高中數(shù)學(xué)教學(xué)中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用實踐

黃丹萍

【摘要】大數(shù)據(jù)與課堂教學(xué)手段的結(jié)合已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)展的趨勢.大數(shù)據(jù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用有力地提升了高中數(shù)學(xué)教學(xué)的精準(zhǔn)性.通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，教師能夠更加直觀地觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，從而及時調(diào)整教學(xué)策略，為優(yōu)化教學(xué)設(shè)計提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，使學(xué)生的學(xué)習(xí)情況得到及時關(guān)注.文章先介紹大數(shù)據(jù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的意義及作用，再介紹在實際教學(xué)中使用大數(shù)據(jù)的案例，以探索在高中數(shù)學(xué)課堂中應(yīng)用大數(shù)據(jù)提高教學(xué)效率的途徑.

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；高中數(shù)學(xué)；教學(xué)策略

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)在社會中的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為人們關(guān)注的重要話題.在教育行業(yè)中，大數(shù)據(jù)也得到了廣泛的應(yīng)用，并極大地推動了教育行業(yè)的改革和發(fā)展，促進了教學(xué)效果的提升.大數(shù)據(jù)為高中數(shù)學(xué)教學(xué)提供了更加可靠的數(shù)據(jù)支撐，使教師能夠更加精準(zhǔn)地把握學(xué)情，為教師立足學(xué)情開展教學(xué)提供了便捷的途徑，也由此促進了教學(xué)方式的改變.但是在實際教學(xué)中，教師對于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還比較生疏，或者只是停留在表面的數(shù)據(jù)分析上，沒有與教學(xué)模式相融合，造成大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果不夠理想.

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師利用智能設(shè)備收集大數(shù)據(jù)，可以精準(zhǔn)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，大大提高教學(xué)效果.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅能夠提高教學(xué)效果，還有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力提供有效的支撐.大數(shù)據(jù)能對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行有效的追蹤和統(tǒng)計，并能夠?qū)崿F(xiàn)及時有效的分析，使學(xué)生能夠根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況進行時間分配和注意力的調(diào)整，從而實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)能力的提高.下面筆者就大數(shù)據(jù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用談一談自己的實踐和體會，與各位同行共同交流.

一、在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)的意義及作用

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)可以有效彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足.對于教師來說，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以讓教師更加準(zhǔn)確地判斷學(xué)生的學(xué)情，從而可以有效落實因材施教和分層教學(xué)，讓不同層次的學(xué)生乃至不同的學(xué)生個體都受益.對于學(xué)生來說，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以讓其在教師的引導(dǎo)之下更加充分地認識到自己的學(xué)習(xí)特點，從而增強學(xué)習(xí)自信心，并在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中提升自學(xué)能力.這種自學(xué)能力能夠有效促進學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.比如，在學(xué)生的自學(xué)過程中，他們能夠有意識地去發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)學(xué)，而這正對應(yīng)著數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)，他們還能夠運用數(shù)學(xué)的知識和邏輯去判斷事物，而這當(dāng)中就蘊含著邏輯推理以及數(shù)學(xué)建模等.下面從兩個方面進行說明.

1.大數(shù)據(jù)應(yīng)用可助力精準(zhǔn)教學(xué)

大數(shù)據(jù)通過對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的記錄和分析，能有效改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，使教學(xué)設(shè)計更加精準(zhǔn)和有針對性，教師也能夠立足于學(xué)生，以學(xué)生為中心，設(shè)計符合學(xué)生實際情況的學(xué)習(xí)方案.如在學(xué)習(xí)了平面與平面垂直的性質(zhì)這一知識之后，教師就可以利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)生在練習(xí)中的錯誤情況，從而對后續(xù)的教學(xué)重點進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便于學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識，進而使學(xué)生能夠更加順利地參與課堂學(xué)習(xí)，打造高效課堂.

