高中数学教学中大数据的应用实践

黄丹萍

【摘要】大數据与课堂教学手段的结合已经成为当今数学教学发展的趋势.大数据在课堂教学中的应用有力地提升了高中数学教学的精准性.通过大数据的应用，教师能够更加直观地观察学生的学习过程，掌握学生的学习动态，从而及时调整教学策略，为优化教学设计提供了有力的数据支撑，使学生的学习情况得到及时关注.文章先介绍大数据在高中数学教学中应用的意义及作用，再介绍在实际教学中使用大数据的案例，以探索在高中数学课堂中应用大数据提高教学效率的途径.

【关键词】大数据；高中数学；教学策略

随着信息技术的发展，大数据在社会中的应用越来越广泛，已经成为人们关注的重要话题.在教育行业中，大数据也得到了广泛的应用，并极大地推动了教育行业的改革和发展，促进了教学效果的提升.大数据为高中数学教学提供了更加可靠的数据支撑，使教师能够更加精准地把握学情，为教师立足学情开展教学提供了便捷的途径，也由此促进了教学方式的改变.但是在实际教学中，教师对于大数据的应用还比较生疏，或者只是停留在表面的数据分析上，没有与教学模式相融合，造成大数据的应用效果不够理想.

在高中数学教学中，教师利用智能设备收集大数据，可以精准把握学生的学习状态，大大提高教学效果.大数据的应用不仅能够提高教学效果，还有利于提高学生的学习能力，为培养学生的自主学习能力提供有效的支撑.大数据能对学生的学习过程进行有效的追踪和统计，并能够实现及时有效的分析，使学生能够根据自身学习情况进行时间分配和注意力的调整，从而实现自主学习能力的提高.下面笔者就大数据在高中数学教学中的应用谈一谈自己的实践和体会，与各位同行共同交流.

一、在高中数学教学中应用大数据的意义及作用

在高中数学教学当中应用大数据可以有效弥补传统教学的不足.对于教师来说，大数据的应用可以让教师更加准确地判断学生的学情，从而可以有效落实因材施教和分层教学，让不同层次的学生乃至不同的学生个体都受益.对于学生来说，大数据的应用可以让其在教师的引导之下更加充分地认识到自己的学习特点，从而增强学习自信心，并在学习的过程当中提升自学能力.这种自学能力能够有效促进学生数学学科核心素养的发展.比如，在学生的自学过程中，他们能够有意识地去发现生活中的数学，而这正对应着数学抽象素养，他们还能够运用数学的知识和逻辑去判断事物，而这当中就蕴含着逻辑推理以及数学建模等.下面从两个方面进行说明.

1.大数据应用可助力精准教学

大数据通过对学生学习情况的记录和分析，能有效改变学生被动学习的状态，使教学设计更加精准和有针对性，教师也能够立足于学生，以学生为中心，设计符合学生实际情况的学习方案.如在学习了平面与平面垂直的性质这一知识之后，教师就可以利用大数据统计学生在练习中的错误情况，从而对后续的教学重点进行适当的调整，以便于学生更好地掌握数学知识，进而使学生能够更加顺利地参与课堂学习，打造高效课堂.

精准教学一直是高中数学所追求的，在没有应用大数据的时候，教师只能根据自己的教学经验去判断教学是否精准，而在有了大数据之后，基于大数据去判断学生的学习效果，会发现有些结果会超越经验，而这恰恰是精准教学的可靠保障.

2.大数据应用可转变师生角色

大数据应用为教师提供了更加丰富的资源，使教师转变为课堂学习的辅导者，以观察者的角色辅助学生的学习.教师可通过大数据平台掌握学生的学习情况，并且可以为学生提供更多的学习资源，助力学生的自主学习，同时拓宽其视野，提升其学习能力.

学生在大数据的支持下可通过课前学习做好学习准备，使课堂学习更加高效，更加快捷地融入学习活动，形成有效的课堂交流互动，使课堂成为师生互学的有效场所.尤其是当学生认识到大数据的应用价值之后，他们往往更容易成为学习的主体，数据应用也更容易渗透到学生的数学学习过程当中.

