大数据在数学教学中提升学生核心素养的策略

姚宝林

【摘  要】 小学数学核心素养是教育部在新课标（2022）中提出和完善的新概念，包含了数感、量感等多个维度，加强对学生核心素养的培养既是新课标的要求，又是培养现代化人才的必然。针对该问题，文章提出了提升小学数学核心素养的三种方法，即利用AI技术创设数学情境，对数学逻辑进行推演;结合大数据开展个性化教学;利用小组合作开展线上数学项目探究。通过这种方式可以帮助学生深入理解数学概念，培养学生的逻辑思维能力。

【关键词】 小学数学;核心素养;小组合作;大数据

随着信息技术的不断发展，人工智能技术在数学核心素养培养方面展示出巨大的潜力，AI、大数据、线上教学等成为研究的热门词汇。小学数学教学是培养学生数理思维能力和核心素养的关键阶段。然而，传统的数学教学模式往往将数学知识与现实生活脱节，难以激发学生的学习动力和兴趣。因此，结合人工智能技术创造各种情境，将抽象的数学概念与实际应用联系起来，成为提升学生数学核心素养的重要方式。

一、利用AI技术创设数学情境，丰富数学实践

AI技术在小学数学教学中已经有了广泛的应用，其对教学过程的改进和学习效果的提升起到积极的作用。通过虚拟实境和虚拟角色，AI技术可以帮助学生以更有趣的方式进行数学学习。AI技术在小学数学教学中提供具体的情境，可以让学生在實践中理解数学知识。通过虚拟世界中的角色扮演或游戏化学习，学生可以在虚拟环境中进行数学运算和逻辑推理，加深对数学知识的理解。例如，在“多边形的面积”这一知识点学习中，就可以借助AI技术创设学习情境，丰富学生的数学实践。

在理论知识学习阶段，几何直观是小学数学核心素养的重要组成部分，由此可以借助AI技术创造虚拟角色，提升学生几何学习的趣味性。虚拟角色可以扮演数学引导者的角色，在学生学习多边形面积的过程中对学生进行引导，加强与学生的互动。例如“多边形的概念是什么？生活中有哪些多边形图形？”等，通过引导与互动帮助学生理解不同形状多边形的特点和计算方法，解答学生对面积计算的疑问，提供实时的反馈和指导。在掌握基本的多边形概念知识后，AI技术可以通过虚拟现实技术或增强现实技术，创设一个虚拟的多边形学习环境。学生可以穿戴VR头盔或使用AR设备，进入一个与现实世界不同的虚拟世界。在这个世界中，学生可以亲身体验不同形状的多边形，并且以可视化的方式对多边形进行分割或者拼凑，从而直观地理解多边形面积的计算方法，增加学习的趣味性和参与度。

在实践层面，AI技术可以模拟实践环境，帮助学生进行多边形的面积计算实践。AI技术可以提供可视化工具使学生直观地感受多边形的特征，学生通过AI技术获取实际世界中的多边形数据，包括建筑物、地图等。学生利用AI技术进行数据的收集、整理和分析，在多边形数据集的基础上进行探究和实践，通过观察和比较多边形的面积，发现规律与计算方法。例如，通过AI技术对学校的多边形建筑特征进行提取，创建动态化的3D模型虚拟场景。学生可以借助虚拟场景中的坐标来记录3D模型的数据，通过拉伸、缩放等形式，直观地感受多边形面积的大小变化。通过这样的实践练习，学生可以将抽象的面积概念与实际情境相结合，提高对多边形面积的理解和应用能力。

在作业层面，针对复杂的多边形，学生可以借助AI技术进行数据模拟，直观地感受几何图形的空间变化，从而培养学生的空间观念。AI技术为学生提供了自主学习工具，可以帮助学生自主进行数学实践练习。学生通过AI助手，可以随时提出问题，并获取即时的答案和解释，从而独立学习和解决问题。在实践练习中，学生可以根据自己的进展和需求，自主选择练习题目，并通过AI助手进行反复学习和实践。AI技术还可以模拟一位虚拟导师，对学生的练习答案进行分析，指出出错的地方，并给予针对性地提示和建议，帮助学生改正错误和提高解题能力。这样的反馈和指导可以随时给予学生支持，帮助学生迅速发现和纠正错误。

