数据科学视角下初中数学差异性教学探索

冯赛提

【摘要】现代信息化教育是当代课堂教学中的重要研究方向之一.合理运用现代化信息技术，是新课程标准的要求所在，更是教育资源优化的必经之路.初中数学学习阶段是学生数学思维发展、提升的关键阶段，提高课堂教学质量、满足个性化学习需求、培养自主学习能力，是当下初中数学教育的核心目标.结合信息技术的差异性教学模式创新，正是应对初中数学教学挑战的良策.教师需要从数据科学的视角对学生的学习数据进行整理、分析，依托分析结果设计差异性的教学内容和学习任务，让不同基础的学生都能在适合自己的学习节奏中取得进步，从而提高学生学习效果，增强学习兴趣和自信心.

【关键词】初中数学；数据科学；差异化教学

近年来，数据科学的兴起为初中数学教学带来了创新性的方案选择.通过运用数据分析技术，教师可以深入了解学生的学习模式、偏好和表现.这种数据驱动的方法使得个性化学习和精确评估成为可能，从而将教育路径量身定制给每位学生.探索数据科学方法的融合，目标是赋予教师以基于证据的策略，优化教学方法，及早发现有困难的学生并提供及时干预.本文根据笔者教学实践案例，提出基于数据科学的现代差异化教学探索.

1 数据科学视角下学生学习数据的运用

1.1 做好数据摸底

在数学教学中，教师可以通过收集学生的学习数据来做好数据摸底工作.如图1所示，笔者收集了某一学生A的十次日常测验、作业练习、课堂互动、错题笔记、小组讨论、数学竞赛等多方面的数据.

具体来看，学生A在10次日常小测中存在成绩波动，第3次和第7次出现大幅下滑，说明其对知识的掌握不够及时和巩固.在10份作业完成质量方面，学生A存在完成不规范的情况，显示出学习自觉性不足.在10次课堂互动中，学生A的发言和提问次数较少，反映出其课堂积极性有待提高.学生A的错题本记录不够完整和规范，无法很好地体现对知识点的系统理解.但从3次小组作业情况看，学生A能发挥积极作用，具备团队合作精神.而从2次数学竞赛中的得分率显示，学生A运用所学知识解决问题的能力仍需继续提高.学习数据可以全面反映出学生A的数学学习状态、学习效果以及存在的问题.

收集学生学习数据可以更充分地了解每个学生的学习特点，发现他们存在的学习需求，以便教师针对性地采取有效的教学方法.举例来说，通过对学生A数据的分析，可以看出月考成绩存在较大的波动，完成作业的情况不稳定.教师需要采取具体的帮助措施，例如增加错题练习的次数，加强对作业完成情况的检查，以减轻学生A的学习短板.充分利用各种维度的学习数据来发现每个学生的学习状态，对教师实施精准的差异化教学策略非常重要.学生学习数据为我们提供了定制适合每个学生小范围的教学方案的依据.深入分析了解每一位学生的学习特点和需求，教师才能在后续的教学中有针对性地采取差异化大范围的教学方式，让每一位学生都取得最大化的学习效果和进步.

1.2 依托数据科学分析

在获取学生学习数据后，教师需要对数据进行处理，以便更好地指导教学.数据处理的重点是根据不同的教学内容难度系数、作业难度系数等指标来分析学生成绩.如前文所说，学生A在不同教学和作业难度下呈现出成绩波动情况.学生A在教学难度较大、作业难度较高时，综合成绩较好.结合前文收集到的学生A的多方面学习数据（图1），可以看出，学生A在教学难度和作业难度较高的情况下，学习效果和表现较好.

这与图1中的学生A的错题笔记记录情况等数据呈现出的学习状态是一致的.学生A的错题本记录不够完整和规范，无法很好地体现对知识点的系统理解.这说明学生A对一般难度的知识掌握不够系统和巩固.而当教学难度和作业难度较高时，学生A的成绩较好，说明其对较难知识的掌握效果较好.因此，处理学习数据后我们可以看出，教师需要针对性地调整教学内容和作业难度，使其符合学生A的实际水平.例如对于较难的知识点，教师可以采取归纳总结、逐步递进的教学方法，并提供大量例题练习.在作业设计上，教师也要注意控制难度系数，给学生A布置一定量的简单练习，逐步过渡到稍难的题目.只有做好数据处理，分析学生与教学内容的匹配程度，教师才能有针对性地采取差异化教学策略，真正提高教学质量.

依托数据科学分析，教师可以依托学生学习数据精准分层，设计现代化差异教学方法，对不同学习状态的学生设计差异性的教学目标、教学内容以及教学练习.

2 数据科学视角下差异化教学的展开

2.1 差异化教学的实施原理

优秀的教育需要传承并持续创新，初中数学教学中的差异化教学，继承了“因材施教”的优良传统，通过学习数据分析结果，针对每位学生的学习需求进行匹配，为他们提供适合其水平和兴趣的学习内容.这些内容包括个性化课程、视频教学、电子书籍等多样化学习资源，从而帮助学生更好地进行个性化学习，提高学习效率和成绩.

2.2 差异化教学具体方法

2.2.1 教学目标差异性

教师应始终以学生为中心，以促进他们的共同发展为目标，结合课程标准和教学内容来确定教学目标.在教学过程中，教师需要充分考虑学生的个体差异，并根据分层结果来划分差异化的学习目标，以满足不同层次学生的学习需求.