精準(zhǔn)教學(xué)一直是高中數(shù)學(xué)所追求的，在沒有應(yīng)用大數(shù)據(jù)的時候，教師只能根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗去判斷教學(xué)是否精準(zhǔn)，而在有了大數(shù)據(jù)之后，基于大數(shù)據(jù)去判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，會發(fā)現(xiàn)有些結(jié)果會超越經(jīng)驗，而這恰恰是精準(zhǔn)教學(xué)的可靠保障.

2.大數(shù)據(jù)應(yīng)用可轉(zhuǎn)變師生角色

大數(shù)據(jù)應(yīng)用為教師提供了更加豐富的資源，使教師轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，以觀察者的角色輔助學(xué)生的學(xué)習(xí).教師可通過大數(shù)據(jù)平臺掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并且可以為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資源，助力學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，同時拓寬其視野，提升其學(xué)習(xí)能力.

學(xué)生在大數(shù)據(jù)的支持下可通過課前學(xué)習(xí)做好學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，使課堂學(xué)習(xí)更加高效，更加快捷地融入學(xué)習(xí)活動，形成有效的課堂交流互動，使課堂成為師生互學(xué)的有效場所.尤其是當(dāng)學(xué)生認識到大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值之后，他們往往更容易成為學(xué)習(xí)的主體，數(shù)據(jù)應(yīng)用也更容易滲透到學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程當(dāng)中.

二、在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)的具體案例

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可使教學(xué)信息更加豐富.教師可以充分利用大數(shù)據(jù)充實教學(xué)資源，并在大數(shù)據(jù)的支持下改進教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，提高教學(xué)效率.教師可根據(jù)對大數(shù)據(jù)的分析，立足學(xué)情，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科特點，制訂出貼近學(xué)生實際的教學(xué)模式，促進學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高.下面從幾個方面分別結(jié)合案例加以闡述.

（一）應(yīng)用大數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題

大數(shù)據(jù)可以快速便捷地收集學(xué)生的做題情況，并進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析.通過大數(shù)據(jù)，教師可以精準(zhǔn)掌握每一名學(xué)生對不同知識點的掌握情況，從而有針對性地進行重點知識講解以及鞏固錯誤率較高的知識，提高課堂教學(xué)的精準(zhǔn)性，促進學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升.如在知識點的檢測后，教師在批改試卷的過程中可采用線上批閱的方式，通過系統(tǒng)實時的數(shù)據(jù)分析，清楚地知道學(xué)生哪幾道題錯的比較多，從而發(fā)現(xiàn)學(xué)生掌握不夠牢固的知識點，查找學(xué)習(xí)的漏洞，由此發(fā)現(xiàn)教學(xué)需要改進的方面，進行有針對性的教學(xué).

案例1 “導(dǎo)數(shù)”教學(xué)

師：老師發(fā)現(xiàn)大家在導(dǎo)數(shù)的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)了比較多的錯誤，下面我們思考這樣一個問題，曲線y=ex+x在點（0，1）處的切線方程是什么？

生1：解決這道題，我們需要先求出導(dǎo)函數(shù)y′=ex+1.

師：很好，我們已經(jīng)完成了解這道題的第一步，接下來怎么辦呢？

生2：接下來我們可以根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何性質(zhì)求出x=0處切線方程的斜率，將x的值0代入導(dǎo)函數(shù)方程中，得到k=e0+1=2，然后就可以利用點斜式方程得到切線方程y=2x+1.

本例中，教師利用大數(shù)據(jù)分析了學(xué)生學(xué)習(xí)中的主要問題，從而針對比較薄弱的知識點進行了有針對性的練習(xí)，實現(xiàn)了補償教學(xué)，促進了學(xué)生的全面發(fā)展.教師在全面、準(zhǔn)確地掌握了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況之后，根據(jù)學(xué)生的薄弱知識點有針對性地進行了專項訓(xùn)練，并且利用大數(shù)據(jù)平臺迅速查找類似的問題進行整合，呈現(xiàn)相應(yīng)的變式問題，以達到鞏固強化的作用，使學(xué)生真正理解知識的內(nèi)涵，提升思維的靈活性和創(chuàng)新性.

