大数据应用于高中数学教学的思路与实践

［摘  要］ 大数据已经渗透到了人们生活的每一个角落，对人们的生活正起着根本性的影响. 将大数据应用于学科教学，应当成为每一个教师的基本认识. 大数据应用于高中数学教学的意义，在于其可以帮助教师更好地掌握学情，可以帮助学生更好地反思自己的学习过程，可以促进数学学科核心素养顺利落地. 应用大数据技术有两种思路，一是技术的应用，二是思想的应用. 技术的应用比较直接，主要是基于学生的学习数据采集与分析，对学情进行准确判断；思想的应用在于对数据的重视. 将大数据应用于高中数学教学，有两个基本要点必须把握：一是大数据应用的过程与结果要以学生的学习进程为判断载体；二是大数据的应用重在其思想.

［关键词］ 高中数学；大数据教学；教学思路；教学实践

近数十年来社会发展的最大特征之一，就是信息技术的飞速发展，尤其是这几年，人们對大数据的重视以及大数据所发挥出来的功能，使得信息技术的发展到了一个新的高度. 可以毫不夸张地讲，大数据已经渗透到了人们生活的每一个角落，对人们的生活正起着根本性的影响. 学习也不例外，将大数据应用于学科教学，也应当成为每一个教师的基本认识. 综合起来看，就是随着现代信息化、网络化技术的快速发展，大数据已经成为许多行业关注的焦点，推动着各行各业的深度变革. 如何在坚持以学生为中心的新教学理念下，利用大数据提高数学教学的质量、效率和效果，是当前高中数学教师亟须研究和探索的课题.

就笔者的理解而言，在高中数学教学中大数据有两个层面的应用，一是大数据技术的应用，二是大数据思想的应用. 前者是直接应用，而后者是间接应用. 无论是直接应用还是间接应用，其关键在于要能够优化学生的学习过程，要能够对学生在知识建构过程中所表现出来的思维起到促进与优化作用. 换句话说，大数据应用与学生学习依然存在着辅助者与主体的区别，长期以来所形成的信息技术手段是教学辅助手段的观念必须坚持. 有了这样的认识作为前提，那么就可以将“大数据应用于高中数学教学”的理论探究与实践探究建立在科学的基础上. 本文在笔者教学实践的基础上，就大数据应用于高中数学教学的意义、思路、思考等方面进行阐述，希望能够对同行的相关探究起到抛砖引玉的作用.

大数据应用于高中数学教学的意义

将大数据应用于高中数学教学，是一次具有突破意义的尝试. 应当说尝试的目的是多样的，其既需要寻找到大数据与高中数学教学的联系点，又要让大数据对学生的数学学习的促进作用体现得更加清晰与高效. 作为数学教师，认识大数据应用于高中数学教学的意义，是有效实施的前提，同时也是化解探究过程中遇到的问题的动力. 具体来说，大数据应用于高中数学教学的意义可以从如下几个方面来理解：

意义一：大数据的应用可以帮助教师更好地掌握学情

任何学科的教学都必须以学情把握为基础，只有知道“学生已经知道了什么”才能“据此实施教学”（著名教育心理学家奥苏伯尔的名言）. 传统的教学中，教师基本上都是基于自己的经验去判断学情的，这样做的好处在于便捷，而不足之处则在于不准确. 如果应用了大数据，那么不仅可以改变传统的教学模式，还可以在课前把握学生的学情，精准实施课堂教学，做好课堂反馈和课后精准的作业推送，并通过阶段性考试对学生的答题情况进行数据监测. 这种学情把握既全面又准确，可以夯实教师有效教学的基础，这对于高中数学教学来说，有着特别重要的意义.

意义二：大数据的应用可以帮助学生更好地反思自己的学习过程

新课程改革给我们带来的重要认识之一，就是学习是学生自己的事情. 对于高中生的数学学习而言，如果能够让学生准确把握自己的数学学习过程，那么学生就知道哪些好的学习方法需要坚持，哪些薄弱的知识需要巩固，哪些不好的学习习惯需要改变. 与教师教学类似的是，传统的学习状态当中，学生都是凭着自身的经验来反思学习的，有了大数据及其技术的应用后，学生可以借助具体的统计结果，去准确把握自己的学习过程，从而形成针对性更强的反思.

