高中數學教學中大數據的應用實踐

黃丹萍

【摘要】大數據與課堂教學手段的結合已經成為當今數學教學發展的趨勢.大數據在課堂教學中的應用有力地提升了高中數學教學的精準性.通過大數據的應用，教師能夠更加直觀地觀察學生的學習過程，掌握學生的學習動態，從而及時調整教學策略，為優化教學設計提供了有力的數據支撐，使學生的學習情況得到及時關注.文章先介紹大數據在高中數學教學中應用的意義及作用，再介紹在實際教學中使用大數據的案例，以探索在高中數學課堂中應用大數據提高教學效率的途徑.

【關鍵詞】大數據；高中數學；教學策略

隨著信息技術的發展，大數據在社會中的應用越來越廣泛，已經成為人們關注的重要話題.在教育行業中，大數據也得到了廣泛的應用，并極大地推動了教育行業的改革和發展，促進了教學效果的提升.大數據為高中數學教學提供了更加可靠的數據支撐，使教師能夠更加精準地把握學情，為教師立足學情開展教學提供了便捷的途徑，也由此促進了教學方式的改變.但是在實際教學中，教師對于大數據的應用還比較生疏，或者只是停留在表面的數據分析上，沒有與教學模式相融合，造成大數據的應用效果不夠理想.

在高中數學教學中，教師利用智能設備收集大數據，可以精準把握學生的學習狀態，大大提高教學效果.大數據的應用不僅能夠提高教學效果，還有利于提高學生的學習能力，為培養學生的自主學習能力提供有效的支撐.大數據能對學生的學習過程進行有效的追蹤和統計，并能夠實現及時有效的分析，使學生能夠根據自身學習情況進行時間分配和注意力的調整，從而實現自主學習能力的提高.下面筆者就大數據在高中數學教學中的應用談一談自己的實踐和體會，與各位同行共同交流.

一、在高中數學教學中應用大數據的意義及作用

在高中數學教學當中應用大數據可以有效彌補傳統教學的不足.對于教師來說，大數據的應用可以讓教師更加準確地判斷學生的學情，從而可以有效落實因材施教和分層教學，讓不同層次的學生乃至不同的學生個體都受益.對于學生來說，大數據的應用可以讓其在教師的引導之下更加充分地認識到自己的學習特點，從而增強學習自信心，并在學習的過程當中提升自學能力.這種自學能力能夠有效促進學生數學學科核心素養的發展.比如，在學生的自學過程中，他們能夠有意識地去發現生活中的數學，而這正對應著數學抽象素養，他們還能夠運用數學的知識和邏輯去判斷事物，而這當中就蘊含著邏輯推理以及數學建模等.下面從兩個方面進行說明.

1.大數據應用可助力精準教學

大數據通過對學生學習情況的記錄和分析，能有效改變學生被動學習的狀態，使教學設計更加精準和有針對性，教師也能夠立足于學生，以學生為中心，設計符合學生實際情況的學習方案.如在學習了平面與平面垂直的性質這一知識之后，教師就可以利用大數據統計學生在練習中的錯誤情況，從而對后續的教學重點進行適當的調整，以便于學生更好地掌握數學知識，進而使學生能夠更加順利地參與課堂學習，打造高效課堂.

精準教學一直是高中數學所追求的，在沒有應用大數據的時候，教師只能根據自己的教學經驗去判斷教學是否精準，而在有了大數據之后，基于大數據去判斷學生的學習效果，會發現有些結果會超越經驗，而這恰恰是精準教學的可靠保障.

2.大數據應用可轉變師生角色

大數據應用為教師提供了更加豐富的資源，使教師轉變為課堂學習的輔導者，以觀察者的角色輔助學生的學習.教師可通過大數據平臺掌握學生的學習情況，并且可以為學生提供更多的學習資源，助力學生的自主學習，同時拓寬其視野，提升其學習能力.

學生在大數據的支持下可通過課前學習做好學習準備，使課堂學習更加高效，更加快捷地融入學習活動，形成有效的課堂交流互動，使課堂成為師生互學的有效場所.尤其是當學生認識到大數據的應用價值之后，他們往往更容易成為學習的主體，數據應用也更容易滲透到學生的數學學習過程當中.

二、在高中數學教學中應用大數據的具體案例

在數學教學中，大數據的應用可使教學信息更加豐富.教師可以充分利用大數據充實教學資源，并在大數據的支持下改進教學方法，創新教學模式，提高教學效率.教師可根據對大數據的分析，立足學情，結合數學學科特點，制訂出貼近學生實際的教學模式，促進學生學習效率的提高.下面從幾個方面分別結合案例加以闡述.

（一）應用大數據，發現學習中的問題

大數據可以快速便捷地收集學生的做題情況，并進行數據的統計和分析.通過大數據，教師可以精準掌握每一名學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，提高課堂教學的精準性，促進學生學習效果的提升.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，通過系統實時的數據分析，清楚地知道學生哪幾道題錯的比較多，從而發現學生掌握不夠牢固的知識點，查找學習的漏洞，由此發現教學需要改進的方面，進行有針對性的教學.

