大数据在高中数学课堂教学中应用的展望

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  【摘要】随着社会经济、科技的飞速发展,数学的应用越来越广泛。因此,提高数学教学质量,完善数学教学手段就显得尤为重要。近些年来,各个中小学校对数学课堂的教学方法、学生的思维模式及教学辅助手段等进行了不断探索,而大数据的出现对于数学课堂教学的探索来说,是一个新的研究方向。
  【关键词】大数据;高中数学;应用策略
  高中数学中关于统计学数据的获得和处理、圆锥曲线教学场景布置、函数学习情境和研究手段的变换,以及统计教学管理数据的采集和研究、决策,都可以通过大数据来轻松地解决。这些对高中数学教学来说都是非常有利的。例如,高中“概率与统计”这一部分内容,因原始数据的不足和知识点的抽象,教学难度较大,而运用大数据,教师可以迅速、合理、有效地整合知识,并进行归纳、总结,从而将相关问题具体化,并完善教学过程。
  一、大数据对数学教学和学生数学学习的影响
  (一)丰富数学教师的教学手段
  教师可以从以下几个方面将大数据手段融入课堂教学中。首先,在大数据的帮助下,教师可以借助网络和计算机对各部分的知识进行梳理、总结、概括和补充,從而更好地厘清知识脉络,掌握知识点分布情况,实现从题目到思想、从步骤到思想的转化和延伸。其次,在传统数学教学中,教师主要是依赖板书、教材来开展教学,课堂教学缺乏活力。教师利用大数据,可以融入一些课外趣味数学知识,如数学在航空航天领域的运用、在生活中运用的案例等,以转变学生对数学的学习态度。最后,在课堂教学中,数学教师还可以利用绘图软件、线上教学等大数据技术,以及互联网优质教学资源,在丰富教学内容的同时,提升学生的学习效率[1]。
  (二)促进学生的自主学习
  传统的数学教学模式中,学生在课后学习时很难得到教师的指导和帮助,遇到问题也难以自主解决,这在一定程度影响了学生的自主学习效果。而学生借助大数据手段,利用手机、平板电脑等移动终端设备可回看教学视频,和数学教师进行线上交流。数学教师可以通过线上教学平台指导学生的数学作业,可以借助大数据手段收集学生学习数据,如数学作业准确率、教学视频下载数量等,以掌握学生近期的数学学习状态。此外,现在市场上出现了很多以大数据为依托的习题辅导平台,学生可以下载相关软件,在遇到数学难题时利用习题辅导软件来解决。学生如果对某方面的数学知识掌握得不牢固,也可以在习题辅导软件上进行大量练习,从而巩固自己的学习效果。
  (三)加快数学智慧课堂的建设
  教师利用大数据既能更好、更快地了解学生的现有知识水平和一段时间内的学习情况、知识发展轨迹,又能直观、全面地了解学生的个性化特征,了解每位学生的数学学习优势和不足,进而有针对性地改善教学方式、方法。得益于大数据的发展,教师能充分分析学生的动态学习数据,从而实现依据数据进行教学决策和教学评价,并且做到海量教学资源的推送,以及课堂交流互动的有效开展。这样,教师就能精准定位学生的数学学习短板,积极打造数学智慧课堂。
  二、大数据在高中数学教学中的应用
  (一)利用大数据营造多元教学环境,打造“多变”数学课堂
  几何数学是高中数学的重点学习内容之一,主要包括平面几何、立体几何、解析几何等内容,不仅要求学生具备较强的空间想象能力,还要求学生具有较强的数学符号理解能力,这对高中生而言有一定的难度。而传统几何教学方式主要以教师讲解为主,板书为辅,不利于学生形象地理解几何图形的变化规律。学生在面对几何问题时也很难迅速抓住其中的关键点,长此以往,学生就会跟不上教学进度。而借助大数据手段,教师可创设多种元素相结合的教学情境,从而更好地开展几何教学。网络环境和多媒体手段的直观、动态、多元化效果及生动的学习环境和背景元素,更容易激发学生的学习兴趣,不仅能使学生亲身体验知识的发生、发展过程,还能化难为易、化繁为简、变抽象为具体,从而使学生更好地理解数学知识[2]。
  例如,教学“椭圆及其标准方程”一节,数学教师可以提前准备微视频,如录制自己利用软件“几何画板”绘制椭圆的过程,添加相应的文字说明,从而激发学生对椭圆标准方程的学习兴趣。学生可以运用网络手段搜索相关实物图形,有了直观了解后,再自主运用画图软件如几何画板制作椭圆方程,学会绘制椭圆图形的手段及抽象出椭圆的几何特征,最后按照自己的理解定义椭圆,并对比网络上的相关概念,完成概念及其延伸学习。
