大數據背景下高中數學選修課程的開發

周琳莉　任偉芳　何衛華　胡乾彪　方勇

摘 要：大數據與教育領域的深度融合是當前時代教育事業的大勢所趨。本研究擬采用創新教學思路，優化教學模式，豐富教學內容，改革教學評價的方式，對高中數學選修課程進行開發，以期達到創新教育資源建設、共享教育思路、優化教育模式、豐富教學內容的目的。

關鍵詞：大數據；數學；選修課程；高中

一、 時代背景

大數據（Big Data），作為一個網絡社會的新興詞匯，隨著互聯網、物聯網、云計算等深入到生活之中。其興起在于隨著現代技術的發展，產生了目標數據規模巨大，必須采用新的處理模式才能處理的高增長率、多樣化的海量信息資產。

教育部《2015年教育信息化工作要點》（教技廳[2015]2號）中，將教育大數據的應用列入了教育信息化進程，推廣大數據與教育領域的深度融合。大數據是當今時代信息技術發展的必然產物，無論是國外還是國內，都非常重視大數據對教育的影響。

2013年，國內大數據在教育中的應用掀起一股熱潮，但內容主要局限于從理論高度研究教育數據（魏順平，2013；徐鵬，2013）；教育類熱點研究在圖書館應對大數據挑戰方面（樊偉紅，2012；韓翠峰，2013），有關數學教育理論研究與實踐案例的研究均較少。

二、 研究意義

大數據與教育領域的深度融合是當前時代教育事業的大勢所趨。而數學學科與大數據關系尤為密切。如何順應大數據的時代浪潮，進行高中選修課程的開發是一個極有意義的命題。

通常認為，完整的選修課程開發過程包括：確立目標、選擇教學內容、實施課程方案、評價教學結果。本研究旨在前期高中數學選修課開發的基礎上，借鑒“大數據”思維與理念，在診斷現有高中數學選修課程開發存在的問題的基礎上，提出基于大數據時代特色的選修課程開發原則，并以此指導對高中數學選修課程的創新教學思路、優化教學模式、豐富教學內容、改革教學評價。

三、 主要內容

（一） 創新教學思路

1. 翻轉課堂教學理念。學生在課外自主學習，網絡交流，查閱資料，把學習的主動權交給學生，在課堂上完成反饋評價的模式。其學習過程如圖1所示。

圖1 翻轉課堂教學模型圖

2. 教育全球化理念。必須重新認識全球化背景下的教育的性質問題以及教育的價值問題，重新確立教育在社會發展與人發展之中的定位。在全球化背景下，既要培養學生的個性化，以人為本，又要培養學生的民族化，堅守中國先進文化的教育；還要培養學生的國際化，具有廣闊的國際視野。

（二） 優化教學模式

1. 數字化學習模式。又稱為Elearning，是指學習者通過網絡可以隨時在教育者搭建的平臺上進行學習與交流的一種嶄新的教學模式。目前本課題組正在實施的《數學之旅》數學選修課程可以充分利用現有的網絡平臺，促進學生自主化學習和電子化學習。

2. 個性化教育模式。在選修課程的教學中，應該充分尊重學生的興趣、潛質，及時調整學習內容和學習模式。而在數字化學習模式中，更有利于個性化教學模式，選修課程不是學生被動地接受，而是學生主動的網絡點擊與選擇。

（三） 豐富教學內容

1. 數據科學知識。數據科學（Data Science）是關于數據的科學或者研究數據的科學，定義為：研究探索Cyberspace中數據界（datanature）奧秘的理論、方法和技術，研究的對象是數據界中的數據。數據科學在大數據的發展中起到了至關重要的作用，而現在的數學課程中卻未涉及，故應在課程內容中增設此部分內容。需要及時更新教師及學生的“統計觀念”觀念，更新為“數據分析觀念”，擬在現有《數學之旅》選修課程中“專題三”多彩生活中的數學，增加數據科學部分的內容。

2. 計算機科學及交叉學科知識。在數據科學中，處理海量信息，必須借助計算機知識，故數據科學和計算機科學知識在大數據時代相輔相成，均應該在選修課程中增設此部分內容。擬在現有《數學之旅》選修課程中“閱讀材料”和“推薦書目”部分增加相應的計算機科學知識。另外，可以引導學生從數學建模角度、學科交叉角度來理解學習人工智能、互聯網+、大數據等現代知識。

（四） 改革教學評價

1. 學習分析技術。其關鍵內容就是應用教育領域的大數據分析。隨著教學資源的網絡化，以及基于網絡平臺的在線學習等，其過程如圖2所示。

圖2 學習分析技術模型圖

2. 多指標考核評價。學習者在教育平臺上的整個學習過程都可以被學習分析軟件所記錄，最終成績的獲得不僅僅來源于最后的成績，也包括了學習行為等多個方面。建立多指標考評體系，使評價更為全面、可操作性更強，更具有科學性。

四、 實施價值

（一） 創新教育資源建設、共享和運用提供新思路

教育部門的資源質量高，但是個性化不足；教師自主開發的資源則富有特色，往往質量一般，而大數據在于師生共享云端的資源，分析組合出最優資源。

（二） 優化教育模式從傳統課堂的集體教學向個性教育發展

慕課（Massive Open Online Course，MOOCs）教育是實現這一目的的有力手段，它建立在學習分析技術和大數據的支持基礎之上，可以實現大規模在線教育的同時可兼顧學習者的個人需求。

（三） 豐富大數據統計學與大數據計算機技術的教學內容

傳統的統計學教育還停留在應用抽樣技術在總體中抽取樣本對數據進行統計模型分析，大數據對于統計學的沖擊是非常嚴重的。在授課內容上，需改變傳統的統計模型框架，同時介紹大數據的算法和相關計算機操作原理。

（四） 改革教育評價從傳統的經驗性向客觀性發展

采用先進的大數據學情分析技術，可以在線存儲學習者學習過程的數據并加以分析，為教育教學提供重要的科學依據。同時，基于科學的評價方法，才能正確客觀地反映出存在的問題，反思并改進教學。

大數據時代對現代的學校教學來說，既是機遇，也是挑戰。大數據與教育領域的深度融合亦是當前時代教育事業的大勢所趨。高中數學選修課程的開發，需要通過創新教學思路、優化教學模式、豐富教學內容、改革教學評價等方式，促使教師進行角色的轉變，從單純的“演員”轉向“主持人”和“導演”；學生也改變了角色，由“旁觀者”“被動接受者”改為“主動參與者”。通過以上舉措，以期達到創新教育資源建設、共享教育思路、優化教育模式、豐富教學內容的目的。

參考文獻：

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作者簡介：

周琳莉，浙江省寧波市，寧波市鄞州區正始中學；

任偉芳，浙江省寧波市，寧波鄞州區數學教研室；

何衛華，胡乾彪，方勇，浙江省寧波市，寧波市鄞州區正始中學。