基于大数据的高中数学情境化教学实践研究

王建清

摘 要：本文旨在探讨基于大数据的高中数学情境化教学实践，并研究其在数学教育中的应用意义。随着信息技术的飞速发展，大数据已经成为教育领域的重要支持工具。本研究将关注如何利用大数据分析学生的学习情况和行为模式，为高中数学教学提供更加个性化和情境化的教学策略。通过对具体策略的深入探讨，希望能够为提升高中数学教学质量、激发学生学习兴趣和潜力提供有益启示。最后，总结升华研究成果，强调基于大数据的数学情境化教学在未来教育发展中的重要作用。

关键词：基于大数据；高中数学；情境化教学；学习兴趣；教学策略

随着信息时代的到来，大数据技术在各个领域迅速发展，对教育领域也产生了深远的影响。在传统的高中数学教学中，教师通常采用统一的授课方式和教材，难以满足不同学生的学习需求和兴趣。而大数据技术的应用为教育提供了新的可能性。通过收集和分析学生学习过程中产生的数据，如学习行为、学习成绩、学习习惯等，教师可以更好地了解学生的学习情况和特点，从而针对性地制订个性化的教学策略。基于大数据的高中数学情境化教学能够将数学知识与实际情境结合，增加学科的实用性和趣味性，提高学生的学习积极性和主动性。因此，开展基于大数据的高中数学情境化教学实践研究具有重要的现实意义和深远的教育价值[1]。本文将针对该主题展开深入探讨，旨在为推进数学教育的创新与发展做出积极贡献。

一、基于大数据的高中数学情境化教学的意义

基于大数据的高中数学情境化教学具有重要的意義，主要体现在以下几个方面：

个性化教学：传统的高中数学教学采用一刀切的授课方式，无法满足不同学生的学习特点和需求。而基于大数据的情境化教学可以收集并分析学生的学习数据，深入了解每个学生的学习风格、学习进度和学习偏好。通过个性化的教学策略和资源推荐，帮助学生更好地理解数学知识，提高学习效率和学习成绩。

激发学习兴趣：数学常常被认为是一门抽象、枯燥的学科，许多学生缺乏学习的主动性和兴趣。通过将数学知识与实际情境相结合，基于大数据的情境化教学可以创造更具吸引力和实用性的学习场景，激发学生学习的热情。例如：将数学运用到实际问题中，让学生在解决实际难题中感受到数学的魅力。

及时反馈和教学优化：大数据技术可以实时监测和分析学生的学习过程，快速掌握学生的学习状态和困难点。通过即时反馈，教师可以及时发现学生的学习问题，并针对性地调整教学内容和方法，及时解决学生的学习困扰，提高教学效果[2]。

提升教师教学水平：大数据的应用不仅有助于学生，也对教师的教学水平提出了要求。教师可以通过分析学生数据了解自己的教学效果，发现自身的教学不足和改进方向。同时，大数据还为教师提供了丰富的教学资源和案例，辅助教师更好地进行教学设计和教学实施。

促进教育研究和改革：基于大数据的高中数学情境化教学实践不仅仅是一种教学方法，更是教育改革的有益尝试。通过大规模数据的积累和分析，可以为教育研究提供更多有价值的数据支持，推动教育理论的更新和完善，促进教育体系的持续改进和创新。

综上所述，基于大数据的高中数学情境化教学意义重大，不仅可以提高教学质量和学生成绩，还有助于激发学生的学习兴趣和学习动力，推动教育教学不断向着更加个性化、高效化的方向发展。

二、基于大数据的高中数学情境化教学实践研究

（一）基于学生学习数据的个性化教学

在基于大数据的高中数学情境化教学中，个性化教学是一项关键策略。通过收集和分析学生的学习数据，包括学习行为、学习进度、学习成绩等，教师可以更全面地了解每个学生的学习情况和学习特点。在此基础上，针对不同学生的学习需求和困难，制订针对性的教学方案，实现教学的个性化定制，最大限度地发挥每个学生的学习潜力。

注重学生个体的差异性。在传统教学中，教师通常按照固定的教学进度和内容来进行教学，而忽略了学生在知识掌握和学习兴趣方面的个体差异。然而，每个学生的学习能力、学习风格和学习偏好都是不同的。有些学生可能对某些数学概念理解较快，而对于其他概念可能存在困难。通过大数据分析，教师可以精准地把握学生的学习进度，及时调整教学内容和节奏，确保每个学生都能在适合自己的学习情境中学习[3]。

