基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)研究

蘇肖玉

摘 要：隨著高科技發(fā)展的突飛猛進(jìn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各領(lǐng)域的發(fā)展中得以有效應(yīng)用，并取得可喜成績(jī)。教育大數(shù)據(jù)為我國(guó)教育事業(yè)提供個(gè)性化服務(wù)的同時(shí)，還為一線教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)越條件。立足于初中數(shù)學(xué)一線教學(xué)，結(jié)合豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就基于大數(shù)據(jù)下的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)，以及“蟻群算法”理念等，展開(kāi)教學(xué)研究，從研究中探索大數(shù)據(jù)法則的拓展應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：初中數(shù)學(xué)；大數(shù)據(jù)；蟻群算法；拓展應(yīng)用；去中心化

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度之快，推動(dòng)了大數(shù)據(jù)法則的應(yīng)用與發(fā)

展。在教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，初中學(xué)生從“蟻群算法”理念中掌握到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的竅門與捷徑。這表示，借助大數(shù)據(jù)法則，推動(dòng)初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)，值得數(shù)學(xué)教師深入研究。筆者現(xiàn)從多年的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，就基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行初步的教學(xué)

研究。

一、大數(shù)據(jù)概念綜述與延伸

所謂大數(shù)據(jù)指的是，大量相關(guān)數(shù)據(jù)信息的集合，多用于宏觀數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等。馬云說(shuō)：“21世紀(jì)的競(jìng)爭(zhēng)是數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)，誰(shuí)掌握數(shù)據(jù)，誰(shuí)就掌握未來(lái)。”這句話被當(dāng)成金句，影響了整個(gè)世紀(jì)的人，充分表明大數(shù)據(jù)信息于當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重要意義。21世紀(jì)的數(shù)據(jù)是一個(gè)龐大無(wú)比的數(shù)據(jù)，而馬云口中的數(shù)據(jù)具體應(yīng)該怎么理解呢？我們不妨以教育平臺(tái)為例，來(lái)詳細(xì)解釋大數(shù)據(jù)的意思。比如，我校某班級(jí)有36名學(xué)生，站在某一高度而論，這是一個(gè)狹義的數(shù)據(jù)；而我國(guó)現(xiàn)有的學(xué)生人數(shù)則需要將不同地區(qū)的小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生等具體人數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，從而得出的數(shù)據(jù)信息便可稱之為大數(shù)據(jù)。

“蟻群算法”同大數(shù)據(jù)關(guān)系密切，是一種用以優(yōu)化路徑的概率型計(jì)算方法。恰如一群螞蟻在尋找食物，其集體的力量可以應(yīng)對(duì)不同環(huán)境，并在較短的時(shí)間內(nèi)獲取食物信息。這一算法的提出者是MarcoDorigo，1992年他在博士論文中對(duì)于“蟻群算法”進(jìn)行分析之后，逐步被應(yīng)用于一線教學(xué)課堂中。比如，八年級(jí)學(xué)生需要在一天的時(shí)間內(nèi)完成全部數(shù)學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，以迎戰(zhàn)校區(qū)數(shù)學(xué)知識(shí)比賽。數(shù)學(xué)教師通過(guò)將知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分類，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生對(duì)知識(shí)板塊的掌握情況，再結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將不同類別的知識(shí)板塊分配給不同學(xué)生，進(jìn)行有針對(duì)性的復(fù)習(xí)，以解決時(shí)間緊、任務(wù)重等問(wèn)題。這便將“蟻群算法”理念進(jìn)行了有效應(yīng)用。

二、基于大數(shù)據(jù)的初中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)

（一）借用大數(shù)據(jù)的引導(dǎo)，開(kāi)發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能

鑒于“上學(xué)是開(kāi)發(fā)智慧的全過(guò)程”這一理念，開(kāi)發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能便成了數(shù)學(xué)教師義不容辭的職責(zé)。而大數(shù)據(jù)法則恰恰集統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算、探索等于一體，對(duì)于初中學(xué)生的思維發(fā)展、綜合能力的提升等均可提供積極幫助。筆者在平日的教學(xué)實(shí)踐中，借用大數(shù)據(jù)的引導(dǎo)，開(kāi)發(fā)初中學(xué)生的數(shù)學(xué)潛能，最終效果值得點(diǎn)贊。如，在學(xué)習(xí)“有理數(shù)”一章的導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，我借助相關(guān)課件，在課堂上給大家展示了不同省市2017年初級(jí)中學(xué)期末考試成績(jī)，以及不同學(xué)校學(xué)生人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并要求班上的學(xué)生計(jì)算出不同學(xué)校的平均成績(jī)，大家算出的結(jié)果分別為85分、78分、90分、65分、70分……“同學(xué)們，如果將80分作為既定成績(jī)，誰(shuí)能說(shuō)出這些平均成績(jī)中哪些是有效的？哪些又屬于無(wú)效成績(jī)？”聽(tīng)到我的話，大家顯得茫然失措，個(gè)別學(xué)生試探著舉手回答：85分、90分……都是有效成績(jī)，78分、65分……都是無(wú)效成績(jī)。我對(duì)于這樣的回答給予了充分肯定，當(dāng)問(wèn)及有效成績(jī)同無(wú)效成績(jī)的區(qū)別時(shí)，學(xué)生便爭(zhēng)先恐后地說(shuō)：“有效成績(jī)高于既定的成績(jī)線，無(wú)效成績(jī)低于既定成績(jī)線……”我繼續(xù)提問(wèn)：“如果將0作為既定成績(jī)……”未等我說(shuō)完，學(xué)生便齊聲回答：“所有大于0的成績(jī)都是有效成績(jī)！”課堂氛圍超乎想象，當(dāng)我將話題轉(zhuǎn)移到所學(xué)知識(shí)主題中時(shí)，大家紛紛對(duì)“有理數(shù)”的定義做出了總結(jié)，且口述得條理清楚、理?yè)?jù)確鑿。這讓我們的數(shù)學(xué)課堂在學(xué)生的自行理解中收獲了高質(zhì)量的學(xué)習(xí)效果，他們的智慧潛能因而得以有效開(kāi)發(fā)。