（二）應(yīng)用大數(shù)據(jù)，開展分層教學(xué)

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供了便捷的手段，其還可以對學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)實現(xiàn)及時追蹤，對學(xué)生在一段時間內(nèi)的學(xué)習(xí)情況進行及時總結(jié)和分析，從而讓教師掌握階段內(nèi)每一名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué).由于學(xué)生個體學(xué)習(xí)的差異性，倘若教師采用統(tǒng)一的教學(xué)方式，就不能做到因材施教，因此，教師要在大數(shù)據(jù)的支撐下實現(xiàn)有效分層教學(xué)，為不同水平的學(xué)生設(shè)計不同的問題，實現(xiàn)層次化、差異化教學(xué)，提高學(xué)生的獲得感.

在進行三角函數(shù)的教學(xué)中，教師可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果、日常學(xué)習(xí)狀態(tài)、原有的知識基礎(chǔ)幾個方面綜合考慮，將學(xué)生的綜合情況分為三個不同的層次，再根據(jù)不同的層次設(shè)計不同難度的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使每一名學(xué)生都能參與到課堂學(xué)習(xí)活動中，提高學(xué)生的參與度，從而保證每一名學(xué)生都能有所收獲.

高中數(shù)學(xué)教師可以充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)將學(xué)生的期中考試、期末考試和平時作業(yè)的成績進行匯總和分析，對學(xué)生的平均成績和綜合表現(xiàn)進行更加嚴謹和科學(xué)的分層.結(jié)合大數(shù)據(jù)的追蹤研究，教師還可以將分層教學(xué)實現(xiàn)流動制，使分層教學(xué)的針對性更強.在分層教學(xué)中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以讓教師根據(jù)學(xué)生自身的實際水平和能力幫助學(xué)生認識自己的優(yōu)勢和不足，并尊重學(xué)生的差異性，充分兼顧學(xué)生個性化發(fā)展的需要，優(yōu)化分層教學(xué)，提高分層教學(xué)的實效性，實現(xiàn)更加高效的課堂教學(xué).

（三）應(yīng)用大數(shù)據(jù)，提高自主學(xué)習(xí)能力

自主學(xué)習(xí)能力不僅是提高學(xué)生學(xué)業(yè)成績的重要能力，更關(guān)乎著學(xué)生終身學(xué)習(xí)觀念的養(yǎng)成和長期的發(fā)展.課堂學(xué)習(xí)作為高中生主要的學(xué)習(xí)場所，教師在進行數(shù)學(xué)知識傳授和數(shù)學(xué)思想方法滲透的同時，還需要學(xué)生在課外進行鞏固和適當(dāng)?shù)耐卣?，而這需要學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)能力.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可使學(xué)生清楚地了解自己在具體知識點上的掌握情況，從而能夠進行有針對性的補償學(xué)習(xí)和相應(yīng)的知識鞏固，通過自主學(xué)習(xí)完善知識體系，提升學(xué)習(xí)效果.

案例2 等差數(shù)列前n項和

經(jīng)過平時的作業(yè)檢測和階段性檢測，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己對等差數(shù)列的掌握還不夠扎實，特別是對等差數(shù)列前n項和的理解還存在問題.在了解這些情況的基礎(chǔ)上，學(xué)生就可以有針對性地進行訓(xùn)練和鞏固，通過專項習(xí)題練習(xí)，加強對等差數(shù)列求和公式的理解，實現(xiàn)查漏補缺、鞏固提高.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了數(shù)據(jù)支撐，使學(xué)生的課后學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，從而實現(xiàn)明確的補償性學(xué)習(xí)和有意識的能力提升.

（四）應(yīng)用大數(shù)據(jù)，加強互動交流

師生互動是推動教學(xué)順利開展的基礎(chǔ)，也是調(diào)節(jié)課堂氛圍的主要手段.師生互動能夠激發(fā)課堂智慧，實現(xiàn)有效生成，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中收獲知識和方法，并在智慧的生成中理解數(shù)學(xué)思想，提升運用知識解決問題的能力.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還可使教師清晰地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的優(yōu)點和不足，從而更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)，這為師生有效和流暢的互動創(chuàng)造了條件.

