大數(shù)據(jù)背景下高中數(shù)學(xué)選修課程的開發(fā)

周琳莉　任偉芳　何衛(wèi)華　胡乾彪　方勇

摘 要：大數(shù)據(jù)與教育領(lǐng)域的深度融合是當(dāng)前時(shí)代教育事業(yè)的大勢(shì)所趨。本研究擬采用創(chuàng)新教學(xué)思路，優(yōu)化教學(xué)模式，豐富教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)評(píng)價(jià)的方式，對(duì)高中數(shù)學(xué)選修課程進(jìn)行開發(fā)，以期達(dá)到創(chuàng)新教育資源建設(shè)、共享教育思路、優(yōu)化教育模式、豐富教學(xué)內(nèi)容的目的。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)學(xué)；選修課程；高中

一、 時(shí)代背景

大數(shù)據(jù)（Big Data），作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的新興詞匯，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等深入到生活之中。其興起在于隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了目標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，必須采用新的處理模式才能處理的高增長率、多樣化的海量信息資產(chǎn)。

教育部《2015年教育信息化工作要點(diǎn)》（教技廳[2015]2號(hào)）中，將教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用列入了教育信息化進(jìn)程，推廣大數(shù)據(jù)與教育領(lǐng)域的深度融合。大數(shù)據(jù)是當(dāng)今時(shí)代信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，無論是國外還是國內(nèi)，都非常重視大數(shù)據(jù)對(duì)教育的影響。

2013年，國內(nèi)大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用掀起一股熱潮，但內(nèi)容主要局限于從理論高度研究教育數(shù)據(jù)（魏順平，2013；徐鵬，2013）；教育類熱點(diǎn)研究在圖書館應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)方面（樊偉紅，2012；韓翠峰，2013），有關(guān)數(shù)學(xué)教育理論研究與實(shí)踐案例的研究均較少。

二、 研究意義

大數(shù)據(jù)與教育領(lǐng)域的深度融合是當(dāng)前時(shí)代教育事業(yè)的大勢(shì)所趨。而數(shù)學(xué)學(xué)科與大數(shù)據(jù)關(guān)系尤為密切。如何順應(yīng)大數(shù)據(jù)的時(shí)代浪潮，進(jìn)行高中選修課程的開發(fā)是一個(gè)極有意義的命題。

通常認(rèn)為，完整的選修課程開發(fā)過程包括：確立目標(biāo)、選擇教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施課程方案、評(píng)價(jià)教學(xué)結(jié)果。本研究旨在前期高中數(shù)學(xué)選修課開發(fā)的基礎(chǔ)上，借鑒“大數(shù)據(jù)”思維與理念，在診斷現(xiàn)有高中數(shù)學(xué)選修課程開發(fā)存在的問題的基礎(chǔ)上，提出基于大數(shù)據(jù)時(shí)代特色的選修課程開發(fā)原則，并以此指導(dǎo)對(duì)高中數(shù)學(xué)選修課程的創(chuàng)新教學(xué)思路、優(yōu)化教學(xué)模式、豐富教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)評(píng)價(jià)。

三、 主要內(nèi)容

（一） 創(chuàng)新教學(xué)思路

1. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念。學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)交流，查閱資料，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，在課堂上完成反饋評(píng)價(jià)的模式。其學(xué)習(xí)過程如圖1所示。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型圖

2. 教育全球化理念。必須重新認(rèn)識(shí)全球化背景下的教育的性質(zhì)問題以及教育的價(jià)值問題，重新確立教育在社會(huì)發(fā)展與人發(fā)展之中的定位。在全球化背景下，既要培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性化，以人為本，又要培養(yǎng)學(xué)生的民族化，堅(jiān)守中國先進(jìn)文化的教育；還要培養(yǎng)學(xué)生的國際化，具有廣闊的國際視野。

（二） 優(yōu)化教學(xué)模式

1. 數(shù)字化學(xué)習(xí)模式。又稱為Elearning，是指學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)在教育者搭建的平臺(tái)上進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流的一種嶄新的教學(xué)模式。目前本課題組正在實(shí)施的《數(shù)學(xué)之旅》數(shù)學(xué)選修課程可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生自主化學(xué)習(xí)和電子化學(xué)習(xí)。

2. 個(gè)性化教育模式。在選修課程的教學(xué)中，應(yīng)該充分尊重學(xué)生的興趣、潛質(zhì)，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)模式。而在數(shù)字化學(xué)習(xí)模式中，更有利于個(gè)性化教學(xué)模式，選修課程不是學(xué)生被動(dòng)地接受，而是學(xué)生主動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊與選擇。

（三） 豐富教學(xué)內(nèi)容

1. 數(shù)據(jù)科學(xué)知識(shí)。數(shù)據(jù)科學(xué)（Data Science）是關(guān)于數(shù)據(jù)的科學(xué)或者研究數(shù)據(jù)的科學(xué)，定義為：研究探索Cyberspace中數(shù)據(jù)界（datanature）奧秘的理論、方法和技術(shù)，研究的對(duì)象是數(shù)據(jù)界中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)科學(xué)在大數(shù)據(jù)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，而現(xiàn)在的數(shù)學(xué)課程中卻未涉及，故應(yīng)在課程內(nèi)容中增設(shè)此部分內(nèi)容。需要及時(shí)更新教師及學(xué)生的“統(tǒng)計(jì)觀念”觀念，更新為“數(shù)據(jù)分析觀念”，擬在現(xiàn)有《數(shù)學(xué)之旅》選修課程中“專題三”多彩生活中的數(shù)學(xué)，增加數(shù)據(jù)科學(xué)部分的內(nèi)容。

