大數據視域下高中數學教學策略探究

張志娟

一、 引言

新時期背景下，國家在推動大數據發展行動中指出加強大數據應用的工作意義，為教育工作提供行動指導，也推動著高中數學教學的創新變革。在高中數學課堂中引入大數據技術，可拓展新的教學空間，促進教師和學生角色的轉型，為教學創新發展帶來新的契機。而對這項新技術的應用，高中數學教學工作如何發揮大數據的各項功能，促進數學教學的轉型發展，成為數學教學工作需要思考的新課題。

二、 相關概述

(一)大數據

數據是知識的主要來源，亦是信息的記載方式。伴隨社會發展、時代進步，信息數據數量整體攀升，迫使數據記錄、數據測量、數據分析范圍不斷擴大，間接標志著人類進入大數據時代。大數據概念可從宏觀與微觀兩層面剖析：在宏觀層面，即指利用全新的處理模式提升數據處理執行力。在微觀層面，大數據是個體獲得知識和創造價值的核心源泉，既改變了社會，也改變了人們思考、處理問題的方式，對人們認識社會產生深遠影響。

(二)教學策略

所謂教學策略，即指在教學情境中，任課教師為實現教學目標，對教育內容、形式、程序展開科學設計而應用的執行方案。從本質角度來講，教學策略以解決“如何教”與“如何學”這兩個問題為核心。譬如，在教學活動開展中，應依托教學目標、學生學情和教學環境等多元因素，系統考量教學手段、方法選擇。當然，也要圍繞教學內容、教學環境與教學成績，按照操作性、有效性原則，選擇最恰當的模式開展教學，才能使教學達到事半功倍的良好效果。大數據下的教學策略即指以計算機為主體，為實現教學目標，有效整合教學流程、教學手段與網絡資源。大數據視域下的教學策略旨在解決“改變”“交融”等問題。比如，將教學內容、學生特點、學生學情同媒體資源進行“結合”；將教學程序、教學手段同呈現方式進行“交融”；調整教師觀和學生觀。大數據視域下，教師要成為學生知識學習的指導者和幫助者，將大數據作為認知工具，輔助課堂教學，完善課堂結構，提高教學效果。

三、 大數據視域下高中數學面臨的全新契機

(一)信息資源為營造全新的教學空間提供契機

傳統高中數學以教材內容為主導，以課堂為教學空間，通過教師對教材內容的講解，幫助學生記憶數學公式、定理、概念，為更好地解題奠定基礎。這種教學方式有著教學內容的局限性，過于單一和被動地進行記憶，不利于學生數學思維的發展，無法滿足新時期數學教學創新改革的要求。而大數據技術的應用，可在教材內容之上，將網絡各地名師課、精品課、練習題引入課堂中，在數學題庫中分類別地選取內容，對不同學習基礎的學生，進行有針對性的解題訓練。擴展數學教學資源，增加學生思考的空間。而在傳統課堂之外，應用軟件、學習網站、校園公眾號的建立，可使學生最快獲取資訊，了解數學教學方式、題型、考試內容的變化。并在新的學習空間中進行自主學習規劃，完成學習上的測評。這種全新學習空間的出現，是對傳統數學課堂在時空上的延伸，豐富學習場景的建立，可使學生更好地投入思考中，與伙伴展開頭腦風暴，營造出濃厚的數學學習氛圍，為課堂外更好地學習帶來幫助，也實現了數學教學范圍的進一步擴展。

(二)數據信息為高質量地開展教學指導提供契機

傳統數學課堂中，課堂主導權由教師掌控，學生缺少思考空間，課堂教學有著較強的強制性，失去了對學生的吸引力。而大數據時代下，教師不再需要按部就班地完成教學計劃，而是要通過精心的設計和課堂安排，培養學生自主思考和學習的意識，完成教師設置的學習任務。在海量資源的支撐下，教師結合教學目標，建設開放式的教學環境，并針對學習任務完成情況展開針對性的指導，使教師從以往的課堂主導者，變為教學設計者和學生的指導者。在課堂中，教師對學生學習情況的了解，也不用依靠人工處理的方式，而是借助大數據統計和分析功能，使數據處理成為可視化的結果。這種教學成果的展示，更能客觀地反映學生成績背后的真實情況，利用新技術快速完成學生線上作業的測評中批閱，同時借助數據監控技術，了解學生解題過程，根據數據掌握具體的問題所在。將分析的結果自動生成表格，利于教師橫向和縱向的比較，針對學生存在的不足，教師找到教學工作暴露出的問題。通過教學難度、課程內容的調整，解決存在的問題。并利用線上溝通，與學生進行深度的交流，為學生提供指導，消除學生在高中階段存在的學習困惑，提升數學教學指導的精準性，也推動教師角色的轉變。