（二）掌握大數(shù)據(jù)分析原理，探索學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的捷徑

唐代著名詩(shī)人韓愈有句治學(xué)名聯(lián)：書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟。說(shuō)的是在知識(shí)的海洋里沒(méi)有到達(dá)彼岸的捷徑，只有勤奮學(xué)習(xí)、刻苦努力，學(xué)問(wèn)才能與日俱增。然而，在高科技應(yīng)用全面深入的當(dāng)今時(shí)代，古人之治學(xué)理念便有被推翻的極大可能。因?yàn)?，?dāng)代的初中學(xué)生只要能夠理解大數(shù)據(jù)分析的簡(jiǎn)約原則、宏觀原則、解釋原則、智慧原則這些黃金法則，并從深入理解中掌握大數(shù)據(jù)分析原理，懂得將其原理同課堂學(xué)習(xí)相互聯(lián)系，且巧妙應(yīng)用到學(xué)習(xí)當(dāng)中，往往可以從中探索出學(xué)習(xí)知識(shí)的捷徑。鑒于此，一線教師在進(jìn)行課堂教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，督促學(xué)生熟練掌握大數(shù)據(jù)法則及其分析原理，并引導(dǎo)他們同課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，顯得至關(guān)重要。筆者在開(kāi)展初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐中，便通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生借助大數(shù)據(jù)分析原理來(lái)掌握課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，最終收獲到極好的課堂效果。比如，在學(xué)習(xí)某些較為復(fù)雜的概念公式時(shí)，借助學(xué)生所掌握的大數(shù)據(jù)分析原理，引導(dǎo)他們站在數(shù)學(xué)知識(shí)的最高點(diǎn)，結(jié)合概念知識(shí)的自身屬性，將所要掌握的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并將簡(jiǎn)化的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)加工，成為直觀性較強(qiáng)的圖形，或者是簡(jiǎn)單易懂的文字。如此便有助于將復(fù)雜深?yuàn)W的知識(shí)變得簡(jiǎn)單易懂，讓學(xué)生輕松地掌握復(fù)雜難懂的數(shù)學(xué)知識(shí)，這便是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的捷徑。事實(shí)上，筆者借助大數(shù)據(jù)分析原理，不僅指導(dǎo)學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的捷徑，而且還合理減輕了他們的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，以至于初中學(xué)生毫不猶豫地喜歡上數(shù)學(xué)課。

（三）借用“蟻群算法”發(fā)展初中學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)

基于大數(shù)據(jù)本身具備豐富性之特征，一線教師在課堂教學(xué)實(shí)踐中，借助大數(shù)據(jù)法則推進(jìn)“蟻群算法”技術(shù)的應(yīng)用，從而培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的綜合能力與文化素養(yǎng)，便顯得極為睿智、高明。因而，筆者在平日的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)各種渠道，建立一個(gè)大數(shù)據(jù)信息資源庫(kù)，以備學(xué)生將時(shí)代信息技術(shù)應(yīng)用到初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中，并引導(dǎo)他們分析各種數(shù)據(jù)間的關(guān)系，借助“蟻群算法”優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù)的路徑，從而發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。比如，在“統(tǒng)計(jì)調(diào)查”實(shí)踐中，為了解人類食用水現(xiàn)狀，學(xué)生通過(guò)班級(jí)信息資源庫(kù)，了解到人類用水之大數(shù)據(jù)信息，并借助“蟻群算法”技巧，將所掌握的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類、優(yōu)化，對(duì)于人類每年、每季度、每月，以及每日、每時(shí)的用水情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、研究，最終將各種數(shù)據(jù)指標(biāo)具體化、明了化，并得出“人類食用水資源緊張”的結(jié)論。很顯然，學(xué)生在這一統(tǒng)計(jì)調(diào)查實(shí)踐與研究的過(guò)程中，有效發(fā)展了數(shù)學(xué)素養(yǎng)。充分證明，在大數(shù)據(jù)法則的作用下，一線教師借助“蟻群算法”推動(dòng)初中學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，對(duì)于他們綜合素養(yǎng)的提升具有積極作用。

