大数据背景下的高中数学教学研究

    连继宗

    摘? 要 阐述大数据的特征及其对教育的影响，分析大数据和高中数学教学融合的重要意义，提出高中数学教学中应用大数据技术的策略，以期为高中数学教学改革提供借鉴和参考。

    关键词 高中数学;大数据;教育云;核心素养;开放式学习;个性化教学

    中图分类号：G633.6? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）09-0068-02

    1 前言

    2015年9月，国务院印发《促进大数据发展行动纲要》。该《纲要》指出：推动大数据发展和应用，在未来5～10年打造精准治理、多方协作的社会治理新模式。在教育领域，随着大数据时代的到来，不但使得知识获取的途径更加丰富多元，也使得教育教学方式发生巨大改变。更好地发挥大数据的优势，对推进高中数学教学改革具有十分重要的意义。

    在大数据背景下，高中数学教师要熟练掌握大数据技术，深入挖掘大数据与数学教学深度融合的高效途径，对传统数学的教学模式进行改革，既让学生在数学学习中获得相应的知识与技能，又能有效培养学生的信息技术能力，促进学生数学核心素养的形成，从而有效推动高中数学教学改革。

    2 大数据与教育

    2001年，道格·莱尼在演讲中指出，数据增长有三个方向的挑战和机遇：量（Volume），即数据多少;速（Velocity），即资料输入、输出的速度;类（Variety），即多样性。在莱尼的理论基础上，IBM提出大数据的4V特征，得到业界的广泛认可。其4V特征就是：

    1）数量（Volume），即数据巨大，从TB级别跃升到PB级别;

    2）多样性（Variety），即数据类型繁多，不仅包括传统的格式化数据，还包括来自互联网的网络日志、视频、图片、地理位置信息等;

    3）速度（Velocity），即处理速度快;

    4）真实性（Veracity），即追求高质量的数据。

    大数据浪潮已经席卷而来，在很多领域产生极具价值与意义的积极作用。无疑，大数据、云计算及其相关信息技术必将对未来教育产生广泛而深远的影响。

    正如比尔·盖茨在2010年所说：“5年以后，你将可以在网上免费获取世界上最好的课程，而且这些课程比任何一个单独的大学提供的课程都要好。”大数据时代的学校将是没有围墙的学校，大数据时代的教育将是跨空间、跨时间的“无界”教育。大数据技术条件下形成的云课堂、教育云、课程APP等，以更优化的教学资源、更权威的教师资源、更丰富的教学形式，实现开放式师生合作学习和自主学习，学生能够借助网络资源，邀请一流教师、学科专家、国外学习伙伴共同探讨学科知识，也可以自主选择学习素材、自主选择课程习题、自主学习课程内容，然后通过课堂教学查缺补漏、提升思维，巩固和内化新知识。大数据将让未来的教学随时随地发生，“真正还给学生一个自由、开放、民主、多元的成长空间”。

    3 大数据与数学教学

    大数据将会给数学教学带来翻天覆地的变化，传统数学教学方法将被替代，新教法、新课堂、新思维应运而生。高中数学教学如何面对大数据时代浪潮，高中数学教学如何与大数据技术融合，成为摆在广大数学教师面前的极具挑战性的课题。

    数据信息为教学提供精准判断? 大数据追求的是数据中的信息，真正有价值的就是数据信息，即数据所呈现出的趋势或规律。在高中数学教学中，有很多数据信息是极其重要的。

    1）在知识层面，整个高中数学知识中学生最难掌握的有哪些？具体到每一章、每一节，知识重点與难点又分别是什么？

    2）在教学层面，高中数学教学最有效的方法与策略有哪些？具体到课堂教学中又该如何实施？

    3）在学习层面，高中数学学习的最佳方法有哪些？具体到相关内容学习中又该如何？

    4）在教学管理层面，学校数学教学的薄弱环节是哪些？具体到每一位学困生的转化又该如何？

    这些信息都是影响高中数学教学质量提升的关键因素，但这些数据信息仅凭教师个人很难完全收集与分析掌握。大数据技术为人们提供了实现的条件，通过大数据分析，可以得到某一个方面的数据信息，为高中数学教学提供精准判断，从而改进数学教学，促进教学质量的有效提升。

    数据平台为教学提供高效服务? 大数据成为一种先进的教育方式，不但可以为教学提供丰富的教学资源，还能为不同的教学构建最优化的教学资源;不但能完成试卷、作业的批阅，还能采集相关数据信息并进行数据的统计分析，使其能为数学教学提供即时、高效的教学服务。

    在高中数学教学过程中，利用大数据平台可以迅速检索、收集数学教学所需要的教学资源，如课件、视频、图片、习题、文献等，并按照教学要求进行更加细化的处理与遴选，有效减少教师的备课工作量，提高备课效率和质量;可以利用大数据平台实现教育教学资源的共享，实现教师之间的交流互动;可以有效地利用大数据平台，对学生的答卷或课后作业进行扫描、上传，通过整体批改，采集相关教学信息，并按需要的分析模型建立数据信息。教师可以通过分析呈现出的数据信息，及时地了解学生对所学数学知识的掌握状况，并制定相应的对策、优化教学方案。比如通过大数据对学生课外数学作业情况进行分析，然后给每一位学生制订一份个性化的课前预习计划，让学生能够有针对性地进行预习和强化一些知识点的学习，使学生更容易接受新知识，提高课堂教学效率。