对于基础层次的学生，他们的学习目标应集中在掌握基础知识上.教师应在教学中注重讲解基础概念、公式和定理，并要求学生能够运用这些核心知识解决一些简单的数学问题.通过反复练习和强化，帮助他们建立扎实的基础，提高他们的学习自信心和兴趣.对于提高层次的学生，他们的学习目标应该是提升学习能力.教师需要引导他们掌握更高级的思维技巧和方法，如分析、综合和推理等.此外，还应要求他们能够灵活应用所学知识解决各种数学问题，提高他们的解题能力和应变能力.对于深入层次的学生，他们的学习目标应强调培养数学素养.教师需要引导他们深入理解数学概念、思想和方法，并要求他们完全掌握核心知识以及相关的拓展知识.同时，应鼓励他们运用所学知识解决实际问题，培养他们的创新能力和解决问题的能力.

例如 针对沪教版数学七年级上册“平行线与相交线性质”内容，笔者设计了差异化学习目标：基础层次学生要求理解平行线、相交线性质，识别平行线和相交线的特征，理解平行线内角、同位角等性质，并运用这些性质解决简单的数学问题.提高层次学生要求掌握平行线、相交线性质，灵活运用这些性质解决数学问题，同时梳理解决问题的思路和方法.深入层次学生要求通过自主观察、操作、猜想、归纳、验证和推理，深刻体会平行线与相交线性质的数形结合思想，能灵活运用这些性质解决较复杂的数学问题.

2.2.2 教学内容差异性

为了确保教学内容的精准性和适宜性，教师需要结合学习数据深入分析学生的学习情况，了解他们的学习需求和兴趣，并精准把握问题解决方法的难易程度.

对于基础薄弱的学生，教师需要关注他们的学习特点和需求，选择简单易懂的知识和方法进行讲解，帮助他们建立扎实的基础.同时，教师还可以采用直接引导与合作学习相结合的方式，关注学生的表现，及时纠正他们在学习中遇到的问题.这样可以有效地帮助基础薄弱的学生提高学习效果，激发他们的学习兴趣和自信心.

对于基础适中和基础扎实的学生，教师需要采取启发诱导和自主探究相结合的教学方法.通过引导学生深入思考和探究问题，让他们亲身经历知识的生成过程，培养良好的思维习惯和方法.同时，教师还可以通过增加学习内容的深度和广度，提高学习要求，鼓励学生在学习中进行深入思考和自主探究.这样能有效地满足基础适中和基础扎实学生的学习需求，促进他们的学习效果和数学核心素养的提升.

例如 在教学沪教版数学六年级下册“二元一次方程组”内容时，笔者通过简单的例题引导学生掌握线性方程组的解法（消元法、代入法、加减法）及其特点.对基础适中和基础扎实的学生，引导他们学会运用多种方法解线性方程组，分析实际问题中的数量关系，建立方程模型，并灵活运用方程思想解决实际问题；对基础薄弱的学生，则重点引导他们掌握基本的解法，筑牢解方程的基础.通过差异化教学的方式，学生更好地理解了数学概念，掌握了解方程的方法，为他们的未来学习奠定了坚实的基础.

2.2.3 作业练习差异性

作业是教学过程中至关重要的环节，是实现差异化教学的重要途径.通过独立完成作业，学生可以锻炼自己的思维能力，同时培养学习的自律性.

在作业的布置上，教师应根据学生的学习情况和需求进行因材施教，量身定制作业.对于基础薄弱的学生，应注重布置基础性的练习作业，帮助他们掌握核心知识和方法；对于基础扎实的学生，则应注重布置具有深度和拓展性的作业，培养他们的思维能力和解决问题的能力.同时，教师还应关注学生的兴趣和特长，设计多样化的作业形式，激发学生的学习兴趣和动力.教师对于学生的作业要及时批改和反馈，帮助学生发现问题并及时改进学习方法.在批改作业时，教师不仅要注意学生的答案是否正确，更要关注学生的解题思路和方法是否合理、是否具有创新性.同时，教师还可以通过作业的批改了解学生的学习情况和需求，以便更好地指导学生的学习.

例如 针对沪教版数学七年级上册“因式分解”内容，笔者设计了差异化作业，包括基础、进阶和挑战三个层次.

分解因式 2a2n－5n，6a3－2a2+a，－4ax2+8axy－16ay2，4mx2－16my作为基础作业，着重培养基础层次学生的基本因式分解技能.进阶作业聚焦应用，由提高层次和深入层次学生完成，涵盖以下题目：

（1）分解因式：－3a3+9a2－18a;6ab（3x－y）+3b（2y－x）;4x2－25；

（2）若9x2+kxy+y2是一个完全平方式，求k的值；

（3）利用因式分解计算：20232－2022×2023;592+59×82－412；

（4）已知x－y=3，x2+y2=13，求x，y的值以及代数式x+y的值.

3 结语

数据科学在初中数学教学中具有巨大的潜力，其与差异化教学策略的结合为教育带来了创新和变革.充分利用数据科学技术，教师能够更好地发现和发掘学生的潜力，优化教学效果，实现个性化教学的目标.然而，数据科学在教育中的应用仍面临一些挑战，如数据隐私保护和数据分析的精确性等，需要持续探索和改进.因此，在未来的教学实践中，笔者将继续深入研究数据科学技术的应用，不断探索更加有效的教学策略，推动学生学业进步和个性化发展.

参考文献：

［1］张芳.核心素养培养理念下初中数学教学策略［J］.数理天地（初中版），2023，（07）：87-89.

［2］夏笛文.信息技术在初中数学教学中的应用创新与思考［J］.考试周刊，2023，（25）：100-103.

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