帮助学生充分发挥自己的优势。对于一些数学天赋较高的学生，传统教学可能难以满足其学习需求，导致学生学习兴趣降低。而通过大数据分析，教师可以发现学生的学习特长和兴趣所在，并为其提供更富挑战性和深入的学习内容，激发学生的学习热情和求知欲。例如：对于对数学较为热爱的学生，可以引导其参加数学竞赛或开展小研究项目，进一步提高其数学水平和学术兴趣。

假设我们正在教授高中数学中的三角函数概念。在情境化教学中，我们可以利用学生学习数据来个性化地辅导每个学生。首先，我们收集学生的学习数据，包括学习进度、练习题正确率、作业完成时间等。通过分析大数据，我们可以了解到每个学生在三角函数方面的掌握程度和学习倾向。例如：学生A可能在解三角函数的实际问题时表现出色，而学生B则对三角函数的图像表示更感兴趣。基于这些数据，我们可以为每个学生提供个性化的学习路径。对于学生A，我们可以增加更多涉及实际问题的情境化案例，让他更好地将数学应用于实际生活中。而对于学生B，我们可以设计更多与图像有关的情境，比如：通过游戏化学习展示不同三角函数的图像特征。

（二）情境化数学学习与现实问题结合

传统的数学教学往往注重理论与抽象，学生可能难以将数学知识与实际生活联系起来，缺乏对数学的实际运用能力。通过情境化教学，可以创造丰富多样的情境，将数学应用于解决实际问题，激发学生学习兴趣，增强学生的数学思维和解决实际问题的能力。

情境化教学可以让学生意识到数学的实用性。很多学生对数学的学习产生抵触情绪，认为数学只是一种抽象的概念，与日常生活无关。然而，通过将数学运用到实际问题中，例如在经济、社会、科学等领域中进行建模和分析，学生会发现数学在解决实际问题中的重要性和广泛应用。这种意识将激发学生对数学学习的兴趣，使他们更加主动地探索和学习数学知识。

情境化教学能够培养学生的数学思维和解决问题的能力。在解决现实问题的过程中，学生需要灵活运用所学的数学知识，进行建模、计算和推理。这种过程培养了学生的数学思维，使他们能够将抽象的数学概念与实际情境相结合，理解问题的本质，找到解决问题的有效途径。这种数学思维的培养将使学生在日常生活中更加善于运用数学知识，从而更好地应对各种实际问题[4]。

举例来说，教师可以引导学生进行房贷计算。学生需要了解房贷的基本概念，包括贷款总额、利率、还款期限等，然后通过数学计算的方式，探讨在不同条件下每月应还的贷款金额。通过这个例子，学生不仅学会了计算方法，还能够理解房贷的实际意义，了解购房的相关知识，将数学知识应用到日常生活中。

在高中数学中，向量是一个重要的概念。为了帮助学生理解向量的应用，我们可以利用大数据分析，从现实问题中寻找合适的情境。例如：我们可以利用飞行器的飞行数据来引入向量的概念。通过实际飞行数据，我们可以向学生展示飞机的速度、方向等信息，让学生明白向量是如何在现实生活中描述物体的运动状态的。此外，我们还可以使用大数据收集有关天气预报的信息。这样，我们可以通过气象数据展示向量的运用，让学生理解向量是如何帮助预测风速和风向等气象信息的。

（三）游戏化学习与竞争互动

在基于大数据的高中数学情境化教学中，游戏化学习是另一个有效的策略。游戏化学习通过将数学学习与游戏元素相结合，创造富有竞争性和趣味性的学习环境，激发学生的主动学习兴趣，提高学习积极性和主动性。

首先，游戏化学习能够激发学生的学习动力。传统的数学教学可能让学生感到枯燥和乏味，学生对于学习数学可能产生抵触情绪。而通过游戏化学习，将数学学习融入有趣的游戏情境中，可以增加学习的趣味性和挑战性。例如：设计数学谜题、数学竞赛、数学角色扮演等游戏形式，让学生在竞争和互动中体验到学习的乐趣，激发他们对数学学习的热情。

其次，游戏化学习能够促进学生的参与和投入。在游戏化学习中，学生通常需要积极参与到游戏活动中，完成各种任务和挑战。学生在游戏中不仅要运用数学知识解决问题，还需要思考和合作，增强了学生的团队意识和合作能力。这种积极参与和投入会促使学生更加专注和认真地学习，提高学习效果和学习质量。

