大数据支持下高中数学精准教学的实践研究

郭 伟

(江苏省如东高级中学,江苏 南通 226400)

基金项目：本文系江苏省教科院规划办“十四五”一般课题“大数据支持下高中数学精准教学的实践研究” 的阶段性研究成果(立项编号:D/2021/02/649 )

随着大数据技术的发展,其在教育领域的应用优势也愈发凸显,尤其是在精准化教学方面,更是得到了一线高中数学教师的广泛认同.利用大数据技术的数据分析与比较,可以帮助教师识别出那些常被忽视的教学问题及其产生原因,从而准确掌握学生的不足或优点,这为教师实施精准化、个性化的教学活动提供了依据,更为提高学生数学学习效能、数学素养的发展奠定了基础.

1 核心概念解读

2 大数据在高中数学精准教学中的新授课教学案例

高中数学教师在基于大数据技术支撑下开展数学精准教学活动之前,须对数学、学情进行深度分析,以更好地利用大数据技术来开展课堂教学活动,促使学生能够在学习过程中不断提升自身的数学思维、数学方法,为发展素养提供保障.

例如,在“三角函数的应用”这一课时的教学中,教师要明确这一课时的教学目的:①能够了解三角函数的基本周期性变化及特点;②能够将学习的关于三角函数的概念及公式运用到实际生活中去,提高理论和实践的结合能力;③能够依托信息技术的优势做好三角函数的建模,发展学生利用大数据技术的数学素养.教师在充分明确了教学目标后,须结合本课程的重难点以及学情分析来拟定教学内容,以达到培养学生数学建模素养的目的.

教学时,教师可以将下面例题作为教学导入环节:

问题1若从10月2日0:00开始计算时间,选用一个三角函数来近似描述该港口的水深dm和时间th之间的函数关系.

问题210月2日17:00的水库的深度是多少?

完成课堂导入后,教师可指导学生利用三角函数知识进行该应用题的基本计算.随后,教师可以继续引入一些变式训练内容来提高学生三角函数知识的运用能力.如:

主成分分析方法是将多个具有相关性的变量压缩成几个不相关的综合指标同时根据需要可以从中取出几个较少的综合指标来反应原始变量信息的分析统计方法[15，16]。通常数学上的处理就是将原来n个指标作线性组合，作为新的综合指标。假设M个街区单元，N个POI类别，原始样本矩阵为X，X=(Xij)M*N(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n)主成分分析的流程如下：

变式训练如图1,摩天轮的半径为40 m,其中心O点距离地面的高度为50 m,摩天轮按逆时针方向匀速转动,且20 min转一圈,若摩天轮上点P的起始位置在最高点处,则摩天轮转动过程中( ).

图1 摩天轮示意图

A.经过10 min点P距离地面10 m

C.第17 min和第43 min时点P距离地面的高度相同

最后,教师针对以上两道教学导入题目的运算结果进行分析与总结,并得出:三角函数是一种具有一定的周期变化规律的函数,且三角函数的基本数学模型为y=Asin(ωx+ω)+B.同时,教师还要指导学生掌握运用三角函数解答各类应用题的四大要领:其一,要充分明确题目的意思,做好审题的工作.在阅读题目过程中,将题目中的已知条件圈出,同时将未知条件列出来,以此理清题干的数据及条件,帮助学生后续可以更好地解答题目;其二,可以指导通过厘清、整理题目中给出的数据后,再运用既有的三角函数知识进行解题;其三,结合数学模型,运用数图结合的方式,助力学生准确解出题目;其四,针对学生的解题结果,教师指导学生可以将结果带入公式和题目中,进行检验,以此判断结果的正确与否.

3 大数据支持下精准教学的实现路径

3.1 数据赋能,精准备课

3.1.1精准备课

在新学期开始之前,可以通过一次测试来了解学生的学习状况,找出他们在学习中的困难之处.这可以帮助教师为学生设计出更具针对性、精准性的教学方案.比如,在学习新课程前,基于教学大纲和教科书的内容,教师结合学生前一天的预习作业的结果,利用数据分析工具去了解他们在学习中遇到的问题,从而确定教学目标,精准找到重点与难点.然后,教师可以通过合理分配教学资源及时间、正确规划教学流程等方式,为后续高效开展课堂精准教学提供保障[2].