    信息资源为教学创造优质环境? 互联网是大数据产生与传播的主要渠道，互联网平台的各类资源、信息都可以成为运用于数学教学的丰富资源，如云课堂、数学教学网站、数学学习网站、数学题库、数学文献（杂志）网站等，这些大数据来源都将为高中数学教学和学生自主学习提供优质环境，而且一些大数据智能算法、数据处理技术也成为高中数学学习的工具，为数学知识的生成提供帮助。比如在教授函数图像时，通过运用大数据技术常用的Excel函数图像绘制功能，让学生通过输入数据、确定函数、插入图像等过程，生成精确的函数图像，从而学习和理解相应的数学知识，同时学会用大数据软件处理数据、绘制图像，达到事半功倍的教学效果。

    4 大数据背景下的高中数学教学

    利用大数据消除教学盲区? 大数据及其相关技术已成为推动教育变革的“加速器”。教师可以利用大数据技术和相关产品，通过对互联网上海量的数学教学资源进行深度挖掘分析，确定具体教学内容普遍呈现出的教学难点和重点问题及特点，研究制订有效的教学方案;也可以通过大数据寻找更为优质的教学案例，再结合自己所教学生的实际学情，进行更为科学、更为精准的课程设计与教学。同时，可以通过大数据技术对学生学习状况、对教师教学过程的数据进行采集和处理，发现教师在知识传授和教学方法方面存在的不足与缺陷，帮助教师发现教学盲区，助力教师专业成长。

    笔者利用极课大数据对本校学生近五年的数学高考答题情况进行分析，发现本校在高中数学教学中对于选修模块存在重视不够、教学粗略的問题，从而在教与学两个方面进行强化，使得高考数学成绩有了明显提高，收到立竿见影的效果。

    利用大数据实现翻转教学? 大数据技术催生了各种云端课堂、在线课堂、课堂APP等数学教学新模式，特别是教育云的落地与应用。如天翼云、网易云、腾讯云等教育云的普及，使得基于移动终端的开放式学习成为现实，数学教学不再是课堂的专利，而成为随手可得、随时可取、随时能学的“无界”教育。因此，在大数据背景下，“先学”成为数学学习的主要模式，课堂则成为教师与学生解决疑问、互动探索、研究提升的知识内化与素质提升的“成长田”，从而实现“先学后教”，最大限度地释放学习空间，激发学生的学习潜能，全面提升学生的数学核心素养。

    如在教授“简单随机抽样”内容时，课前安排学习小组对此数学内容进行大数据调研，并收集生活中的具体事例，由学习小组做出相关的知识总结。在课堂教学时，教师组织学习小组通过相互交流、讨论分析，学生就会对统计学中最为常见的三种抽样方法产生清晰的认识;教师再引导学生结合生活实际事例对三种抽样方法进行比较，总结出各自的优点与缺点，使得课堂教学既生动又高效。

    利用大数据实现个性化教学? 随着互联网信息技术的飞速发展，大数据技术支持的个性化教育也逐渐成为现实。素质教育强调教学要以“学生为主体”，提倡分层次教学、因材施教，促进学生个性化发展。每一个学生在学习中的表现存在差异性，其思维水平、理解能力、学习习惯以及学习态度等都有所不同，因此，对于每节课内容的学习效果也就千差万别，而教师要完全掌握每一个学生的学习状况几乎是不可能的。然而有了大数据技术，一切变得皆有可能，它不但可以对学生的每一次作业、每一次测试做出全方位的分析，大到学生在全级的分数排名，小到某一个知识点的得分（或失误），还可以对学生一学年乃至三年的数学学习情况做出综合判断。通过大数据挖掘出每一位学生在数学学习中的优势与缺陷，从而帮助教师更好地把握课堂教学的方向和重点，实现对单个学生的精准辅导，个性化教学得以实现。

    5 结语

    在大数据背景下，高中数学教学在许多方面得到优化和改进，不论是教学管理、教学分析，还是课堂教学内容、作业层次，以及教学策略、课外辅导等，得到更加精准、即时、有效的信息，从而优化教学模式、改进教学管理，使高中数学教学更符合学生实际，更符合学科核心素养要求。■

    参考文献

    [1]张韫.大数据改变教育：写在大数据元年来临之际[J].上海教育，2013（10）：8-11.

    [2]秦虹，张武升.“互联网+教育”的本质特点与发展趋向[J].教育研究，2016（6）：8-10.

    [3]赵林畅，韦煜，杨贵泉，等.大数据对“教”与“学”的影响[J].数学教学通讯，2017（15）：3-5.