大數據在數學教學中提升學生核心素養的策略

姚寶林

【摘? 要】 小學數學核心素養是教育部在新課標（2022）中提出和完善的新概念，包含了數感、量感等多個維度，加強對學生核心素養的培養既是新課標的要求，又是培養現代化人才的必然。針對該問題，文章提出了提升小學數學核心素養的三種方法，即利用AI技術創設數學情境，對數學邏輯進行推演;結合大數據開展個性化教學;利用小組合作開展線上數學項目探究。通過這種方式可以幫助學生深入理解數學概念，培養學生的邏輯思維能力。

【關鍵詞】 小學數學;核心素養;小組合作;大數據

隨著信息技術的不斷發展，人工智能技術在數學核心素養培養方面展示出巨大的潛力，AI、大數據、線上教學等成為研究的熱門詞匯。小學數學教學是培養學生數理思維能力和核心素養的關鍵階段。然而，傳統的數學教學模式往往將數學知識與現實生活脫節，難以激發學生的學習動力和興趣。因此，結合人工智能技術創造各種情境，將抽象的數學概念與實際應用聯系起來，成為提升學生數學核心素養的重要方式。

一、利用AI技術創設數學情境，豐富數學實踐

AI技術在小學數學教學中已經有了廣泛的應用，其對教學過程的改進和學習效果的提升起到積極的作用。通過虛擬實境和虛擬角色，AI技術可以幫助學生以更有趣的方式進行數學學習。AI技術在小學數學教學中提供具體的情境，可以讓學生在實踐中理解數學知識。通過虛擬世界中的角色扮演或游戲化學習，學生可以在虛擬環境中進行數學運算和邏輯推理，加深對數學知識的理解。例如，在“多邊形的面積”這一知識點學習中，就可以借助AI技術創設學習情境，豐富學生的數學實踐。

在理論知識學習階段，幾何直觀是小學數學核心素養的重要組成部分，由此可以借助AI技術創造虛擬角色，提升學生幾何學習的趣味性。虛擬角色可以扮演數學引導者的角色，在學生學習多邊形面積的過程中對學生進行引導，加強與學生的互動。例如“多邊形的概念是什么？生活中有哪些多邊形圖形？”等，通過引導與互動幫助學生理解不同形狀多邊形的特點和計算方法，解答學生對面積計算的疑問，提供實時的反饋和指導。在掌握基本的多邊形概念知識后，AI技術可以通過虛擬現實技術或增強現實技術，創設一個虛擬的多邊形學習環境。學生可以穿戴VR頭盔或使用AR設備，進入一個與現實世界不同的虛擬世界。在這個世界中，學生可以親身體驗不同形狀的多邊形，并且以可視化的方式對多邊形進行分割或者拼湊，從而直觀地理解多邊形面積的計算方法，增加學習的趣味性和參與度。

在實踐層面，AI技術可以模擬實踐環境，幫助學生進行多邊形的面積計算實踐。AI技術可以提供可視化工具使學生直觀地感受多邊形的特征，學生通過AI技術獲取實際世界中的多邊形數據，包括建筑物、地圖等。學生利用AI技術進行數據的收集、整理和分析，在多邊形數據集的基礎上進行探究和實踐，通過觀察和比較多邊形的面積，發現規律與計算方法。例如，通過AI技術對學校的多邊形建筑特征進行提取，創建動態化的3D模型虛擬場景。學生可以借助虛擬場景中的坐標來記錄3D模型的數據，通過拉伸、縮放等形式，直觀地感受多邊形面積的大小變化。通過這樣的實踐練習，學生可以將抽象的面積概念與實際情境相結合，提高對多邊形面積的理解和應用能力。

在作業層面，針對復雜的多邊形，學生可以借助AI技術進行數據模擬，直觀地感受幾何圖形的空間變化，從而培養學生的空間觀念。AI技術為學生提供了自主學習工具，可以幫助學生自主進行數學實踐練習。學生通過AI助手，可以隨時提出問題，并獲取即時的答案和解釋，從而獨立學習和解決問題。在實踐練習中，學生可以根據自己的進展和需求，自主選擇練習題目，并通過AI助手進行反復學習和實踐。AI技術還可以模擬一位虛擬導師，對學生的練習答案進行分析，指出出錯的地方，并給予針對性地提示和建議，幫助學生改正錯誤和提高解題能力。這樣的反饋和指導可以隨時給予學生支持，幫助學生迅速發現和糾正錯誤。