意义三：大数据的应用可以促进数学学科核心素养顺利落地

在2017年版的《普通高中数学课程标准》颁布后，数学学科核心素养如何落地就成了一个重要课题. 数据分析与大数据存在着密切的联系，与学生的数学学习过程也是联系在一起的. 当大数据的应用对学生的学习过程进行优化的同时，依赖具体知识建构过程的数学学科核心素养的落地过程也会更加顺利.

所以综合来看，大数据的应用对于高中数学教学来说有着重要的意义，在实际教学当中应当充分展现这一意义.

大数据应用于高中数学教学的思路

要将大数据应用的意义变成学生实实在在的收获，很关键的一点就在于日常的教学实践. 考虑到大数据基于语言处理、图像识别、计算机深度学习等人工智能技术研发而成，其在精准讲评、精准训练、精准辅导中有着深度应用，对实施精准化教学具有重要的推动作用，所以无论是对于教师的教来说，还是对于学生的学来说，切合教学实际、追求精确结果，就是大数据应用于高中数学教学的基本思路. 当然在具体的教学中，如何保证大数据的应用切合教学实际，如何保证精确的结果同时也是正确的结果，又如何保证这些结果让教师与学生在应用的时候能够上手，这些都是实践当中教师应当认真思考的问题. 笔者在总结已有经验的基础上，觉得大数据应用于高中数学教学的实践路径，主要是高中数学教师要学会应用大数据来优化教学，借助大数据来精准施教、精确指导、精细研究，从而提升高中数学课堂教学效果，优化教学方式并转变学生的学习方式，为构建高中数学高效课堂搭建更好的平台.

举一个例子，对于一个数学概念的教学，教师通常要判断学生的掌握情况，包括学生个体的掌握深度以及全班学生的掌握率，这里离不开具体概念的应用过程，要根据学生的解题结果去判断掌握情况. 借助大数据的应用，笔者以为可以给学生提供若干个与概念相关的、难易程度不同的题目，然后根据学生的解题情况尤其是正确率去进行统计；在此基础上，还有一个更为重要的教学环节，那就是利用线上问卷调查系统，就学生的学习过程以及概念应用过程进行调查，双管齐下，就可以准确把握学生的学情.

具体如“复数”概念的教学中，除了常规的习题检测（也就是前面所说的题目）之外，进行问卷调查的时候，可以借助微信中的“问卷星”功能，就学生的复数概念建立过程与结果应用进行调查，笔者设计了这样几个问题：（1）通过复数概念的学习，你认为复数是在什么情况下被提出的？（2）对于复数概念，你印象中最深的知识是什么？（3）学习复数后，你所了解的数系是什么样子？（限于篇幅，这里只列举三个问题）

这些问题整体呈现出开放的状态，学生回答这些问题时，可以应用语言文字输入的方法，阐述自己对复数概念的理解. 当学生提供答案后，教师的主要任务就是借助大数据，对学生的答案进行分类与鉴别. 通过对学生的调查发现，有65%左右的学生认识到复数概念的建立是基于实际需求；有40%左右的学生明确记得复数概念的建立，实际上是数集的扩充；有超过80%的学生对复数概念的理解是建立在方程x2+1=0求解上的，这说明在复数概念建立的时候，学生对方程x2+1=0的印象是深刻的. 尤其值得一提的是，有30%左右的学生在详细阐述时，都提到了一种认识，那就是在此前的数学学习过程中对于方程x2+1=0一直“耿耿于怀”，“一个数的平方不可能为负值”的观念根深蒂固，心里总是想着“这怎么可能”. 有50%左右的学生对复数概念并不清晰，但是当得到提醒后，他们能够借助框架图对自己所学的数进行分门别类.

