大数据视角下的高中数学教学优化研究

郭 伟

(江苏省如东高级中学,江苏 如东 226400)

近数十年以来,我国社会发展最大的特征就是信息技术水平得到了巨大的突破,人们对于大数据的重视程度有所提升,并开始致力于大数据作用及其功能发挥的探索之中,力求可以让大数据技术带动我国的教育事业发展到一个全新的高度.将大数据运用于高中数学教学中,符合教育信息化发展的需求,通过大数据在数学教学中直接或间接地运用,增加了教师对于学生学习情况的了解程度,优化了学生的学习过程、学习空间以及学习途径,促进学生的数学知识构建,使用大数据辅助学生的数学学习,这是当代教师应探索的教学新路径.但是,我们发现当前许多教师缺乏对大数据的了解,对大数据与学科教学融合的研究力度不足,在教学实践中无法有效地运用大数据,因此教学效果不佳,这些问题亟待解决,也是本文研究的重点所在.

1 大数据对高中数学教学的积极影响

早在20世纪80年代,就出现了大数据的身影,当时被人们称为“海量数据”“高维数据”,直至2008年《Science》一文中对大数据做出了明确的定义,自此大数据一词正式出现在人们的视野中,其中指出大数据是超出数学研究理论与研究范畴的数据基集合,简单来说就是大数据具备人们短时间内难以完成的数据处理能力,以计算机为载体,具有数据多样化、规模大、分析实效性强、结果精准度高等特点[1].大数据的出现对于高中数学教学起到的积极影响如下:

第一,实现减负提质.2022年“双减”政策的提出,要求教师构建减负提质的课堂,能够减少重复的、机械的训练内容,提升教学的针对性,落实因材施教理念,而高中生面临着高考的压力,加之数学学科的知识容量大、难度高,若是教师开展的教学活动缺乏针对性,会导致教师工作量大,学生学业负担重.在大数据的背景下,教师可以利用大数据平台对学生的学习情况做出智能分析,发现学生在数学学习中存在的普遍性问题以及个人问题,便于教师的精准教学,把握课堂教学的方向与内容,切实减轻师生的负担,提升课堂教学的效率与效益.

第二,发展核心素养.大数据视角下的数学教学,可以在各个教学环节中渗透数学核心素养的培养目标,例如,在自主学习环节中给学生布置导学案,教师利用大数据收集信息,了解学生导学案的学习情况,促进学生在自主学习环节中获得独立思考能力以及问题解决能力.又如在合作学习的环节中,可以推动学生在合作学习中积极地讨论问题,在问题讨论、观点表达以及问题解决中获得数学语言表达能力、数学思维能力、协作意识等方面的发展,掌握数据处理工具,学会建立数学模型,对于学生的数学核心素养形成提供了重要的作用[2].

2 大数据视角下的高中数学教学优化策略

2.1 搭建校本库资源系统

新课程改革的不断推进以及全面实施,要求教师走出按部就班的教学方式,能够从海量的教学资源中选择出最合适学情的、能够促进教学目标实现的资源,大数据的使用可以帮助教师从网络的海量资源中选择教学资源,并结合本校的教育理念以及学生实际学习情况,搭建校本库资源系统,既可以丰富数学教学资源,也可以在一定程度上减少教师的资源搜集时间,为教师提供资源获取的有效途径[3].在高中数学校本库资源系统的搭建过程中,需要相关的教师注意数学资源知识结构要做到脉络清晰、便于查找,如将预习案、教学课件、练习资源进行分类整理,能够结合近年来的高考题型给学生提供针对性的训练内容,如教师在资源库的整理中能够突出新高考的知识点以及新题型,这样可以让教师进一步了解新高考的方向,也可以让学生在进入资源系统中的学习目标更加明确.同时,在校本资源库建立的过程中,为了提升教学的精准性,需要建立难度系数标签,能够在同一个知识点的训练内容上下功夫,如对同一个知识点设计不同难度、不同类型的习题,并结合习题的难度与类型提供相应的辅助资源,让学生可以在学习过程中围绕同一个知识点进行从易到难的训练,想要达到这一效果对校本资源库中的资料进行难易度划分并做好难度系数标签是关键,可以帮助教师在后续的教学中开展分层训练,满足不同层次学生的数学学习要求.