二、結合大數據技術進行動態化評價，制訂針對性教學方法

（一）大數據技術在學生動態化評價中的應用

傳統的評價方式往往只關注學生成績，難以全面了解學生的學習情況和個體差異。而動態化評價通過對學生學習數據的實時監測和分析，向教育者提供了更準確、全面的評估和反饋，幫助其及時調整教學策略，實現個性化的教學與輔導，促進學生的整體發展。動態化評價更加強調學生的動態變化狀況，既包括對不同學習情況學生的動態評價，即優生不會永遠是優生，后進生也不會一直是后進生，二者可以相互轉化;也包括對同一學生不同學習階段的評價，即優生不代表全階段的優，后進生也不代表永遠止步不前。

大數據技術在學生動態化評價中有獨特的優勢，大數據技術可以收集大量學生的學習數據，包括課堂表現、作業完成情況、考試成績、學習活動等多個維度的數據。這些數據可以通過學校或教育平臺采集，存儲在數據庫中，并與學生的個人信息相鏈接。大數據技術可以保證數據的高效收集、安全存儲和及時更新，確保數據的完整性和可靠性。然后，通過強大的算法和分析工具，對學生的學習數據進行分析和挖掘。基于學生數據的實時監測，通過數據聚類、關聯分析、機器學習等方法，識別出學生的學習特點、困難點和潛在需求。同時，可以將學生數據與各種教育資源和教學策略相鏈接，生成個性化的教學建議和學習路徑，為教育者提供精準的指導和輔助決策。

（二）基于動態化評價的個性化教學

在小學數學“三位數乘兩位數”的教學中，教師可以利用大數據平臺的系統，收集學生在三位數乘兩位數這一章節的學習數據，如作業成績、考試成績、課堂表現以及動手情況等，并且對各部分的學習數據賦予一定的權重，從而綜合判定學生在這一章節的學習定位。然后，利用大數據技術，揭示學生在這一章節的學習情況，如掌握程度、常見錯誤、難點等。數據聚類分析可識別出學生之間的學習差異，以及潛在的學習風格和特點。根據數據分析的結果，進行個性化評價。例如，根據學生的考試成績和作業成績，可以確定學生在三位數乘兩位數的乘法中的掌握程度，將學生分為“掌握較好”“掌握一般”和“有困難”的不同群體。教師根據個性化評價的結果，針對不同群體的學生制訂個性化教學措施。對掌握程度較好的學生，可以給予更多的挑戰，提供更復雜的題目和拓展學習資源，如推測三位數乘三位數的計算方法;對掌握一般的學生，可以提供一對一或小組輔導，強化基礎知識和解題技巧;對有困難的學生，可以提供針對性的輔導和補充材料，幫助其克服困難。

三、充分利用小組合作的方式，開展線上數學項目探究

（一）線上數學項目探究的意義

線上數學項目探究的意義在于提供一種創新的學習方式，以實踐探究的方式來發展學生的數學思維和問題解決能力。線上數學項目探究鼓勵學生主動參與實踐活動，并通過探究和解決實際問題來理解數學概念。學生通過項目探究，可以將數學知識與實際應用結合起來，加深對數學概念的理解。這種深入理解的學習方式可以幫助學生建立更堅實的數學基礎，培養學生養成良好的學習習慣。線上數學項目探究鼓勵學生主動提出問題、設計實驗和分析數據。這樣的學習方式培養了學生的創新思維和解決問題的能力。實踐探究可以鍛煉學生的觀察、推理、分析和判斷能力，培養學生在面對復雜問題時的應對能力。另外，在線上數學項目探究中，學生往往需要與同伴合作，共同解決問題。這種合作與團隊精神的培養，能幫助學生學會與他人合作和相互交流，培養團隊合作的能力和學習責任感。線上數學項目探究可以根據學生的興趣、能力和學習風格，提供個性化的學習機會。學生可以選擇符合自己興趣和需求的項目，并根據自己的進展和需求自主學習和探究。這樣的個性化學習機會能夠滿足學生的不同學習需求，激發學生的主動學習欲望。