这些结果如果借助传统的教学手段是很难获得的，但是在大数据的加持之下，这些结果的获得相对容易，而且教师可以获得一手的统计数据. 这些数据对于教师把握自己的教学情况及学生的学习情况而言，有着极为重要的意义. 笔者在后续的教学中结合这一调查结果，进一步从数系扩充的角度，让学生认识到复数概念的建立，直接原因在于实际需要——这里所说的实际需要既包括实际生活中可能的需要，也包括数学发展的需要. 实际上，数学的发展正是由于这两者的推动才得以实现. 后续的教学实践及进一步的调查研究表明，通过这样的跟进教学，确实可以帮助学生完善对复数概念的认识，而且这样的完善是基于复数又超越复数的，学生在深化理解复数概念的同时还扩充了数学认知体系.

反思这样的教学过程，尤其是从大数据应用的角度来认识与反思，就可以发现对于当下的高中数学教学来说，大数据确实能够起到重要的辅助作用.

大数据应用于高中数学教学的思考

将大数据应用于高中数学教学，并不是为了追求时髦，而是借助最先进的数据处理技术与思路，来为高中数学教学提供助力. 如同前面所指出的那样，在应用大数据的时候，本质上有两种思路，一是技术的应用，二是思想的应用. 通常情况下，技术的应用比较直接，类似于前面案例中的应用，主要是基于学生学习数据采集与分析，来对学情进行准确判断；思想的应用在于对数据的重视. 事实证明只要这些得以落实，教学效益就会得到明显提升. 将大数据应用于高中数学教学时，有两个基本要点必须把握：

其一，大数据应用的过程与结果要以学生的学习进程为判断载体. 大数据技术再先进，其在教学中的应用只可能是辅助性的，在实际应用的过程中要防止喧宾夺主. 因此要坚持以学生的学习过程为研究主体，去判断大数据所起的辅助作用到底体现在哪些方面. 这一教学研究一定要采用比较研究法，具体可以在一个班级内进行纵向的比较研究，即对不同的数学概念分别采用传统教学模式和大数据作用下的教学模式，其好处在于研究对象是确定的，不足之处在于学习的内容有所不同. 除此之外，还可以采用横向比较研究法，即教双班的时候，一个班采用传统教学模式，另一个班采用大数据应用模式，这样做的好处是教学内容相同，不足之处在于教学对象不同. 实际教学的过程中，可以结合这两种方法，在一个较长的时间内分别进行比较研究，这样取得的结果相对客观.

其二，大数据的应用重在其思想. 大数据的思想是什么？是在获得海量数据的基础上进行精细分析，从而得出结论. 对于日常的高中数学教学而言，海量的数据更多体现在学生学习过程的细节上. 换句话说，大数据的应用可以让教师对学生学习过程的研究更加细致、更加迅捷. 比如说，借助相关的调查软件或阅卷軟件，教师可以获得学生在解题中对每一个空格、每一个选项的结果，包括直接结果、正确或错误的比例等. 在教师掌握了这些数据后，不仅可以发现自身教学的长处与不足，也可以引导学生发现他们自身学习的优点与缺陷. 有了这些发现后，无论是教师的教还是学生的学，都可以做到扬长补短，从而使教学过程得以优化，教学质量得以提升.

综上所述，在新时期的高中数学教学实施中，为实现教学质量及教学效率的有效提升，需要合理应用现代化科学技术，而大数据就是比较重要的一种，对于高中数学教学的有效实施十分有利. 作为数学教师，要充分认识到大数据的应用价值，要理解大数据的应用思想，更要坚持以学生的学习过程为研究脉络，去思考大数据技术在其中的辅助作用. 有了这些努力作为基础，相信高中数学教学的优化就有了充分的保障.

基金项目：福州市教育信息技术研究课题“基于大数据高中生个性化学习的校本实践研究”（课题编号：FZDJ2021B34）.

作者简介：邱日杰（1979—），本科学历，中学一级教师，从事高中数学教学工作.