二、在高中数学教学中应用大数据的具体案例

在数学教学中，大数据的应用可使教学信息更加丰富.教师可以充分利用大数据充实教学资源，并在大数据的支持下改进教学方法，创新教学模式，提高教学效率.教师可根据对大数据的分析，立足学情，结合数学学科特点，制订出贴近学生实际的教学模式，促进学生学习效率的提高.下面从几个方面分别结合案例加以阐述.

（一）应用大数据，发现学习中的问题

大数据可以快速便捷地收集学生的做题情况，并进行数据的统计和分析.通过大数据，教师可以精准掌握每一名学生对不同知识点的掌握情况，从而有针对性地进行重点知识讲解以及巩固错误率较高的知识，提高课堂教学的精准性，促进学生学习效果的提升.如在知识点的检测后，教师在批改试卷的过程中可采用线上批阅的方式，通过系统实时的数据分析，清楚地知道学生哪几道题错的比较多，从而发现学生掌握不够牢固的知识点，查找学习的漏洞，由此发现教学需要改进的方面，进行有针对性的教学.

案例1 “导数”教学

师：老师发现大家在导数的学习中出现了比较多的错误，下面我们思考这样一个问题，曲线y=ex+x在点（0，1）处的切线方程是什么？

生1：解决这道题，我们需要先求出导函数y′=ex+1.

师：很好，我们已经完成了解这道题的第一步，接下来怎么办呢？

生2：接下来我们可以根据导数的几何性质求出x=0处切线方程的斜率，将x的值0代入导函数方程中，得到k=e0+1=2，然后就可以利用点斜式方程得到切线方程y=2x+1.

本例中，教师利用大数据分析了学生学习中的主要问题，从而针对比较薄弱的知识点进行了有针对性的练习，实现了补偿教学，促进了学生的全面发展.教师在全面、准确地掌握了学生的学习状况之后，根据学生的薄弱知识点有针对性地进行了专项训练，并且利用大数据平台迅速查找类似的问题进行整合，呈现相应的变式问题，以达到巩固强化的作用，使学生真正理解知识的内涵，提升思维的灵活性和创新性.

（二）应用大数据，开展分层教学

大数据的应用为教师了解学生的学习情况提供了便捷的手段，其还可以对学生的阶段性学习实现及时追踪，对学生在一段时间内的学习情况进行及时总结和分析，从而让教师掌握阶段内每一名学生的学习情况，实现精准教学.由于学生个体学习的差异性，倘若教师采用统一的教学方式，就不能做到因材施教，因此，教师要在大数据的支撑下实现有效分层教学，为不同水平的学生设计不同的问题，实现层次化、差异化教学，提高学生的获得感.

在进行三角函数的教学中，教师可根据学生的学习情况，从学生的学习结果、日常学习状态、原有的知识基础几个方面综合考虑，将学生的综合情况分为三个不同的层次，再根据不同的层次设计不同难度的学习内容，使每一名学生都能参与到课堂学习活动中，提高学生的参与度，从而保证每一名学生都能有所收获.

高中数学教师可以充分应用大数据将学生的期中考试、期末考试和平时作业的成绩进行汇总和分析，对学生的平均成绩和综合表现进行更加严谨和科学的分层.结合大数据的追踪研究，教师还可以将分层教学实现流动制，使分层教学的针对性更强.在分层教学中，大数据的应用可以让教师根据学生自身的实际水平和能力帮助学生认识自己的优势和不足，并尊重学生的差异性，充分兼顾学生个性化发展的需要，优化分层教学，提高分层教学的实效性，实现更加高效的课堂教学.

（三）应用大数据，提高自主学习能力

自主学习能力不仅是提高学生学业成绩的重要能力，更关乎着学生终身学习观念的养成和长期的发展.课堂学习作为高中生主要的学习场所，教师在进行数学知识传授和数学思想方法渗透的同时，还需要学生在课外进行巩固和适当的拓展，而这需要学生具备自主学习能力.大数据的应用可使学生清楚地了解自己在具体知识点上的掌握情况，从而能够进行有针对性的补偿学习和相应的知识巩固，通过自主学习完善知识体系，提升学习效果.