三、大數(shù)據(jù)法則的拓展應(yīng)用

（一）借助大數(shù)據(jù)原理構(gòu)建初中數(shù)學(xué)課堂去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)

所謂去中心化指的是，a、b、c...大家地位平等、不需要以誰(shuí)為中心，這是基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所形成的一種生產(chǎn)關(guān)系模式，是相對(duì)于“中心化”而言的新型網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)關(guān)系形態(tài)。這一形態(tài)不僅可以應(yīng)用于商務(wù)管控之區(qū)塊鏈的建模當(dāng)中，而且還可以借助教育大數(shù)據(jù)環(huán)境應(yīng)用到初中數(shù)學(xué)教學(xué)中。筆者在利用教育大數(shù)據(jù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，借助于大數(shù)據(jù)法則，從而構(gòu)建出一套完善的去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)在我班的數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)中扮演了不可替代的重要角色。比如，筆者在去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建模中，不僅借助大數(shù)據(jù)原理將學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建得由淺至深、點(diǎn)面結(jié)合、內(nèi)容豐富，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值，而且還充分借鑒了區(qū)塊鏈技術(shù)的建模方案，從知識(shí)板塊的策劃到講解方案的輸入，從檢測(cè)功能的設(shè)置到不同數(shù)據(jù)的展示，再?gòu)膶W(xué)生不同的學(xué)習(xí)需求到不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)等，每個(gè)環(huán)節(jié)都制定了科學(xué)合理的方案，以保證學(xué)生在去中心化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)中能夠找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，并有效發(fā)展數(shù)學(xué)素養(yǎng)及學(xué)以致用的能力。如此，筆者在開(kāi)展初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中便可以切實(shí)做到，利用有限的課堂時(shí)間傳授學(xué)生豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)；學(xué)生也可以借助去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，將老師在課堂上所闡述的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，自行檢測(cè)對(duì)課堂知識(shí)的掌握情況，并利用老師構(gòu)建的學(xué)習(xí)系統(tǒng)將不易理解的知識(shí)進(jìn)行明了化處理，從而深入全面地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)。

（二）借助去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，調(diào)動(dòng)初中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的積極性

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，遠(yuǎn)比教會(huì)他們有限的知識(shí)有意義得多。沒(méi)錯(cuò)，學(xué)生處于積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不但可以做到注意力的高度集中、大腦思維的異常活躍等，而且還有助于克服種種學(xué)習(xí)困難，讓學(xué)習(xí)氛圍變得輕松愉悅，并在積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)中收獲意外的驚喜。事實(shí)上，筆者精心構(gòu)建的去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，便可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的積極性。其原理在于，學(xué)習(xí)系統(tǒng)既不需老師的監(jiān)督，又不用擔(dān)心學(xué)不會(huì)，更無(wú)需考慮時(shí)間方面的問(wèn)題等，諸多特有功能可讓學(xué)生放心、大膽，并且身心愉悅地進(jìn)行學(xué)習(xí)，大家對(duì)此情有獨(dú)鐘。比如，由于不同個(gè)體的差異，老師在課堂上講解的知識(shí)內(nèi)容，并不能讓全班同學(xué)都熟練掌握，課下補(bǔ)課本屬于正?，F(xiàn)象，但是，有些初中學(xué)生由于唯恐授人以柄、被人取笑，縱然在課堂上沒(méi)有明白老師的意思，也不愿意張口提出補(bǔ)課的請(qǐng)求，以至于他們的學(xué)習(xí)成績(jī)不容樂(lè)觀，久而久之便產(chǎn)生了消極情緒，甚至厭倦學(xué)習(xí)。然而，應(yīng)用去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，便可以將這些問(wèn)題迎刃而解，學(xué)生可以利用課余時(shí)間，解決課堂上未解決的問(wèn)題，不用擔(dān)心會(huì)受到任何人的取笑。事實(shí)上，我班的學(xué)生為了能夠在學(xué)習(xí)中名列前茅，同時(shí)也為了滿足強(qiáng)烈的自尊心，往往進(jìn)行暗中使勁，悄悄地從學(xué)習(xí)系統(tǒng)中找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，不知不覺(jué)便將數(shù)學(xué)成績(jī)提了上去。

總而言之，數(shù)據(jù)信息時(shí)代，數(shù)學(xué)教師借助大數(shù)據(jù)法則推動(dòng)課堂學(xué)習(xí)，并建立先進(jìn)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這對(duì)于開(kāi)發(fā)初中學(xué)生的智慧潛能、發(fā)展他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，以及調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的積極性等，均能提供積極幫助。筆者在平日的教學(xué)實(shí)踐中，借助大數(shù)據(jù)法則不僅創(chuàng)建了知識(shí)資源庫(kù)，而且還科學(xué)設(shè)計(jì)了去中心化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，從而在有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，還切實(shí)推進(jìn)了初中數(shù)學(xué)教學(xué)的新高度。

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