(三)全新學習平臺為自主學習帶來新的契機

高中數學知識點繁雜，需要學生記憶的定理和公式眾多。單純依靠課堂知識講解的方式，容易造成學生對知識印象不深，且容易遺忘，感受到數學學習的壓力和困難。而大數據支持下建立全新的教學空間，可改變師生互動方式，為學生課外的自主學習帶來幫助。教師借助新的技術手段展示知識生成的過程，并為學生發布學習任務。學生在完成課堂任務的過程中，與教師進行實時的互動，鎖定問題產生的原因，實現教師互動下知識的有效獲取。在課堂之外，學生對課堂學習的查缺補漏，是學生自我提升的主要途徑。以往學生一般利用糾錯本的方式，對錯題和解題的過程進行展示。這種通過反復記憶和訓練來掌握知識的方式，有著效率過低、不利于學生思維發展的弊端。而大數據時代下，利用好掃描應用軟件，將錯題和重要的題型錄入系統中，由系統生成與其相關的練習題以及檢測試卷等，可使學生練習范圍更為廣闊，在相似的題目訓練中，逐步找到思考的路徑以及解答問題的方法。對學生反復出錯的題目，可進行打印，將其作為典型，為學生后續的練習以及再次的思考提供幫助，促進學生課下鞏固學習效果的顯著提升。

總而言之，高中數學課程內容有著較強的邏輯性和理論性，面對復雜的知識內容，依靠傳統的知識講解方式，學生難以快速記憶知識要點，無法在課堂中得到思維的有效訓練。而依托大數據建立的全新教學空間，推動著師生角色的轉變。教師由教學主導者轉變為知識的設計者和輔導者，學生從被動接受者轉變為主動思考者，在全新技術手段的支持下，以及師生的有效互動下，實現數學學習效果提升。面對大數據下高中數學教學產生的變化，需要數學教師主動轉變思想，借助大數據開展多樣化的教學活動，并生成習題庫，滿足學生個性化學習的需求。在傳統課堂之外，利用大數據技術編制課后學習習題冊，為學生課后的自主訓練提供幫助，也使學生的數學學習更為科學有效，促進數學教學的創新變革。

四、 傳統高中數學教學現狀

(一)忽視學生的課堂主體性

由于傳統應試教育理念的干擾，有些數學教師過于重視學生成績，認為只有好成績才能回報學校與家長。由此表明，教師忽略了學生課堂學習主體性，以自我作為中心，未能充分尊重學生學習意見和看法，學生處在被動學習位置，難以調動學生學習的自主性。另外，有些數學教師習慣在課堂中向學生發號施令，要求學生按照固定環節學習知識，不考慮學生學習靈感與實際能力，將學生變成課堂的“奴隸”，同時，也有部分家長認為成績最重要，成績高低不僅能證明教師教學能力，還能保證學生未來發展，因此數學教師選擇盲目迎合家長，期望可以獲得家長的支持與認可。但這種忽視學生主體性、過于重視成績的做法，極容易弱化學生的學習興趣，甚至使學生出現厭煩心理，最終選擇放棄學習數學，得不償失。

(二)課程教學模式陳舊單一

在高中數學課堂教學活動開展中，部分教師教學理念陳舊，教學模式桎梏，難以激發學生知識學習的欲望，使學生產生厭煩心理，更嚴重的還會出現逃課現象，如此導致數學課堂教學質量與效果不斷下降。這樣，既無法實現高效教學，又會影響學生健康成長。同樣，還有些教師未能真正理解新課改含義，對現代信息技術，尤其是大數據技術缺少了解，認為利用多媒體展開教學或要求學生分組學習就能滿足新課改要求。事實上，此種思想與新課改理念恰好偏離，無法引導學生全身心投入數學課堂，阻礙學生成長、進步。