案例2 等差数列前n项和

经过平时的作业检测和阶段性检测，学生可以发现自己对等差数列的掌握还不够扎实，特别是对等差数列前n项和的理解还存在问题.在了解这些情况的基础上，学生就可以有针对性地进行训练和巩固，通过专项习题练习，加强对等差数列求和公式的理解，实现查漏补缺、巩固提高.大數据的应用为学生的自主学习提供了数据支撑，使学生的课后学习目标明确，从而实现明确的补偿性学习和有意识的能力提升.

（四）应用大数据，加强互动交流

师生互动是推动教学顺利开展的基础，也是调节课堂氛围的主要手段.师生互动能够激发课堂智慧，实现有效生成，使学生在轻松愉快的氛围中收获知识和方法，并在智慧的生成中理解数学思想，提升运用知识解决问题的能力.大数据的应用还可使教师清晰地发现学生在学习过程中的优点和不足，从而更好地掌握学生的学习动态，了解学生的知识基础，这为师生有效和流畅的互动创造了条件.

案例3 立体几何

师：老师刚刚看了同学们的测试结果，李华同学的正确率最高，说明李华同学对立体几何知识掌握得较好，下面我们就请李华同学给大家讲讲他在学习立体几何方面的诀窍.

李华：首先要有一定的空间想象能力，我会自己进行动手操作，然后进行观察，并总结规律.在做题时，我会先把题干的元素都找出来，然后从问题进行倒推，逐渐突破难点.

通过大数据的应用，教师既能发现学生的不足，也能找出学生的优点.上面案例使用了同伴教育的方式，这样的方式学生更容易接受，不仅能够巩固讲解学生的思维，也能够打开其他学生的思路，实现全体学生的发展，从而进一步提高学生学习数学的信心，使师生之间的交流更加便捷.

（五）应用大数据，建构知识体系

大数据的应用可使教学模式从传统型逐渐向智慧型发展.教师可以利用信息技术、人工智能的支撑实现更加精准的教学设计，教学策略也从经验为主转向数据指导为主.高中数学教师应该利用大数据更好地定位教学目标、教学内容，从而实现更加合适的教学设计，选择更加精准的教学策略，实现教学效果的提升.

案例4 指数函数及性质

这是高中数学中学生认为较难的一个知识点，也是一个需要学生运用综合思维能力进行学习的知识点.在教学中，教师通过使用大数据，可以更加精准地突破学生在学习中遇到的问题，起到化繁为简、事半功倍的作用.针对指数函数的难点问题，笔者设计了两个问题，帮助学生进行难点突破.（1）我们已经学习过几种不同的函数，请同学们回忆相关函数的知识点，想一想今天我们学习的指数函数的变量位置在哪里？（2）你知道指数函数的解析式和图像吗？从解析式到图像，你可以总结出学习函数知识的一般规律吗？

学习指数函数及其性质的目的是通过指数函数的概念理解其性质，并学会运用指数函数的性质解决具体问题.指数函数的表现形式包括解析式和指数函数图像两种形式.指数函数的表达式是y=ax（a>0并且不等于1，定义域为R），学生可通过指数函数的图像进行解析式及其性质的学习.在该案例中，笔者设计了两个看似简单的问题，实际上是在通过大数据已经把握学生基本情况的基础上进行的设计，同时渗透了学习函数的方法，这两个问题能够全面反映学生对函数知识的掌握情况.通过大数据的应用，教师全面把握了学生的学习情况，从而有利于教学活动的顺利开展.在教学的过程中，教师还可以通过白板技术对相关的例题进行变式练习，并结合大数据的统计功能，及时统计相关的数据，从而为接下来的教学提供依据，促进教学效率的提高.

综上所述，大数据的应用促进了教学改革的进行，给教师的教学方式和学生的学习方式带来了更加便捷的路径和创新的方法，使教师和学生都能更加准确地把握学习的动态，为落实学生的主体地位提供了条件，提高了教学的准确性和实效性，落实了学科核心素养的培养目标.

【参考文献】

[1]宁锐，李昌勇，罗宗绪.数学学科核心素养的结构及其数学意义[J].数学教育学报，2019，28（2）：24-29.

[2]姚强.数学实验，贵在切时切需：一则“数学实验”设计案例的实践感悟[J].中小学数学（初中版），2017（Z2）：82-84.

[3]伊万能.在中学数学教学中充分发挥学生的主体作用[J].商情（教育经济研究），2008（3）：104.