基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐研究

王建清

摘 要：本文旨在探討基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐，并研究其在數(shù)學教育中的應用意義。隨著信息技術的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為教育領域的重要支持工具。本研究將關注如何利用大數(shù)據(jù)分析學生的學習情況和行為模式，為高中數(shù)學教學提供更加個性化和情境化的教學策略。通過對具體策略的深入探討，希望能夠為提升高中數(shù)學教學質量、激發(fā)學生學習興趣和潛力提供有益啟示。最后，總結升華研究成果，強調(diào)基于大數(shù)據(jù)的數(shù)學情境化教學在未來教育發(fā)展中的重要作用。

關鍵詞：基于大數(shù)據(jù)；高中數(shù)學；情境化教學；學習興趣；教學策略

隨著信息時代的到來，大數(shù)據(jù)技術在各個領域迅速發(fā)展，對教育領域也產(chǎn)生了深遠的影響。在傳統(tǒng)的高中數(shù)學教學中，教師通常采用統(tǒng)一的授課方式和教材，難以滿足不同學生的學習需求和興趣。而大數(shù)據(jù)技術的應用為教育提供了新的可能性。通過收集和分析學生學習過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如學習行為、學習成績、學習習慣等，教師可以更好地了解學生的學習情況和特點，從而針對性地制訂個性化的教學策略?；诖髷?shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學能夠將數(shù)學知識與實際情境結合，增加學科的實用性和趣味性，提高學生的學習積極性和主動性。因此，開展基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐研究具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的教育價值[1]。本文將針對該主題展開深入探討，旨在為推進數(shù)學教育的創(chuàng)新與發(fā)展做出積極貢獻。

一、基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學的意義

基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學具有重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

個性化教學：傳統(tǒng)的高中數(shù)學教學采用一刀切的授課方式，無法滿足不同學生的學習特點和需求。而基于大數(shù)據(jù)的情境化教學可以收集并分析學生的學習數(shù)據(jù)，深入了解每個學生的學習風格、學習進度和學習偏好。通過個性化的教學策略和資源推薦，幫助學生更好地理解數(shù)學知識，提高學習效率和學習成績。

激發(fā)學習興趣：數(shù)學常常被認為是一門抽象、枯燥的學科，許多學生缺乏學習的主動性和興趣。通過將數(shù)學知識與實際情境相結合，基于大數(shù)據(jù)的情境化教學可以創(chuàng)造更具吸引力和實用性的學習場景，激發(fā)學生學習的熱情。例如：將數(shù)學運用到實際問題中，讓學生在解決實際難題中感受到數(shù)學的魅力。

及時反饋和教學優(yōu)化：大數(shù)據(jù)技術可以實時監(jiān)測和分析學生的學習過程，快速掌握學生的學習狀態(tài)和困難點。通過即時反饋，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學生的學習問題，并針對性地調(diào)整教學內(nèi)容和方法，及時解決學生的學習困擾，提高教學效果[2]。

提升教師教學水平：大數(shù)據(jù)的應用不僅有助于學生，也對教師的教學水平提出了要求。教師可以通過分析學生數(shù)據(jù)了解自己的教學效果，發(fā)現(xiàn)自身的教學不足和改進方向。同時，大數(shù)據(jù)還為教師提供了豐富的教學資源和案例，輔助教師更好地進行教學設計和教學實施。

促進教育研究和改革：基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐不僅僅是一種教學方法，更是教育改革的有益嘗試。通過大規(guī)模數(shù)據(jù)的積累和分析，可以為教育研究提供更多有價值的數(shù)據(jù)支持，推動教育理論的更新和完善，促進教育體系的持續(xù)改進和創(chuàng)新。

綜上所述，基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學意義重大，不僅可以提高教學質量和學生成績，還有助于激發(fā)學生的學習興趣和學習動力，推動教育教學不斷向著更加個性化、高效化的方向發(fā)展。

二、基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐研究

（一）基于學生學習數(shù)據(jù)的個性化教學

在基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學中，個性化教學是一項關鍵策略。通過收集和分析學生的學習數(shù)據(jù)，包括學習行為、學習進度、學習成績等，教師可以更全面地了解每個學生的學習情況和學習特點。在此基礎上，針對不同學生的學習需求和困難，制訂針對性的教學方案，實現(xiàn)教學的個性化定制，最大限度地發(fā)揮每個學生的學習潛力。