案例3 立體幾何

師：老師剛剛看了同學(xué)們的測試結(jié)果，李華同學(xué)的正確率最高，說明李華同學(xué)對立體幾何知識掌握得較好，下面我們就請李華同學(xué)給大家講講他在學(xué)習(xí)立體幾何方面的訣竅.

李華：首先要有一定的空間想象能力，我會自己進行動手操作，然后進行觀察，并總結(jié)規(guī)律.在做題時，我會先把題干的元素都找出來，然后從問題進行倒推，逐漸突破難點.

通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，教師既能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不足，也能找出學(xué)生的優(yōu)點.上面案例使用了同伴教育的方式，這樣的方式學(xué)生更容易接受，不僅能夠鞏固講解學(xué)生的思維，也能夠打開其他學(xué)生的思路，實現(xiàn)全體學(xué)生的發(fā)展，從而進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心，使師生之間的交流更加便捷.

（五）應(yīng)用大數(shù)據(jù)，建構(gòu)知識體系

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可使教學(xué)模式從傳統(tǒng)型逐漸向智慧型發(fā)展.教師可以利用信息技術(shù)、人工智能的支撐實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的教學(xué)設(shè)計，教學(xué)策略也從經(jīng)驗為主轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)指導(dǎo)為主.高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)該利用大數(shù)據(jù)更好地定位教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，從而實現(xiàn)更加合適的教學(xué)設(shè)計，選擇更加精準(zhǔn)的教學(xué)策略，實現(xiàn)教學(xué)效果的提升.

案例4 指數(shù)函數(shù)及性質(zhì)

這是高中數(shù)學(xué)中學(xué)生認為較難的一個知識點，也是一個需要學(xué)生運用綜合思維能力進行學(xué)習(xí)的知識點.在教學(xué)中，教師通過使用大數(shù)據(jù)，可以更加精準(zhǔn)地突破學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，起到化繁為簡、事半功倍的作用.針對指數(shù)函數(shù)的難點問題，筆者設(shè)計了兩個問題，幫助學(xué)生進行難點突破.（1）我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過幾種不同的函數(shù)，請同學(xué)們回憶相關(guān)函數(shù)的知識點，想一想今天我們學(xué)習(xí)的指數(shù)函數(shù)的變量位置在哪里？（2）你知道指數(shù)函數(shù)的解析式和圖像嗎？從解析式到圖像，你可以總結(jié)出學(xué)習(xí)函數(shù)知識的一般規(guī)律嗎？

學(xué)習(xí)指數(shù)函數(shù)及其性質(zhì)的目的是通過指數(shù)函數(shù)的概念理解其性質(zhì)，并學(xué)會運用指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)解決具體問題.指數(shù)函數(shù)的表現(xiàn)形式包括解析式和指數(shù)函數(shù)圖像兩種形式.指數(shù)函數(shù)的表達式是y=ax（a>0并且不等于1，定義域為R），學(xué)生可通過指數(shù)函數(shù)的圖像進行解析式及其性質(zhì)的學(xué)習(xí).在該案例中，筆者設(shè)計了兩個看似簡單的問題，實際上是在通過大數(shù)據(jù)已經(jīng)把握學(xué)生基本情況的基礎(chǔ)上進行的設(shè)計，同時滲透了學(xué)習(xí)函數(shù)的方法，這兩個問題能夠全面反映學(xué)生對函數(shù)知識的掌握情況.通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，教師全面把握了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而有利于教學(xué)活動的順利開展.在教學(xué)的過程中，教師還可以通過白板技術(shù)對相關(guān)的例題進行變式練習(xí)，并結(jié)合大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功能，及時統(tǒng)計相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而為接下來的教學(xué)提供依據(jù)，促進教學(xué)效率的提高.

綜上所述，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用促進了教學(xué)改革的進行，給教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式帶來了更加便捷的路徑和創(chuàng)新的方法，使教師和學(xué)生都能更加準(zhǔn)確地把握學(xué)習(xí)的動態(tài)，為落實學(xué)生的主體地位提供了條件，提高了教學(xué)的準(zhǔn)確性和實效性，落實了學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo).

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