二、结合大数据技术进行动态化评价，制订针对性教学方法

（一）大数据技术在学生动态化评价中的应用

传统的评价方式往往只关注学生成绩，难以全面了解学生的学习情况和个体差异。而动态化评价通过对学生学习数据的实时监测和分析，向教育者提供了更准确、全面的评估和反馈，帮助其及时调整教学策略，实现个性化的教学与辅导，促进学生的整体发展。动态化评价更加强调学生的动态变化状况，既包括对不同学习情况学生的动态评价，即优生不会永远是优生，后进生也不会一直是后进生，二者可以相互转化;也包括对同一学生不同学习阶段的评价，即优生不代表全阶段的优，后进生也不代表永远止步不前。

大数据技术在学生动态化评价中有独特的优势，大数据技术可以收集大量学生的学习数据，包括课堂表现、作业完成情况、考试成绩、学习活动等多个维度的数据。这些数据可以通过学校或教育平台采集，存储在数据库中，并与学生的个人信息相链接。大数据技术可以保证数据的高效收集、安全存储和及时更新，确保数据的完整性和可靠性。然后，通过强大的算法和分析工具，对学生的学习数据进行分析和挖掘。基于学生数据的实时监测，通过数据聚类、关联分析、机器学习等方法，识别出学生的学习特点、困难点和潜在需求。同时，可以将学生数据与各种教育资源和教学策略相链接，生成个性化的教学建议和学习路径，为教育者提供精准的指导和辅助决策。

（二）基于动态化评价的个性化教学

在小学数学“三位数乘两位数”的教学中，教师可以利用大数据平台的系统，收集学生在三位数乘两位数这一章节的学习数据，如作业成绩、考试成绩、课堂表现以及动手情况等，并且对各部分的学习数据赋予一定的权重，从而综合判定学生在这一章节的学习定位。然后，利用大数据技术，揭示学生在这一章节的学习情况，如掌握程度、常见错误、难点等。数据聚类分析可识别出学生之间的学习差异，以及潜在的学习风格和特点。根据数据分析的结果，进行个性化评价。例如，根据学生的考试成绩和作业成绩，可以确定学生在三位数乘两位数的乘法中的掌握程度，将学生分为“掌握较好”“掌握一般”和“有困难”的不同群体。教师根据个性化评价的结果，针对不同群体的学生制订个性化教学措施。对掌握程度较好的学生，可以给予更多的挑战，提供更复杂的题目和拓展学习资源，如推测三位数乘三位数的计算方法;对掌握一般的学生，可以提供一对一或小组辅导，强化基础知识和解题技巧;对有困难的学生，可以提供针对性的辅导和补充材料，帮助其克服困难。

三、充分利用小组合作的方式，开展线上数学项目探究

（一）线上数学项目探究的意义

线上数学项目探究的意义在于提供一种创新的学习方式，以实践探究的方式来发展学生的数学思维和问题解决能力。线上数学项目探究鼓励学生主动参与实践活动，并通过探究和解决实际问题来理解数学概念。学生通过项目探究，可以将数学知识与实际应用结合起来，加深对数学概念的理解。这种深入理解的学习方式可以帮助学生建立更坚实的数学基础，培养学生养成良好的学习习惯。线上数学项目探究鼓励学生主动提出问题、设计实验和分析数据。这样的学习方式培养了学生的创新思维和解决问题的能力。实践探究可以锻炼学生的观察、推理、分析和判断能力，培养学生在面对复杂问题时的应对能力。另外，在线上数学项目探究中，学生往往需要与同伴合作，共同解决问题。这种合作与团队精神的培养，能帮助学生学会与他人合作和相互交流，培养团队合作的能力和学习责任感。线上数学项目探究可以根据学生的兴趣、能力和学习风格，提供个性化的学习机会。学生可以选择符合自己兴趣和需求的项目，并根据自己的进展和需求自主学习和探究。这样的个性化学习机会能够满足学生的不同学习需求，激发学生的主动学习欲望。

（二）线上小组合作项目实施步骤与策略

应用能力既是核心素养的重要组成部分，又是数学教学的目的之一。在小学数学“统计与概率”学习时，教师可以“超市蔬菜价格统计”为主题，以线上小组合作的方式，来开展项目教学，强化学生的数学调研能力。需要明先确项目的目标，即了解超市蔬菜的价格分布、比较不同蔬菜的价格差异。在此基础上，确定小组成员的角色分工和任务分配。分配一个小组成员负责收集超市蔬菜价格的数据，另一个负责数据整理和分析，还有一个负责制作统计图表。同时，学生使用在线平台或调查问卷的形式收集超市蔬菜价格数据。选择一段时间内的不同蔬菜的价格，包括每日或每周收集价格等，确保数据收集的广度和深度。