(三)學生知識學習思維固化

經過小學與初中階段的學習，高中生逐漸形成了固定思維模式與學習方法，習慣被動地接受任課教師的知識講解，自學意識、自學能力相對薄弱，無法在短期內改變原有學習習慣。加之高中知識內容多，課程緊，學生缺少時間調整學習思維和方法。而且，在高中數學課堂教學中，學生要想理解并掌握課堂知識內容，必須跟緊教師課程教學思路及進度，倘若開小差或思維不靈活便會影響學習質量，后續需要花費諸多時間彌補。此外，有些學生對數學存在錯誤認知，認為死記硬背與題海戰術就能提高成績。但事實并非如此，數學學習水平與學生學習策略選擇及解題技巧掌握有關，如若未能掌握正確的解題方法，不僅數學成績無法大幅提升，而且學習效率也會不斷下降。同時，有些學生習慣臨陣磨槍，希望通過考前突擊獲得理想成績，這種方法往往無法達到學習目標。加之高中生需要應對高考，其學習壓力重，如果未能科學分配學習時間，為數學知識學習預留過少時間，不利于其數學成績提升。

五、 大數據視域下高中數學教學策略探討

(一)緊密結合“以生為本，因材施教”素質教育理念，引進分層式教學模式

在大數據背景下推動高中數學教學模式改革創新發展，需緊密結合“以生為本，因材施教”素質教育理念，圍繞學生個性特點、認知水平、學習能力、學習情況的個體差異情況，開展分層式數學教學活動，根據不同學生學習能力制訂不同學習計劃，以提升數學教學針對性與有效性，促進每位學生的數學技能都能獲得高質量發展。

首先，通過開展課堂小測試或調研學生近期學習成績等詳細數據，利用大數據技術進行精準分析、判斷，初步設定一個層次的學生數量。其次，建立各層次間的流動機制，根據學生測試成績及時調整學習層次，保證學習難度與學習能力同步更新。此外，按照數據信息將學生分為A、B、C三個層次，根據不同層次能力特點與學習需求，制訂相應教學任務和內容，上傳至網絡教學平臺，供學生根據自己所在城市與能力需求進行相應難度的數學知識學習。比如，A層次學生數學能力良好，應設置拓展性學習任務，增強數學知識實操練習，來開闊其知識視野；B層次學生能力中等，可設置一些鞏固性與拓展性相結合的學習任務，鍛煉學生高階思維；C層次學生能力較差，應加強基礎知識學習，多復習往期所學知識點，增強數學知識的掌握與應用能力，能力提升后再逐漸提高學習難度。

(二)利用大數據建立難度梯度遞進的習題庫，滿足學生個性化的學習需求

在高中數學教學中通常會進行大量的習題練習，通過開展習題練習活動，充分反映學生數學基礎知識的掌握程度與牢固度。通過利用大數據分析學生的習題練習情況，能夠幫助學生查缺補漏，了解學生學習進展與實際學情，以便于及時調整教學計劃，提高數學教學質量和有效性。首先，應利用大數據深入分析學生填空題與解答題的平均得分，分析學生錯誤原因，了解學生在做習題時遇到的困難，幫助學生解決實際問題。其次，結合學生日常習題完成情況與準確度，掌握學生學習能力，了解學生在知識學習上的不足。最后，針對性建立習題庫，遵循難度梯度遞進原則，合理控制習題的難度。整張試卷要保持難度適中，逐漸提高學習難度。比如，設置一些既能夠考查基礎知識的簡單題型，增強學生知識儲備，又能夠考查學生綜合能力的題型與拔高類題型，鍛煉學生數學知識能力，讓學生有不斷探索和上升發展的空間。

(三)依托大數據技術整合課內外優質數學教育資源，豐富課堂的教學內容

大數據具備跨時空性、便捷性和及時性等特征，可以實時監控學生學習過程。依托大數據技術提供的信息，數學教師可以整合優質教育資源，豐富教學內容，提高教學質量。譬如，在講解“直線與圓的位置關系”相關知識時，數學教師要靈活應用大數據技術，借助大數據信息優勢，為學生提供多元教育資源。具體而言，教師要利用多媒體教學設備為學生呈現日出視頻，并向學生提問：“倘若將太陽比作圓形，把地平線比作直線，日落視頻中太陽和地平線是何種關系?”通過教學視頻，生動形象地向學生展現課程教育內容，既能有效吸引學生課堂注意力，又能讓學生知曉數學知識源自現實生活，加深學生對數學概念的理解，從而更好地獲取新知識。新課改背景下，國內各個學校均對學生學習習慣和模式進行改革，并借助大數據創建“智慧課堂”，要求學生利用智能手機或平板進行學習。故此，數學教師可為學生安排前置學習任務，根據大數據技術分析，掌握學生學習能力、認知水平和習慣，隨后將學生分層，有針對性、有方向性地發布學習任務。對學生而言，可借助網絡微課與課程視頻等展開前置學習，這樣不僅能夠充分激發學生自學熱情和自主性，還能幫助學生系統學習新知識，掌握課程教學重難點。除此之外，數學教師要借助大數據平臺調查現代學生相對感興趣的內容與話題，并將此作為突破口，豐富教學內容，優化教學手段。例如，部分學生對數學建模學習具有較高熱情，想要借助建模深入學習數學知識。在此背景下，教師應系統了解對建模感興趣學生的具體數量，隨后針對這些學生安排關于數學建模的前置任務，檢驗學生基礎水平，而后設計差異化教學視頻，激發學生學習興趣，提高學生學習熱情，促使大數據發揮應有效能。