2.2 运用大数据二次备课

教师的教学效果与备课质量存在密切的关系.在以往的备课环节中,许多教师更多的是依据教学经验备课,而忽视了学生的知识积累以及理解、吸收情况,导致备课的方案与学情脱节,无法在课堂中顺利地得到实施.在大数据的视角下,教师可以依据大数据平台收集学生的学习信息,通过信息分析技术了解学生的学习情况,并结合学情进行备课,合理地安排各个知识点的讲解时间以及方法.如通过大数据了解到学生在预习中普遍遇到的困难或疑惑,教师就可以针对普遍性问题做出精讲,在备课中着重地寻找有助于学生理解的材料,让备课指向“备学生”.以“两角和与差的余弦、正弦公式”的这节课教学为例,教师在二次备课时,要了解学生的已有知识经验,比如学生在本课的新知学习之前已经掌握了两角差的余弦公式,本课的学习是在此基础上加强学生对两角和的余弦、正弦公式的掌握与运用,促使学生的知识迁移运用,获得逻辑推理能力以及运算能力的锻炼.接下来,教师结合大数据平台对学生的预习学习情况进行分析,通过学生在导学案中的问题回答情况,理清学生的自主学习情况,并按照知识点的难易度,准备好精讲和精练内容.比如,一部分学生在给角求值的预习中由于对诱导公式的熟悉程度不足,导致运算出错率较高,那么针对这一问题教师在二次备课中可以适当地增加给角求值的运算机会,一方面帮助学生夯实基础,另一方面形成学习的自信心.

2.3 创新数学课教学内容

相较于常规的教学方式,大数据背景下的数学教学,应发挥出大数据平台及时性以及跨时空性的特点,对学生的学习情况进行实时的监控.在具体的教学实践中,教师可以利用大数据提供的信息,较好地整合资源,创新教学内容,能够做到灵活使用教材,促使学生在丰富的资源引领下更好地理解数学概念性知识,获得新知[4].比如,在“直线与圆的位置关系”教学中,教师就可以利用大数据平台搜集相关的视频资源,并以直观的、动态的形式呈现在学生的眼前,譬如利用信息技术给学生展现一段日出的视频,要求学生在视频观看后回答问题:“若是将太阳、地平线分别看成圆形和直线,那么请学生思考太阳和水平线之间存在怎样的关系?”在这个过程中教师生动形象地将圆与直观的位置关系展现了出来,可以吸引学生的注意力,让学生对于圆和直线的位置关系产生探究欲,并且能够联系生活实际思考数学问题,带领学生感知数学与生活的关系,降低学生对数学概念的理解难度.当前,许多学校都是尝试建立“智慧课堂”,高中数学教师应从“智慧课堂”的构建中获取启发,如鼓励学生使用平板学习,教师从大数据对学情的分析中,将学生划分为从低到高的三个层次,能够在数学教学中给不同层次的学生推送符合学习需求的内容,让高中数学教学可以做到因材施教,帮助处于不同层次的学生都可以获得一定程度上的发展,攻克最近发展区,提升学习质量.

2.4 调整教学形式与结构

在大数据的视角下开展数学教学活动,需要教师灵活地使用大数据技术传递信息,就当前的大数据技术工具使用情况来看,使用频率最高的技术工具是多媒体技术,占33.2%以上,PPT软件的使用率最少,仅占5.3%,投影仪、电子白板、FLASH、智能教学技术分别为25.2%,9.3%,13.3%,13.4%.在大数据的背景下,要求高中数学教师可以选用多样化的教学工具,优化课堂结构,调整课堂教学形式,比如使用各种云平台,引进先进的信息系统等,实现教育资源的共享,由此促进学生的认知能力提升.比如,教师可以在云平台中发布试题,让学生在云平台上完成习题解答,并将结果上传到系统,教师通过登录系统查看学生的做题情况,如点击“成绩分析”“错题分析”等窗口,了解学生的详细解题情况,当然学生也可以自行监看习题评阅栏,促使学生从中了解到自己的学习薄弱点.云平台是大数据时代发展下的产物,将云平台运用于数学教学中,可以帮助教师调整教学形式与结构.

2.5 完善教学评价与反馈

众所周知,在传统的高中数学教学中,教师实施的评价与反馈方式较为单一,一般为教师对学生的学习结果进行评价,如整体的作业完成质量,或者是考试成绩的高低等,给出的评价语言过于简洁,如“优”“良”“差”,这样的评价方法实施并不能让学生清楚地知道自己学习上的优点与不足,无法有效地促进学生的改进与发展[5].而在大数据的视角之下,要求教师能够从大数据平台中通过了解学生的课前导学、课后训练数据,精准地了解到学生在课前、课后的学习情况以及前后变化情况,帮助高中数学教师可以在教学评价环节中准确地诊断学生的学习情况,并对每一位学生的成长、进步以及不足之处做出针对性的点评.无论是对学生的个人学习情况评价还是对班级整体学习情况的评价,都可以依据大数据平台,提升评价的精准度,让教师可以从大数据平台中了解学生的个性化发展情况,促使教师利用可视化的数据对学生做出及时的评价与反馈,促进学生在科学的评价与反馈中获得个性化的发展.

总之,在大数据的背景之下,高中数学教师应更新教育观念,敢于创新教学方法,能够利用先进的大数据教学技术,对学生的数学学习过程全面监控,运用大数据平台搜集资源,完善教学设计,调整教学形式与结构,完善教学评价体系,为高中生的数学核心素养形成提供助力.