大數(shù)據(jù)背景下線性代數(shù)課程教學(xué)改革初探

田仁碧

【摘要】現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展迅速，借助互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展之勢，大數(shù)據(jù)技術(shù)在很多領(lǐng)域已經(jīng)有了比較成熟的運(yùn)用模式.大數(shù)據(jù)以其海量信息匯集、分析、處理等優(yōu)勢，為教學(xué)改革創(chuàng)新提供了新的思路和方向.基于此，本文在研究中重點(diǎn)以線性代數(shù)課程教學(xué)改革為對象，對其如何運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的創(chuàng)新突破進(jìn)行探索，并結(jié)合一些教學(xué)實(shí)例進(jìn)行分析.

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；在線教育；教育信息化；線性代數(shù)；教學(xué)模式改革

線性代數(shù)是大學(xué)工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程內(nèi)容復(fù)雜抽象，屬于計(jì)算量較大的一門學(xué)科.傳統(tǒng)的教學(xué)模式方法，使得大部分學(xué)生不會靈活應(yīng)用行列式、矩陣和向量等工具求解線性方程組，難以讓學(xué)生取得更好的成績.而大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為線性代數(shù)教學(xué)改革，帶來了新思路，能夠?yàn)槠鋭?chuàng)造更多的教學(xué)方法模式和教學(xué)資源.有助于提升學(xué)生們線性代數(shù)學(xué)習(xí)的效果.

一、大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)（big data，mega data），也稱之為巨量資料，指的是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn).在本文的研究中，主要從教學(xué)領(lǐng)域來理解和應(yīng)用大數(shù)據(jù)的概念.例如，利用大數(shù)據(jù)的信息分析技術(shù)，對線性代數(shù)的考試題型進(jìn)行分析；利用大數(shù)據(jù)的海量信息匯集優(yōu)勢，在線性代數(shù)教學(xué)中，使用大數(shù)據(jù)信息為學(xué)生提供更加豐富的案例教學(xué)內(nèi)容等.

二、線性代數(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）課堂教學(xué)方式較為單一

線性代數(shù)教學(xué)方法比較單一，大多數(shù)教師都是采用講授法滿堂灌，學(xué)生往往僅注重聽講、做筆記和枯燥計(jì)算，并沒有真正地參與到教學(xué)中.

（二）課堂教學(xué)中未能正確運(yùn)用多媒體

教師在課堂上，僅是將教學(xué)內(nèi)容用多媒體簡單展示，大多是讓學(xué)生快速瀏覽一遍，其間并沒有邏輯分析及推導(dǎo)過程，使得數(shù)學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)缺乏本質(zhì)特點(diǎn)及基本要求.

（三）教學(xué)中缺乏數(shù)學(xué)文化

在實(shí)際教學(xué)中絕大多數(shù)教師會為了趕教學(xué)進(jìn)度而注重理論性推導(dǎo)及證明，并未注重學(xué)生數(shù)學(xué)文化的培養(yǎng)，這也弱化了數(shù)學(xué)教育的人文屬性.

三、大數(shù)據(jù)背景下線性代數(shù)課程教學(xué)模式改革探索

（一）利用數(shù)據(jù)促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)

在線性代數(shù)教學(xué)改革過程中，要充分利用學(xué)業(yè)診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸因，根據(jù)學(xué)生個體情況，依托移動學(xué)習(xí)終端、數(shù)字學(xué)習(xí)中心、學(xué)習(xí)空間與平臺等多種載體，促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)方式變革.通過利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對于線性代數(shù)課程的教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析，得到課程的微知識包結(jié)構(gòu)，線性代數(shù)課程主要是圍繞著行列式、矩陣、線性方程組這三大知識塊，展開分析和討論，對于不同水平的學(xué)生，可以靈活的添加或刪減學(xué)習(xí)內(nèi)容的微知識包.針對分塊矩陣、線性方程組、線性方程組解的結(jié)構(gòu)、方陣對角化等需要大量計(jì)算內(nèi)容，運(yùn)用計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)模型計(jì)算軟件，可以很快地讓學(xué)生掌握，而不是要求所有的學(xué)生都必須掌握復(fù)雜的計(jì)算方法.這樣對于促進(jìn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，是有很大幫助作用的.

（二）利用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性

大數(shù)據(jù)信息技術(shù)在線性代數(shù)中應(yīng)用，可以打破時空的限制.例如，在線性代數(shù)教學(xué)過程中，從國外引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)資源共享.當(dāng)然，這并不意味著每個學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容相同，而是教師可根據(jù)學(xué)生的需求將信息資源與課程精準(zhǔn)整合.合理配置好信息化的教育資源，用數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)教育分層，才真正有利于縮小地區(qū)間的教育差異，促進(jìn)教育公平和均衡發(fā)展.對于學(xué)生來說，線性代數(shù)的學(xué)習(xí)，不再局限于課堂.在課堂上一些重要的線性代數(shù)知識，如果沒有很好地理解，則在課下可以通過手機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)共享的教學(xué)資料信息，再次進(jìn)行學(xué)習(xí)鞏固，能夠有效提升學(xué)習(xí)的靈活性.

（三）利用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)教師角色的轉(zhuǎn)變

現(xiàn)代人工智能“大數(shù)據(jù)+”教育云平臺已經(jīng)能夠?qū)⒄Z音與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)運(yùn)用于傳統(tǒng)教育教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了對“教、學(xué)、考、評、管”等教學(xué)活動的全鏈條覆蓋.例如，教師可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，幫助學(xué)生解決線性代數(shù)學(xué)習(xí)中的一些重點(diǎn)難點(diǎn).教師的教學(xué)任務(wù)主要是教會學(xué)生如何使用大數(shù)據(jù)進(jìn)行線性代數(shù)的學(xué)習(xí).教師介紹投入產(chǎn)出模型，在矩陣運(yùn)算的教學(xué)后，將馬爾科夫鏈、在特征值與特征向量、人口流動模型等，同大數(shù)據(jù)分析技術(shù)相關(guān)的知識，進(jìn)行實(shí)例練習(xí).讓學(xué)生們根據(jù)教師講述的計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)解決問題的思路和方法，自主進(jìn)行練習(xí).同時，引入數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)，由實(shí)際問題建模并用數(shù)學(xué)軟件求解，將解決簡單的線性應(yīng)用問題的觀察、假設(shè)、抽象、建模及求解的綜合過程，通過大數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)行完整地呈現(xiàn).

四、結(jié)束語

線性代數(shù)課程是一門邏輯性強(qiáng)，比較抽象的課程，學(xué)習(xí)起來難度較大.現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速應(yīng)用發(fā)展，給線性代數(shù)教學(xué)改革提供了很多新的方法和思路，本文在研究中，結(jié)合大數(shù)據(jù)應(yīng)用比較成熟技術(shù)，對其在線性代數(shù)教學(xué)過程中有效運(yùn)用，進(jìn)行了論述，希望可以對線性代數(shù)教學(xué)改革實(shí)踐起到一定的參考和借鑒作用.

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