的四大要領：其一，要充分明確題目的意思，做好審題的工作.在閱讀題目過程中，將題目中的已知條件圈出，同時將未知條件列出來，以此理清題干的數據及條件，幫助學生后續可以更好地解答題目;其二，可以指導通過厘清、整理題目中給出的數據后，再運用既有的三角函數知識進行解題；

其三，結合數學模型，運用數圖結合的方式，助力學生準確解出題目;其四，針對學生的解題結果，教師指導學生可以將結果帶入公式和題目中，進行檢驗，以此判斷結果的正確與否.

3 大數據支持下精準教學的實現路徑

3.1 數據賦能，精準備課

3.1.1 精準備課

在新學期開始之前，可以通過一次測試來了解學生的學習狀況，找出他們在學習中的困難之處.這可以幫助教師為學生設計出更具針對性、精準性的教學方案.比如，在學習新課程前，基于教學大綱和教科書的內容，教師結合學生前一天的預習作業的結果，利用數據分析工具去了解他們在學習中遇到的問題，從而確定教學目標，精準找到重點與難點.然后，教師可以通過合理分配教學資源及時間、正確規劃教學流程等方式，為后續高效開展課堂精準教學提供保障^[2].

例如，在對《平面向量及其應用》這一章節教學時，教師要以新高考的考試大綱為引領，基于學生在學習過程中遇到的難點問題，進行教學前的精準備課.教師可依托大數據檢索出學生在這一章節學習中出現的問題和困難，得出在余弦夾角的計算、向量投影加減法、力的合成與分解等多個部分存在問題.隨后，教師在實際教學中，結合這一單元的重難點和學生在學習中遇到的主要問題等，在課程教學過程中引入相應的練習題，幫助學生解決難題，排除學習中的阻礙，切實提高數學精準教學的效果.

3.1.2 精準施教

教師在開展精準教學活動時，可以整合精準教學方法和有效的課程設計方案，以此提高課堂精準教學的效能.具體操作中，教師可以借助大數據系統中的“定時鐘”“抽簽選人”等方式來設定每個精準教學活動的時間分配.而“抽簽選擇參與者”的方式，則能激發學生的熱情，增強其解答問題、課堂互動的積極性，有助于精準教學活動的高效開展.此外，教師還應適當利用數據采集工具對學生的知識掌握情況等進行記錄與解析，為進一步了解掌握學生學情、提高教學效能提供依據^[3].

教師還可利用大數據技術對學生的作業和測試數據等進行分析，精確地找出學生最易出現錯誤的“關鍵信息”，并根據這些“關鍵信息”來不斷優化、完善教學方法，有針對性地指導學生的學習.例如，教師可以重新安排課程的時間分配為學生提供更多的獨立思考空間，或是針對不同類型的知識內容選擇更適合的教學方式.同時，也要考慮學生的學習能力，合理排列授課的內容次序等.除此之外，教師還可以針對學生不當的、錯誤的學習方法予以指導，提高其學習效能.

3.2 靶向學習，精準作業

3.2.1 分層作業和靶向作業

教師可以利用大數據技術設置不同層次的任務和目標導向性的任務，讓每位學生都能專注于自己容易出錯的學習點上，通過作業達到學生深度學習的目的，以此提高其學習效果.教師利用大數據技術了解學生對知識的理解情況，或學習中、解題中的錯題情況，根據這些數據設定不同難度的作業，以實現作業分層設計或靶向設計.對于知識掌握較差的學生主要鞏固基本知識，對于知識掌握良好的學生要更注重提高他們解決難題的能力，如此所有學生均能在學習中有所提升^[4].

例如，針對高中教材中“立體幾何”單元教學的靶向作業可以進行如下設計：

如圖2，正方體的棱長為1，B′C∩BC′＝O，求：（1）AO與A′C′所成的角的大小；（2）AO與平面ABCD所成的角的正切值；（3）平面AOB與平面AOC所成的二面角的大小．

3.3.2 作業精練與智能采集

教師可利用大數據技術的實時數據回饋功能，精確評估學生的作業完成情況，有助于教師實施個性化的教育策略.另外，學生們在完成作業之后，教師可以利用光學識別設備來迅速收集學生作業中的相關信息與數據，并進行智能化、多元化分析，這不僅可以減少教師批閱作業的時間，還可以幫助教師精準掌握學生完成作業的情況，優化教學策略，提升課堂教學效果.

3.3.3 作業大數據管理

教師可以利用大數據技術中的實時互動與數據分析功能，設計無紙化的線上作業.這種作業方式，對學生來說極具趣味性，可以大大提高其作業完成的積極性，提高學生完成作業的效率.同時，教師還可以利用大數據分析技術對學生的作業完成情況進行分析，并針對作業中存在的問題及時調整教學內容，改善教學方法，為進一步實施精準教學活動做好鋪墊.

4 結束語

隨著大數據技術的持續發展，其與教育的結合也日益緊密.在教學中，高中數學教師要了解每一名學生的個性差異與獨特性，有效利用大數據全面掌握他們的實際學習狀況，深入研究、分析其在數學學習活動中存在的差異因素，以此為切入點對其進行精確教學或是個性化輔導，幫助所有學生提升學習效能，進而達成提高高中數學教育質量的目標.

參考文獻：

[1]曾永培.大數據背景下高中數學精準教學研究[J].教育觀察，2023，12（29）：71-73，85.

[2]徐小芳.智慧作業平臺支持下的高中數學作業精準化探索[J].中國教育技術裝備，2023（15）：40-42.

[3]陳平生.高中數學基于數據分析的精準教學策略研究[J].亞太教育，2021（23）：126-128.

[4]李波，彭湃，王磊.大數據驅動的精準化教學干預：基于高中數學教學的實證研究[J].教育研究與實驗，2022（01）：64-70.

[責任編輯：李 璟]