大数据在高中数学教学中的应用

林天钢

【摘 要】 我们处在一个数据爆炸的信息时代，通过实验、观察、查询、互联网都能获取到数据，再提取出有用的数据进行分析处理以得到可靠的结论，从而为决策提供了有力的数据。在我们的教育教学中如果也能够利用结合大数据技术帮助教师分析学生存在的问题，这样不仅可以提高课堂的教学效率，还能促进教学相长。本文结合实际教学中具体案例谈谈大数据对教师教学中的应用。

【关键词】 大数据  高中数学  教学应用

随着我国现代教学方法的日益多样性，教育教学都要求教师要采取先进的教学技术手段并结合先进的教育理念来实施教学，充分发挥学生学习的积极性，大大提高课堂的学习效率。大数据的出现能为教学提供更多的帮助，它能够有效地收集学生的数据，使教师通过数据了解学生答题的情况，从而提高课堂教学的效率。

一、大数据与数学教学的关系

大数据技术的发展为数学教学带来了多样性，也使传统教学方式发生了变化，产生了新的课堂、新的教育理念。大数据中所追求的是数据当中的信息，也就是数据所呈现的趋势或者规律，而数据对于高中数学来说是非常重要的：从知识层面来说，整个高中数学教学中最难的就是基本概念的理解、数学思维方法的引导;从教学层面来说，教师需要找到适合学生的教学方法;从教学管理来说，数学教学开展需要师生共同协作。这些信息都是影响高中数学教学质量的关键所在，但这些数据仅仅依靠教师是很难掌握的，大数据的出现为教师提供了极大的便利性，通过大数据分析能够快速并准确地得到很多方面的数据信息，从而为教师改进教学和提高教学质量提供帮助。

大数据不仅能为教学提供丰富的资源，还能在一定程度上为不同的教学构建最优化的教学资源，因为能对学生的资料进行分析，掌握学生的解答情况，从而为教师的教学开展提供可靠的数据信息，为高效课堂提供数据支持。此外，互联网是大数据产生的主要渠道，网络中的各种資源和信息都能作为教师的教学资源，能为学生提供更加优质的教育环境，并且数据处理技术也能够成为学生的学习工具，为数学知识的掌握提供帮助。

二、大数据下的高中数学教学的应用

（一）借助大数据掌握学生情况

高中数学内容与初中相比更多，对思维的要求更高，对学生的学习能力要求也更高，教师要及时并准确地掌握学生的学习状况，对此教师可以在教学中通过测评引导发现的方法来获得学生的学习数据，并通过对这些数据的分析来掌握学生的学习情况，最终在此基础上进行有方向的教学开展，提升教学的效率。例如：通过大数据分析，发现学生对图像的平移与伸缩综合问题的掌握情况不佳，为了让学生更深刻地理解函数的概念、完善函数知识网络、提高数学解题能力通过具体案例研究图像的平移、伸缩两种基本变换，理解图像变换的本质，抓住关键点，突破难点。课堂引入的时候可以引入一个测试：

已知函数y = f（x） （x∈R）满足f（x+2） = 2f（x）且x∈[-1，1]时，f（x）= -|x|+1，则当x∈[-10，10]时，方程f（x）=log4|x|的根的个数为（       ）

A. 13      B. 12     C. 11      D. 10

通过敏特收集数据，从中了解并分析学生掌握的情况，再进行有针对性的教学，归纳总结后，完成两个变形训练，突破重难点。例如：高三复习到函数的零点这个概念的时候，可以跟学生渗透函数、方程、不等式相互转化的数学思想，它们在代数中是并驾齐驱、互相联系、相互依存的关系，函数的图像与性质会助力方程与不等式问题的解决。在课堂引入的时候可以通过测评引导发现结构特点，引入同构意识在不等式中的应用思路。