例如,在对《平面向量及其应用》这一章节教学时,教师要以新高考的考试大纲为引领,基于学生在学习过程中遇到的难点问题,进行教学前的精准备课.教师可依托大数据检索出学生在这一章节学习中出现的问题和困难,得出在余弦夹角的计算、向量投影加减法、力的合成与分解等多个部分存在问题.随后,教师在实际教学中,结合这一单元的重难点和学生在学习中遇到的主要问题等,在课程教学过程中引入相应的练习题,帮助学生解决难题,排除学习中的阻碍,切实提高数学精准教学的效果.

3.1.2精准施教

教师在开展精准教学活动时,可以整合精准教学方法和有效的课程设计方案,以此提高课堂精准教学的效能.具体操作中,教师可以借助大数据系统中的“定时钟”“抽签选人”等方式来设定每个精准教学活动的时间分配.而“抽签选择参与者”的方式,则能激发学生的热情,增强其解答问题、课堂互动的积极性,有助于精准教学活动的高效开展.此外,教师还应适当利用数据采集工具对学生的知识掌握情况等进行记录与解析,为进一步了解掌握学生学情、提高教学效能提供依据[3].

教师还可利用大数据技术对学生的作业和测试数据等进行分析,精确地找出学生最易出现错误的“关键信息”,并根据这些“关键信息”来不断优化、完善教学方法,有针对性地指导学生的学习.例如,教师可以重新安排课程的时间分配为学生提供更多的独立思考空间,或是针对不同类型的知识内容选择更适合的教学方式.同时,也要考虑学生的学习能力,合理排列授课的内容次序等.除此之外,教师还可以针对学生不当的、错误的学习方法予以指导,提高其学习效能.

3.2 靶向学习,精准作业

3.2.1分层作业和靶向作业

教师可以利用大数据技术设置不同层次的任务和目标导向性的任务,让每位学生都能专注于自己容易出错的学习点上,通过作业达到学生深度学习的目的,以此提高其学习效果.教师利用大数据技术了解学生对知识的理解情况,或学习中、解题中的错题情况,根据这些数据设定不同难度的作业,以实现作业分层设计或靶向设计.对于知识掌握较差的学生主要巩固基本知识,对于知识掌握良好的学生要更注重提高他们解决难题的能力,如此所有学生均能在学习中有所提升[4].

例如,针对高中教材中“立体几何”单元教学的靶向作业可以进行如下设计:

如图2,正方体的棱长为1,B′C∩BC′=O,求:(1)AO与A′C′所成的角的大小;(2)AO与平面ABCD所成的角的正切值;(3)平面AOB与平面AOC所成的二面角的大小．

图2 正方体图

3.3.2作业精练与智能采集

教师可利用大数据技术的实时数据回馈功能,精确评估学生的作业完成情况,有助于教师实施个性化的教育策略.另外,学生们在完成作业之后,教师可以利用光学识别设备来迅速收集学生作业中的相关信息与数据,并进行智能化、多元化分析,这不仅可以减少教师批阅作业的时间,还可以帮助教师精准掌握学生完成作业的情况,优化教学策略,提升课堂教学效果.

3.3.3作业大数据管理

教师可以利用大数据技术中的实时互动与数据分析功能,设计无纸化的线上作业.这种作业方式,对学生来说极具趣味性,可以大大提高其作业完成的积极性,提高学生完成作业的效率.同时,教师还可以利用大数据分析技术对学生的作业完成情况进行分析,并针对作业中存在的问题及时调整教学内容,改善教学方法,为进一步实施精准教学活动做好铺垫.

4 结束语

随着大数据技术的持续发展,其与教育的结合也日益紧密.在教学中,高中数学教师要了解每一名学生的个性差异与独特性,有效利用大数据全面掌握他们的实际学习状况,深入研究、分析其在数学学习活动中存在的差异因素,以此为切入点对其进行精确教学或是个性化辅导,帮助所有学生提升学习效能,进而达成提高高中数学教育质量的目标.