  (二)利用大数据搭建新桥梁,捕捉生活中的数学元素
  数学知识较为抽象,但并非与现实生活完全无关,相反,很多著名的数学问题是对现实生活的抽象思考,能帮助人们解决很多实际问题。但部分学生没有将数学与现实生活联系起来的能力,在看待数学知识和数学问题时,只能从逻辑或抽象层面进行理解,因此,很难将数学知识应用到现实生活中。大数据可以建立数学和生活之间的桥梁,学生可以利用网络手段,找出现实生活中的数学元素。《普通高中数学课程标准(2017年版)》强调从生活中抽象出数学问题,并要求学生具备利用数学方法分析现实问题的能力,从而解决实际问题。大数据为学生提供了大量丰富多彩的学习资源,能让学生认识到数学与真实世界的关联,更好地掌握数学知识,也能让数学学习过程变得更加轻松、清晰。
  例如,在教学“三角函数的应用”时,教师可以利用大数据呈现相关案例,如生活中的简谐运动、周期问题等。教师可以利用互联网搜索相关视频,如三角函数建模过程,把常见的周期问题转化为三角函数;根据表格中的数据进行描点作图,根据函数图象分析出最值求解问题,以开阔学生的数学学习视野。这样,学生就能更加灵活地运用数学定理和数学公式来解决问题。
  (三)利用大数据,开展线上线下混合教学
  随着“互联网 ”教育的发展,线上教学成为新的改革热点,而大数据为线上教学提供了技术支持。基于线上教学,教师和学生可利用网络进行沟通交流,这就摆脱了传统数学课堂的诸多限制,能够加强师生之间的联系,从而突出学生在教学中的主体地位。而且,这也比较符合高中生的沟通方式,可以有效增加师生之间的交流频率,增进师生间的感情。借此,教师能够随时了解学生的学习情况,帮助学生解决学习过程中遇到的问题,从而提高学生的数学成绩。数学教师可以利用钉钉、腾讯会议等软件开展线上教学,利用微视频导入新课,开展“激趣”教学;利用线上教学软件开展在线测试,运用大数据对学生答题情况进行精准分析,汇总出学生出错最多的题目,以及每位学生的答题正确率。同时,学生也可以迅速了解自己的答题情况,根据解题分析进行自主练习。数学教师可根据大数据分析出学生对本节课知识的掌握情况,并有针对性地进行讲解,进一步提升数学教学效率,帮助学生尽快理解、掌握数学知识。此外,数学教师还可以利用大数据建立学习交流群,如微信、QQ等社交软件,每天开展在线讨论活动,带领学生分析、讨论数学作业,进行在线解疑释惑,让学生在线上学习期间得到数学教师“一对一”的指导,进而真正提升高中数学教学的有效性[3]。
  (四)利用大数据,分析学生的学习情况
  在高中阶段,很多学生因跟不上教师的教学进度而逐渐失去了对数学的学习兴趣。部分原因在于教师没有及时了解学生的学习情况,无法针对性地给予学生指导,而且高中阶段的学习较为紧张,学生也没有太多机会主动向教师反映自己的学习问题。但利用大数据,教师可以对学生的学习情况进行客观分析,并量化出学生数学知识和能力的长短板,从而在把握全班学生整体学习情况的前提下,针对每位学生的具体学习情况进行数学指导,并对多数学生难以理解的问题进行总结分析,提出更加高效的教学方案,帮助学生解决学习过程中遇到的问题。例如,教师可以将整个学期划分为数个教学阶段,在完成阶段教学后,就利用大数据分析学生的考试成绩,并对每位学生的错题数、错题类型进行量化分析,从而了解学生的学习短板,并进行有针对性的总结。教师还可以利用大数据绘制出学生的学习情况走势图,了解学生的进步过程或退步过程,在找出原因后,帮助学生分析其在学习方法、学习态度、学习时间等各方面的问题,以促使学生进入更好的学习状态。
  信息化时代已经到来,大数据运用已经慢慢渗透到人们的学习、生活的各个领域。因此,高中数学教师应在教学中对大数据进行充分的研究,充分发挥大数据的应用优势,并把这些知识熟练地运用到教学中,从而使学生在有限的时间内掌握更多的知识。
  【参考文献】
  吴雨伶,夏敏.基于极课大数据的高中数学教学优化策略研究[J].江苏教育研究,2018(01):76-79.
  余日生.基于大数据的高中数学分层次教学研究[J].名师在线,2018(35):82-83.
  石峰.浅谈大数据在高中数学教学中的应用[J].数学学习与研究,2019(10):23.
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