利用统计与概率的知识对收集到的蔬菜价格数据进行分析，计算平均价格、中位数价格、价格范围等指标，并制作统计图表展示各种蔬菜的价格分布情况。小组成员一起讨论数据分析的结果，比较不同蔬菜的价格差异，探索其中的规律和现象，并推断影响价格的因素，分析生活中买菜是否存在“最佳时机”。小组成员将统计的结果以文字、图片、表格、演示文稿等形式进行呈现，并在线上平台上分享给其他小组。小组成员还可以对整个统计过程进行反思，总结学习体验和收获，并提出改进的建议。学生在分享交流中相互学习、共同进步。

四、搜集教学资源，拓展学生眼界

（一）借助互联网丰富教学资源种类

互联网上有许多学习资源能为学生提供互动性和个性化学习体验。这些资源包括各种数学概念的解释、演示和练习，以及数学游戏、动画和视频等形式的学习内容。学生可以通过观看视频来理解数学概念。这些视频可以使抽象的数学知识更加生动和可视化，有助于激发学生的学习兴趣。互联网上有多个数学问题解答平台，学生可以在这些平台上提问并获得解答。通过与其他学生和数学专家的交流，学生可以加深对数学问题的理解，并得到针对性地反馈和指导。

互联网上的虚拟实验和模拟工具可以帮助学生进行数学实践和探索。这些工具可以模拟数学问题的情境，帮助学生直观地理解数学概念和原理。学生使用在线互动练习和评估工具可以进行自主学习和自我评估。这些工具按照不同学习目标和难度级别提供题目，并即时給予学生反馈和正确答案，帮助学生巩固和提高数学技能。教师可以根据教学内容和学生的需求，选择合适的互联网资源，创造积极的学习环境。同时，教师也应该引导学生正确使用互联网资源，培养良好的信息获取和评估能力，确保学生从中获取准确和可靠的数学知识。

（二）挖掘身边的教学资源，培养学生的数学敏锐性

在生活中有着丰富的数学资源，教师可以将日常生活中的数学问题引入课堂，例如让学生观察和记录周围的几何形状、测量物体的长度和重量等。通过引导学生分析和解决这些问题，培养其敏锐的数学观察能力。利用数学游戏和竞赛，激发学生对数学问题的兴趣。这些活动可以提供实际而具体的问题，要求学生应用数学知识来解决，并在游戏和竞赛中享受数学的乐趣。教师还可以组织学生进行实地考察，例如数学园游会、数学探索活动等。学生可以在实际场景中应用数学知识，通过观察、测量和分析来解决问题，培养观察力和数学思维能力。学校可以邀请身边的数学专家或相关行业的从业人员来给学生讲解数学在实际生活中的应用和意义，激发学生的学习兴趣，并了解数学在现实世界中的应用。同时还可鼓励学生在班级中进行合作学习，共同解决数学问题。通过交流思想和分享解决问题的方法，学生可以互相启发，发展数学思维和解决问题的能力。

五、结语

核心素养是学生数学知识与数学思维的集中体现，数学教师应该借助各种手段来培养学生的数学核心素养。与传统的数学教学相比，在人工智能等现代化技术的加持下，现阶段的数学教学在内容、方式上均有了质的变化。数学教师应当分析现代化技术在数学教学中的优势，利用现代化技术来提升学生的数学核心素养。未来的研究可以进一步探究如何更好地运用AI技术和大数据技术来推动数学教学的创新和提升学生的核心素养实践能力。

参考文献：

[1] 徐香. 浅谈“双减”背景下小学数学多维度作业的设计策略[J]. 天天爱科学：教学研究，2023（12）：28-30.

[2] 孙红娟. 基于核心素养下的小学数学阅读分类指导策略[J]. 西藏教育，2023（12）：48-52.

[3] 周安凡. 核心素养下小学数学大单元教学实践研究[J]. 教育界，2023（33）：89-91.

[4] 赵万兴. 小学数学核心素养培养策略的研究[J]. 考试周刊，2023（48）：78-82.

[5] 孙莉. 核心素养视域下开展小学数学教学活动探究[J]. 小学生：下旬刊，2023（11）：43-45.