2. 計(jì)算機(jī)科學(xué)及交叉學(xué)科知識(shí)。在數(shù)據(jù)科學(xué)中，處理海量信息，必須借助計(jì)算機(jī)知識(shí)，故數(shù)據(jù)科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)在大數(shù)據(jù)時(shí)代相輔相成，均應(yīng)該在選修課程中增設(shè)此部分內(nèi)容。擬在現(xiàn)有《數(shù)學(xué)之旅》選修課程中“閱讀材料”和“推薦書目”部分增加相應(yīng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)。另外，可以引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)建模角度、學(xué)科交叉角度來理解學(xué)習(xí)人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代知識(shí)。

（四） 改革教學(xué)評(píng)價(jià)

1. 學(xué)習(xí)分析技術(shù)。其關(guān)鍵內(nèi)容就是應(yīng)用教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析。隨著教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化，以及基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的在線學(xué)習(xí)等，其過程如圖2所示。

圖2 學(xué)習(xí)分析技術(shù)模型圖

2. 多指標(biāo)考核評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)者在教育平臺(tái)上的整個(gè)學(xué)習(xí)過程都可以被學(xué)習(xí)分析軟件所記錄，最終成績的獲得不僅僅來源于最后的成績，也包括了學(xué)習(xí)行為等多個(gè)方面。建立多指標(biāo)考評(píng)體系，使評(píng)價(jià)更為全面、可操作性更強(qiáng)，更具有科學(xué)性。

四、 實(shí)施價(jià)值

（一） 創(chuàng)新教育資源建設(shè)、共享和運(yùn)用提供新思路

教育部門的資源質(zhì)量高，但是個(gè)性化不足；教師自主開發(fā)的資源則富有特色，往往質(zhì)量一般，而大數(shù)據(jù)在于師生共享云端的資源，分析組合出最優(yōu)資源。

（二） 優(yōu)化教育模式從傳統(tǒng)課堂的集體教學(xué)向個(gè)性教育發(fā)展

慕課（Massive Open Online Course，MOOCs）教育是實(shí)現(xiàn)這一目的的有力手段，它建立在學(xué)習(xí)分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)的支持基礎(chǔ)之上，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模在線教育的同時(shí)可兼顧學(xué)習(xí)者的個(gè)人需求。

（三） 豐富大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)與大數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)教育還停留在應(yīng)用抽樣技術(shù)在總體中抽取樣本對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模型分析，大數(shù)據(jù)對(duì)于統(tǒng)計(jì)學(xué)的沖擊是非常嚴(yán)重的。在授課內(nèi)容上，需改變傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型框架，同時(shí)介紹大數(shù)據(jù)的算法和相關(guān)計(jì)算機(jī)操作原理。

（四） 改革教育評(píng)價(jià)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)性向客觀性發(fā)展

采用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)學(xué)情分析技術(shù)，可以在線存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)并加以分析，為教育教學(xué)提供重要的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，基于科學(xué)的評(píng)價(jià)方法，才能正確客觀地反映出存在的問題，反思并改進(jìn)教學(xué)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)現(xiàn)代的學(xué)校教學(xué)來說，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)與教育領(lǐng)域的深度融合亦是當(dāng)前時(shí)代教育事業(yè)的大勢(shì)所趨。高中數(shù)學(xué)選修課程的開發(fā)，需要通過創(chuàng)新教學(xué)思路、優(yōu)化教學(xué)模式、豐富教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)評(píng)價(jià)等方式，促使教師進(jìn)行角色的轉(zhuǎn)變，從單純的“演員”轉(zhuǎn)向“主持人”和“導(dǎo)演”；學(xué)生也改變了角色，由“旁觀者”“被動(dòng)接受者”改為“主動(dòng)參與者”。通過以上舉措，以期達(dá)到創(chuàng)新教育資源建設(shè)、共享教育思路、優(yōu)化教育模式、豐富教學(xué)內(nèi)容的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鵬，王以寧，劉艷華，等.大數(shù)據(jù)視角分析學(xué)習(xí)變革——美國《 通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進(jìn)教與學(xué)》 報(bào)告解讀及啟示[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2013，31（6）：11-17.

[2]魏順平.學(xué)習(xí)分析技術(shù)，挖掘大數(shù)據(jù)時(shí)代下教育數(shù)據(jù)的價(jià)值[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，2（5）：5-11.

[3]劉鳳娟.大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用研究綜述[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014，24（8）：13-19.

[4]潘洪建，曹漢斌.關(guān)于高中選修課幾個(gè)問題的探討[J].課程·教材·教法，2005（7）：3-9.

[5]張?jiān)Ａ?，任聞?選修課制度實(shí)施過程中凸顯的幾個(gè)問題——以浙江省普通高中選修課開設(shè)為例[J].課程·教材·教法，2008（4）：8-11.

[6]McAfee A， Brynjolfsson E. Big data： the management revolution[J]. Harvard business review，2012（90）：60-6，68，128.

[7]梁文鑫.大數(shù)據(jù)時(shí)代——課堂教學(xué)將迎來真正的變革[J].北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（1）：14-16.

[8]West， Darrell M. Big Data for Education： Data Mining， Data Analytics， and Web Dashboards. Governance Studies at Brookings[R]. Washington： Brookings Institution，2012：1-10.

作者簡介：

周琳莉，浙江省寧波市，寧波市鄞州區(qū)正始中學(xué)；

任偉芳，浙江省寧波市，寧波鄞州區(qū)數(shù)學(xué)教研室；

何衛(wèi)華，胡乾彪，方勇，浙江省寧波市，寧波市鄞州區(qū)正始中學(xué)。