案例1 “導數”教學

師：老師發現大家在導數的學習中出現了比較多的錯誤，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，我們需要先求出導函數y′=ex+1.

師：很好，我們已經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導數的幾何性質求出x=0處切線方程的斜率，將x的值0代入導函數方程中，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，教師利用大數據分析了學生學習中的主要問題，從而針對比較薄弱的知識點進行了有針對性的練習，實現了補償教學，促進了學生的全面發展.教師在全面、準確地掌握了學生的學習狀況之后，根據學生的薄弱知識點有針對性地進行了專項訓練，并且利用大數據平臺迅速查找類似的問題進行整合，呈現相應的變式問題，以達到鞏固強化的作用，使學生真正理解知識的內涵，提升思維的靈活性和創新性.

（二）應用大數據，開展分層教學

大數據的應用為教師了解學生的學習情況提供了便捷的手段，其還可以對學生的階段性學習實現及時追蹤，對學生在一段時間內的學習情況進行及時總結和分析，從而讓教師掌握階段內每一名學生的學習情況，實現精準教學.由于學生個體學習的差異性，倘若教師采用統一的教學方式，就不能做到因材施教，因此，教師要在大數據的支撐下實現有效分層教學，為不同水平的學生設計不同的問題，實現層次化、差異化教學，提高學生的獲得感.

在進行三角函數的教學中，教師可根據學生的學習情況，從學生的學習結果、日常學習狀態、原有的知識基礎幾個方面綜合考慮，將學生的綜合情況分為三個不同的層次，再根據不同的層次設計不同難度的學習內容，使每一名學生都能參與到課堂學習活動中，提高學生的參與度，從而保證每一名學生都能有所收獲.

高中數學教師可以充分應用大數據將學生的期中考試、期末考試和平時作業的成績進行匯總和分析，對學生的平均成績和綜合表現進行更加嚴謹和科學的分層.結合大數據的追蹤研究，教師還可以將分層教學實現流動制，使分層教學的針對性更強.在分層教學中，大數據的應用可以讓教師根據學生自身的實際水平和能力幫助學生認識自己的優勢和不足，并尊重學生的差異性，充分兼顧學生個性化發展的需要，優化分層教學，提高分層教學的實效性，實現更加高效的課堂教學.

（三）應用大數據，提高自主學習能力

自主學習能力不僅是提高學生學業成績的重要能力，更關乎著學生終身學習觀念的養成和長期的發展.課堂學習作為高中生主要的學習場所，教師在進行數學知識傳授和數學思想方法滲透的同時，還需要學生在課外進行鞏固和適當的拓展，而這需要學生具備自主學習能力.大數據的應用可使學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習和相應的知識鞏固，通過自主學習完善知識體系，提升學習效果.

案例2 等差數列前n項和

經過平時的作業檢測和階段性檢測，學生可以發現自己對等差數列的掌握還不夠扎實，特別是對等差數列前n項和的理解還存在問題.在了解這些情況的基礎上，學生就可以有針對性地進行訓練和鞏固，通過專項習題練習，加強對等差數列求和公式的理解，實現查漏補缺、鞏固提高.大數據的應用為學生的自主學習提供了數據支撐，使學生的課后學習目標明確，從而實現明確的補償性學習和有意識的能力提升.

（四）應用大數據，加強互動交流

師生互動是推動教學順利開展的基礎，也是調節課堂氛圍的主要手段.師生互動能夠激發課堂智慧，實現有效生成，使學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學思想，提升運用知識解決問題的能力.大數據的應用還可使教師清晰地發現學生在學習過程中的優點和不足，從而更好地掌握學生的學習動態，了解學生的知識基礎，這為師生有效和流暢的互動創造了條件.

案例3 立體幾何

師：老師剛剛看了同學們的測試結果，李華同學的正確率最高，說明李華同學對立體幾何知識掌握得較好，下面我們就請李華同學給大家講講他在學習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，并總結規律.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.

通過大數據的應用，教師既能發現學生的不足，也能找出學生的優點.上面案例使用了同伴教育的方式，這樣的方式學生更容易接受，不僅能夠鞏固講解學生的思維，也能夠打開其他學生的思路，實現全體學生的發展，從而進一步提高學生學習數學的信心，使師生之間的交流更加便捷.

（五）應用大數據，建構知識體系

大數據的應用可使教學模式從傳統型逐漸向智慧型發展.教師可以利用信息技術、人工智能的支撐實現更加精準的教學設計，教學策略也從經驗為主轉向數據指導為主.高中數學教師應該利用大數據更好地定位教學目標、教學內容，從而實現更加合適的教學設計，選擇更加精準的教學策略，實現教學效果的提升.

案例4 指數函數及性質

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

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

綜上所述，大數據的應用促進了教學改革的進行，給教師的教學方式和學生的學習方式帶來了更加便捷的路徑和創新的方法，使教師和學生都能更加準確地把握學習的動態，為落實學生的主體地位提供了條件，提高了教學的準確性和實效性，落實了學科核心素養的培養目標.

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