(四)借助大數據技術設計豐富生動的課堂教學活動，激發學生的學習興趣

從個體維度入手，充分激發學生向深度學習拓展與發展的興趣和主動性，應引導教師從深度學習思維走向深度教學意識，注重改革創新傳統教學模式以及方法，引入互動式強、創新性足、趣味性極佳的教學模式，強調學生學習過程中的深層次參與和學習投入，引導學生在多樣化的學習課堂中全身心投入，從而實現對知識的沉浸式學習。只有這樣，才可真正實現深度學習目標，達到預期教學目的。

一方面，積極采用情景創設教學法，緊密結合教學重點與難點，利用大數據技術手段，搜索與教學內容有關的教學視頻、音頻、動畫，整合制作多媒體教學課件，在課堂中借助多媒體設備進行播放。引導學生通過觀看教學視頻，了解教學重點內容，掌握教學知識點。然后，在學生充分了解所學知識后，設定相關學習問題，創設問題情景。以“拋物線”為例，利用視頻展示拋物線原理和幾何性質，提出學習問題，如“汽車前燈的反光曲面與橫截面的交線為拋物線，燈口直徑為197mm，反光曲面的頂點到燈口的距離是69mm，當燈泡安裝在拋物線的焦點處時，經反光曲面反射后的光線是平行光線，為獲得平行光線，應怎樣安裝燈泡？”然后，按照學生個體差異情況科學劃分學習小組，引導學生以小組合作學習方式，圍繞教師給出的學習問題展開深入探究。引導學生通過在組內成員相互討論、探究和交流下，逐漸掌握正確的問題解答方式，并嘗試運用高階思維思考問題與知識，體驗知識生成的感覺，從而逐漸改變學生“死記硬背”淺層次學習方式，達到深度學習目的。

另一方面，積極采用趣味游戲教學法，營造競爭激烈的學習氛圍，激發學生的勝負欲和學習興趣，提高學生的課堂參與度與主觀能動性。以“橢圓的簡單幾何性質”一課為例，利用大數據技術將一些橢圓圖形和非橢圓圖形的物體制作成圖片，在課堂中播放，引導學生仔細觀察圖片了解哪些是橢圓圖形，明確橢圓圖形具體有哪些幾何性質。然后，設計趣味小游戲：凡是站在對稱位置上的兩名同學都算是伙伴，由教師隨機抽點學號，被點到的同學要舉手應答，找出自己對稱位置上的伙伴。如果其他同學認為自己是該同學的伙伴，又并未被他找出來的應主動站出來。凡是找錯、沒找全或沒主動站出來的學生為游戲失敗，應表演小節目作為懲罰，獲勝者獲得實物獎勵，以此來引導學生深刻了解橢圓的對稱性。

(五)運用大數據技術引導學生課后自主學習糾錯，提升學生自主學習能力

利用大數據技術引導學生在課后自主學習環節進行及時糾錯，能夠幫助學生改善自身不足之處，不斷提升學生的自主學習能力與數學核心素養。在具體實踐中，教師可利用信息技術掃描學生的練習試卷，通過運用大數據進行分析，將學生的錯題掃描出來，整合匯總后上傳至網絡平臺中。通過班級群發送課后學習任務，指導學生通過網絡平臺獲取教師制作好的錯題文件，利用賬號將試卷中的錯題進行打印。然后，根據打印紙上的錯題進行重新作答，對難以理解的知識點通過社交平臺向教師或同學尋求幫助。或者是將自己在訓練過程中遇到的錯題及難點記錄下來，留到課堂教學環節向教師提出疑問，便于學生快速找出自己的錯題原因，減輕學習負擔，糾正學生錯誤觀念，提高其數學知識能力。