例如：比较各式大小，并写出过程：（1） 0.90.8 〓 0.80.9

（2） 3 〓 2 （3） 3ln2 〓 2ln3 （4） 2〓 15

通过敏特来收集学生答题的数据，分析学生学习中存在的问题，引入新知识同构的概念：在方程或者不等式中，如果不等式两边或者方程对应的是同一函数，则可以构造出这个函数，利用函数的单调性，就可以得到不等式或者方程的解，就把这种方法称为同构法。学生初步建立同构意识，并利用同构思想解决部分方程与不等式，进而提升学生的数学抽象、逻辑推理、数学运算的核心素养，体会转化与化归、函数与方程、数形结合等数学思想在解题中的应用。从而更加符合学生的认知规律，对学生存在的问题有的放矢，课堂效果也会事半功倍。再则高三的考试也比较多，在教师批阅试卷后，大数据能够自动将学生的错误题目添加到错题集中去，教师则可以按照学生错误情况来指导学生学习，从而在课堂上实现精准教学，为提高教学质量提供有力保障。测试后可成立易错的题库，教师可以按照知识点将每一个题进行分类，以便于最终能够更加系统地了解到学生对哪一个知识点掌握得不够牢靠，定期对学生进行测评。

（二）利用大数据开展课堂教育

传统教学中是以教师为主导的不能充分发挥学生的学习主动性，引入大数据以后，教师要根据学生的答题情况进行教学，学生成为教学的主体，更能发挥学生学习的主动性。比如在新授课《线面垂直的判定定理》的教学中可以创设情境中通过旗杆和埃菲尔铁塔的图像观察建立数学模型，抽象出直线与平面相交的关系，通过数据分析得出相交的特殊位置关系线面垂直，然后进行逻辑推理，学生总结出直线与平面垂直的定义与性质，之后操作确认，先通过观察分析直观感知一条直线如何同时垂直平面内两条相交直线就可以得出直线与该平面垂直，然后操作确认，接着举出结构不良例子，让学生通过逻辑推理、数学运算、数学分析得出相应的条件。而通过大数据的应用，老师能对学生有更加清楚地了解，那么也就能实现因材施教，结合学生具体学习情况来制定适合他们的教学内容和方法。例如：有些学生的错误是因为没有仔细审题，有些学生则是对基础知识掌握不牢，对此教师最好是在大数据环境下结合学习数据来设计教学方案和开展数学教学，以便于提升教学的精准度。例如在高三复习课关于立体几何教学中，为什么立体几何问题掌握得比较差？首先可以先做个问卷调查，了解学生对立体几何学习感到困难和迷茫的原因，是定理定义概念不清晰，还是缺乏空间想象能力，还是逻辑推理能力比较薄弱，再对得到的数据进行分析后得出立体几何掌握不好从重要到次要的几个关键因素，那么教师在设计辅导方案时就应当先针对“立体几何基本定理”进行强化辅导，从而逐渐提高他们对定理、定义的掌握程度，然后再来进行相关知识要点的讲解，做好延伸和拓展。基于此，在立体几何复习课的教学中可以先通过课前的作业和几个测试题来得到学生学习立体几何定理的反馈情况，然后利用敏特收集数据结合这些反馈以及复习初的调查结果，共同探讨解决问题的方法。这样可以详细地了解学生学习和掌握的情况，使教师对讲解的重难点做到心中有数，对大部分同学已经掌握的知识点不必再讲解，对薄弱的知识点做到再巩固，大大提高了课堂效率。

（三）利用大数据进行学生学习情况的反馈

大数据分析能够将数据分析反馈结合起来，从而帮助教师获得更加准确的数据信息，实现对学生的能力测试、信息调查等的把控。教师在这些信息基础上来掌握学生的学习掌握的情况，帮助学生更加有效地解决数学问题，更好地利用好数据。例如在学习了“三角函数”相关课程后，为了能更好地把握学生知识学习情况，教师可用敏特来收集学生的答题情况，然后通过大数据的分析来了解三角函数的定义、图像、性质、三角函数的实际应用等内容的掌握情况，从而为有效的数学教学奠定基础。

在大数据时代中，作为教师一定要认识到学生的独立性，能充分利用大数据来了解到学生的基本状况，然后结合实际情况来进行教学内容的合理安排重组，保证教学的突破和创新，最终实现全体学生数学核心素养的全面提升。

参考文献

[1] 胡安宁.数据驱动的高中数学精准教学[J].高考，2020.

[2] 林静.大数据背景下高中数学精准教学研究[J].学术探讨，2019. [3] 连继宗.大数据背景下的高中数学教学研究[J].课程整合，2020.