举例：竞赛名称——“数学达人挑战赛”。每月举行一次数学竞赛，学生可以在竞赛中回答一系列有挑战性的数学题目。他们的得分将计入排行榜，并能看到自己的排名。平台会根据学生的竞赛表现和历史数据，推送适合其水平的挑战题目，确保比赛的公平性和有趣性。平台通过大数据分析学生的学习表现和成绩，以及他们在游戏和竞赛中的表现数据。根据这些数据，平台可以对每个学生的学习水平和兴趣进行个性化分析。平台将利用这些分析结果，为每个学生推送最适合他们的游戏和竞赛。对于进步较快的学生，系统可以提供更具挑戰性的内容；对于进度较慢的学生，系统可以提供更加基础和易于理解的学习资源。总之，这一平台通过大数据的支持，提供了情境化的数学学习体验，使得学生能够在有趣的游戏和竞赛中掌握数学知识，激发学习兴趣，增强学习动力，并实现个性化教学的目标。

（四）多媒体教学与视听互动

多媒体教学利用现代科技手段，将数学教学内容以图像、声音、视频等形式呈现给学生，通过视听互动的方式激发学生的学习兴趣，提高学习效果和记忆力。

多媒体教学可以增强学习内容的生动性和形象性。相比传统教材中的文字和图表，多媒体教学可以通过动画、图像和视频等形式将数学知识形象地展现出来，使抽象的数学概念更加具体和易于理解。例如：通过动画演示几何图形的变换过程，学生可以直观地观察到图形的变化规律，加深对几何变换的理解。

多媒体教学能够提供丰富多样的学习资源。借助互联网和大数据技术，教师可以轻松获取各种数学学习资源，如数学教学视频、在线模拟实验、交互式学习软件等。这些资源能够满足不同学生的学习需求，帮助学生更好地掌握数学知识，拓展数学学习的广度和深度。

举例来说，教师可以使用数学学习软件，让学生在虚拟实验室中进行数学实验。比如：学生可以使用虚拟尺子、圆规等工具，在虚拟平面上进行几何图形的构造和操作。这种多媒体教学方法使学生能够在视觉上直观地观察图形的变化和特点，同时能够自主探索和实验，加深对几何学知识的理解。

另一个例子是教师使用教学视频进行讲解。教学视频可以将复杂的数学问题分解为简单易懂的步骤，通过动态演示和语音讲解，帮助学生更好地理解和掌握数学知识。例如：教师可以通过视频演示解决方程的过程，让学生跟随步骤进行学习，并在视频中加入实时解析和提示，帮助学生解决疑惑。

综上所述，多媒体教学与视听互动是基于大数据的高中数学情境化教学中的重要策略。通过多媒体教学，学生可以通过视听方式更加直观地了解数学知识，增强学习内容的生动性和形象性。同时，多媒体教学能够提供丰富多样的学习资源，满足学生的不同学习需求，促进学生的自主学习和探索。这种策略的应用将使数学教学更加富有趣味和互动性，为学生打开一扇通向数学知识的视听之窗，提高学习效果和学习成就。

结束语

基于大数据的高中数学情境化教学实践研究通过多个关键策略的运用，为数学教育带来了积极的影响和深远的意义。个性化教学通过利用学生学习数据，量身定制教学方案，激发学生学习兴趣和主动性。情境化教学将数学知识与现实问题结合，增加学科的实用性和趣味性，培养学生的解决问题能力。游戏化学习带来趣味和竞争，激发学生学习动力和参与度。多媒体教学通过视听互动，提高学习内容的生动性和形象性，增强学生对数学知识的理解和记忆。这些策略的综合应用，使得高中数学教学焕发新的活力和魅力。学生在情境化的学习环境中愉悦地学习，通过个性化的教学获得成功的体验，提高了学习的满足感和自信心。教师通过多媒体和游戏化手段，打破了传统教学的桎梏，更好地引导学生，激发他们的创造力和学习热情。而教育研究也因大数据技术的应用得到加强，为教育改革提供了更多有益的数据支持。综合来看，基于大数据的高中数学情境化教学实践是教育的创新和发展的重要方向。在不断变化的教育环境下，持续探索并应用这些策略，将为培养具有创新精神和问题解决能力的未来人才奠定坚实基础，推动数学教育迈向更加美好的未来。

参考文献

[1]卢凤婷.基于学科核心素养的初中数学课堂情境创设研究[D].太原：太原师范学院，2023.

[2]田梦.人教B版高中数学教材问题情境设置及使用现状调查研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2023.

[3]刁志瑞.高中数学教材数据分析素养体现的比较研究[D].上海：华东师范大学，2022.

[4]夏晓波.情境创设在高中数学教学中的应用研究[D].重庆：西南大学，2022.

本文系2022年福建省电化教育馆教育信息技术研究课题“基于大数据的高中数学情境化教学实践研究”（立项批准号：闽教电馆KT2217）主要研究成果。