大數據背景下“因材施練”提高小學生口算能力的研究

張乾

摘要：以信息化推進教育現代化，其首要因素在于推動教育組織形式和管理模式的變革創新。深圳市蛇口育才教育集團的教師依據因材施教的思想，設計出因材施練的具體操作方案，秉持“數據優化與處理”的原則制作了因材施練的計算練習軟件——“因材施練口算寶典”App。

關鍵詞：因材施練;小學數學口算;口算策略;口算App

一、問題提出的背景

長期以來，口算是學生在數學學習過程中必須掌握的一項基本技能，它直接影響著學生的數學成績。因此，去年年中，我們計劃基于大數據背景，設計個性化的“因材施練口算寶典”App，借此進行提高小學生口算能力的實驗研究。本課題有極高的理論價值和實踐意義。

二、國內外的相關研究

從目前已經收集的文獻資料中，我們發現，數學教師對計算優化的研究幾乎為零。怎么辦呢？我們學校的一位數學教師借鑒購物網站依據購物數據進行“喜好推送”算法的原理，利用大數據分析的五個基本要素構建口算App的基本框架。這五個要素分別是：

（一）Analytic Visualizations（可視化分析）

不管是對數據分析專家還是普通用戶，數據可視化是數據分析工具最基本的要求。可視化可以直觀地展示數據，讓數據自己說話，讓觀眾聽到結果。

（二）Data Mining Algorithms（數據挖掘算法）

如果說可視化是給人看的，數據挖掘就是給機器看的。我們可以借助集群、分割、孤立點分析等算法深入數據內部，挖掘價值。這些算法不僅要確保處理大數據的量，也要兼顧處理大數據的速度。

（三）Predictive Analytic Capabilities（預測性分析能力）

數據挖掘可以讓分析員更好地理解數據，而預測性分析可以讓分析員根據可視化分析和數據挖掘的結果做出一些有意義的預測性判斷。

（四）Semantic Engines（語義引擎）

由于非結構化數據的多樣性帶來了數據分析的新的挑戰，我們需要一系列的工具去解析、提取、分析數據。語義引擎需要被設計成能夠從“文檔”中智能提取信息的模式。

（五）Data Quality and Master Data Management（數據質量和數據管理）

數據質量和數據管理是現代化機構管理方面的重要因素。通過標準化的流程和工具對數據進行處理可以保證一個預先定義好的高質量分析結果。

三、問題的研究思路

本問題的研究思路是：文獻研究→調查分析研究→計算分類分析研究→“因材施練口算寶典”大綱成型→“因材施練口算寶典”計算策略微課制作→“因材施練口算寶典”App制作。

四、問題研究的發現與結論

（一）“因材施練口算寶典”App框架設計

依據不同對象，我們設計了“因材施練口算寶典”App框架，其核心點在于數據庫。四個不同的窗口分別與其發生作用，通過數據的輸入與處理、優化與輸出、再輸入再處理，針對不同的用戶群體提供不同的數據信息。

1.學生窗口。這是整個系統的服務對象，更是整個數據庫的主要窗口。我們只有讓學生對數據庫產生影響，才能建立起數據的傳輸與記錄，才能依據大數據進行分析、綜合，從而推送給最適合該學生的計算練習題目。

2.家長窗口。App將學生計算過程及結果的數據準確進行分析，把分析結果實時提供給系統及家長。家長可及時關注學生的學習情況，了解學生的學習進度和水平，做到心中有數，育之有法。

3.教師窗口。教師登錄到此頁面，可以及時了解某個學生的計算情況，也可以了解全班學生的計算情況及水平，甚至可以清晰地得出所帶班級學生與整個數據庫中的學生進行對比分析后的情況。

4.后臺窗口。對數據進行添加、升級和處理，即時、有效地優化系統，更新知識。

（二）“因材施練口算寶典”App學生界面設計

依據因材施教理念，我們根據學生實際和知識特點，特別設計了“因材施練口算寶典”App的界面。此界面非常直觀，直接反映了該App的架構：三大塊、四小點。三大塊分別是：順序練習、模擬練習和計算策略，四小點分別為：我的收獲，我的錯題，考試記錄、統計。這是對學生計算過程反映（及反饋）的信息進行分類且匯編成表的過程。

（三）“因材施練口算寶典”App架構設計

在初步完成架構設計后，我們選取了50名學生進行試用，依據反饋信息，對于每一單元的設計進行細化。在對架構設計進行細化的過程中，對于“三大塊”內容的改動可謂“翻天覆地”。下面，筆者簡要闡述一下“三大塊”最終版本的內容。

1.順序練習。它指的是依據北師大版本教材、按照年級和知識點順序逐一排列的一系列習題。學生可以在這個題庫中進行共性練習和同步練習。

2.模擬練習。它是本口算寶典的核心內容。我們依據App試運行時學生的表現，將歷年真題中的高頻考點、近年模擬卷中學生的高頻錯點、一線教師根據最新考綱命制的特色習題進行匯編，讓學生進行針對性練習，真正做到因材施練。

3.計算策略。這是對本寶典的一個升華。這塊內容是一些學習計算策略的微課或文本策略。學生可以根據教師及模范學生提供的經驗自學，提升自己的口算能力。

（四）評價如何做？

行使評價功能的功能塊名稱為“我的收獲”：系統、家長、老師可以根據學生做題情況進行點贊，并積分。同時，系統依據學生的練習情況進行點評，并通過積分提供定量評價。我們根據積分設置虛擬性獎勵物品——裝飾房子、娃娃、飾品、家具、車、槍等。此外，我們還實行等級激勵。我們的App針對學生的表現將其劃分成6個等級。當某位學生的做題量及正確率這2個指標都達到一定標準時，他就會level up。Level up之后，他可以獲得一段時間的免費使用權，且有機會參與抽獎活動。

（五）收益從哪里來？

“因材施練口算寶典”App要想得到更好的發展，必須良性運營下去。我們主要從三個方面籌集資金，以供維護系統優化及運營。（1）提供單元試卷付費下載，主要客戶是學生;（2）流量、廣告等收入，主要客戶是運營商;（3）名師計算策略講解視頻的觀看、下載，主要客戶是學生和（青年）教師。

五、研究存在的主要問題及今后的設想

經過項目組團隊的深入研究，本課題基本取得了預期目標，達到了預期成果，每位教師都收獲滿滿。大家都能對小學的計算知識進行系統的整理與加工，并深入思考，且能結合自己的教育教學實踐經驗進行多角度多層次的研究。教師思考了，研究了，課堂實踐了，學生受益了，我們設計這款“因材施練口算寶典”App的目的也算達到了。高興之余，我們反復操作、檢查了一下，也發現其中存在的一些問題：（1）個別板塊的練習題目的質量存在瑕疵，主要表現為個別題目超綱;（2）微課類的講解視頻數量比較少，且部分用戶反映播放時很卡，我們必須在這方面做更多的改進;（3）系統必須進行再優化，界面的友好性也需要再提升。

參考文獻：

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[3]江翠琴.對“培優防差”課堂教學結構的實驗研究.小學數學教育[J]，1998（6）.

（責任編輯：吳延甲）