（二）線上小組合作項目實施步驟與策略

應用能力既是核心素養的重要組成部分，又是數學教學的目的之一。在小學數學“統計與概率”學習時，教師可以“超市蔬菜價格統計”為主題，以線上小組合作的方式，來開展項目教學，強化學生的數學調研能力。需要明先確項目的目標，即了解超市蔬菜的價格分布、比較不同蔬菜的價格差異。在此基礎上，確定小組成員的角色分工和任務分配。分配一個小組成員負責收集超市蔬菜價格的數據，另一個負責數據整理和分析，還有一個負責制作統計圖表。同時，學生使用在線平臺或調查問卷的形式收集超市蔬菜價格數據。選擇一段時間內的不同蔬菜的價格，包括每日或每周收集價格等，確保數據收集的廣度和深度。

利用統計與概率的知識對收集到的蔬菜價格數據進行分析，計算平均價格、中位數價格、價格范圍等指標，并制作統計圖表展示各種蔬菜的價格分布情況。小組成員一起討論數據分析的結果，比較不同蔬菜的價格差異，探索其中的規律和現象，并推斷影響價格的因素，分析生活中買菜是否存在“最佳時機”。小組成員將統計的結果以文字、圖片、表格、演示文稿等形式進行呈現，并在線上平臺上分享給其他小組。小組成員還可以對整個統計過程進行反思，總結學習體驗和收獲，并提出改進的建議。學生在分享交流中相互學習、共同進步。

四、搜集教學資源，拓展學生眼界

（一）借助互聯網豐富教學資源種類

互聯網上有許多學習資源能為學生提供互動性和個性化學習體驗。這些資源包括各種數學概念的解釋、演示和練習，以及數學游戲、動畫和視頻等形式的學習內容。學生可以通過觀看視頻來理解數學概念。這些視頻可以使抽象的數學知識更加生動和可視化，有助于激發學生的學習興趣。互聯網上有多個數學問題解答平臺，學生可以在這些平臺上提問并獲得解答。通過與其他學生和數學專家的交流，學生可以加深對數學問題的理解，并得到針對性地反饋和指導。

互聯網上的虛擬實驗和模擬工具可以幫助學生進行數學實踐和探索。這些工具可以模擬數學問題的情境，幫助學生直觀地理解數學概念和原理。學生使用在線互動練習和評估工具可以進行自主學習和自我評估。這些工具按照不同學習目標和難度級別提供題目，并即時給予學生反饋和正確答案，幫助學生鞏固和提高數學技能。教師可以根據教學內容和學生的需求，選擇合適的互聯網資源，創造積極的學習環境。同時，教師也應該引導學生正確使用互聯網資源，培養良好的信息獲取和評估能力，確保學生從中獲取準確和可靠的數學知識。

（二）挖掘身邊的教學資源，培養學生的數學敏銳性

在生活中有著豐富的數學資源，教師可以將日常生活中的數學問題引入課堂，例如讓學生觀察和記錄周圍的幾何形狀、測量物體的長度和重量等。通過引導學生分析和解決這些問題，培養其敏銳的數學觀察能力。利用數學游戲和競賽，激發學生對數學問題的興趣。這些活動可以提供實際而具體的問題，要求學生應用數學知識來解決，并在游戲和競賽中享受數學的樂趣。教師還可以組織學生進行實地考察，例如數學園游會、數學探索活動等。學生可以在實際場景中應用數學知識，通過觀察、測量和分析來解決問題，培養觀察力和數學思維能力。學校可以邀請身邊的數學專家或相關行業的從業人員來給學生講解數學在實際生活中的應用和意義，激發學生的學習興趣，并了解數學在現實世界中的應用。同時還可鼓勵學生在班級中進行合作學習，共同解決數學問題。通過交流思想和分享解決問題的方法，學生可以互相啟發，發展數學思維和解決問題的能力。

五、結語

核心素養是學生數學知識與數學思維的集中體現，數學教師應該借助各種手段來培養學生的數學核心素養。與傳統的數學教學相比，在人工智能等現代化技術的加持下，現階段的數學教學在內容、方式上均有了質的變化。數學教師應當分析現代化技術在數學教學中的優勢，利用現代化技術來提升學生的數學核心素養。未來的研究可以進一步探究如何更好地運用AI技術和大數據技術來推動數學教學的創新和提升學生的核心素養實踐能力。

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