注重學生個體的差異性。在傳統(tǒng)教學中，教師通常按照固定的教學進度和內(nèi)容來進行教學，而忽略了學生在知識掌握和學習興趣方面的個體差異。然而，每個學生的學習能力、學習風格和學習偏好都是不同的。有些學生可能對某些數(shù)學概念理解較快，而對于其他概念可能存在困難。通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以精準地把握學生的學習進度，及時調(diào)整教學內(nèi)容和節(jié)奏，確保每個學生都能在適合自己的學習情境中學習[3]。

幫助學生充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。對于一些數(shù)學天賦較高的學生，傳統(tǒng)教學可能難以滿足其學習需求，導致學生學習興趣降低。而通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以發(fā)現(xiàn)學生的學習特長和興趣所在，并為其提供更富挑戰(zhàn)性和深入的學習內(nèi)容，激發(fā)學生的學習熱情和求知欲。例如：對于對數(shù)學較為熱愛的學生，可以引導其參加數(shù)學競賽或開展小研究項目，進一步提高其數(shù)學水平和學術興趣。

假設我們正在教授高中數(shù)學中的三角函數(shù)概念。在情境化教學中，我們可以利用學生學習數(shù)據(jù)來個性化地輔導每個學生。首先，我們收集學生的學習數(shù)據(jù)，包括學習進度、練習題正確率、作業(yè)完成時間等。通過分析大數(shù)據(jù)，我們可以了解到每個學生在三角函數(shù)方面的掌握程度和學習傾向。例如：學生A可能在解三角函數(shù)的實際問題時表現(xiàn)出色，而學生B則對三角函數(shù)的圖像表示更感興趣。基于這些數(shù)據(jù)，我們可以為每個學生提供個性化的學習路徑。對于學生A，我們可以增加更多涉及實際問題的情境化案例，讓他更好地將數(shù)學應用于實際生活中。而對于學生B，我們可以設計更多與圖像有關的情境，比如：通過游戲化學習展示不同三角函數(shù)的圖像特征。

（二）情境化數(shù)學學習與現(xiàn)實問題結合

傳統(tǒng)的數(shù)學教學往往注重理論與抽象，學生可能難以將數(shù)學知識與實際生活聯(lián)系起來，缺乏對數(shù)學的實際運用能力。通過情境化教學，可以創(chuàng)造豐富多樣的情境，將數(shù)學應用于解決實際問題，激發(fā)學生學習興趣，增強學生的數(shù)學思維和解決實際問題的能力。

情境化教學可以讓學生意識到數(shù)學的實用性。很多學生對數(shù)學的學習產(chǎn)生抵觸情緒，認為數(shù)學只是一種抽象的概念，與日常生活無關。然而，通過將數(shù)學運用到實際問題中，例如在經(jīng)濟、社會、科學等領域中進行建模和分析，學生會發(fā)現(xiàn)數(shù)學在解決實際問題中的重要性和廣泛應用。這種意識將激發(fā)學生對數(shù)學學習的興趣，使他們更加主動地探索和學習數(shù)學知識。

情境化教學能夠培養(yǎng)學生的數(shù)學思維和解決問題的能力。在解決現(xiàn)實問題的過程中，學生需要靈活運用所學的數(shù)學知識，進行建模、計算和推理。這種過程培養(yǎng)了學生的數(shù)學思維，使他們能夠將抽象的數(shù)學概念與實際情境相結合，理解問題的本質，找到解決問題的有效途徑。這種數(shù)學思維的培養(yǎng)將使學生在日常生活中更加善于運用數(shù)學知識，從而更好地應對各種實際問題[4]。

舉例來說，教師可以引導學生進行房貸計算。學生需要了解房貸的基本概念，包括貸款總額、利率、還款期限等，然后通過數(shù)學計算的方式，探討在不同條件下每月應還的貸款金額。通過這個例子，學生不僅學會了計算方法，還能夠理解房貸的實際意義，了解購房的相關知識，將數(shù)學知識應用到日常生活中。

在高中數(shù)學中，向量是一個重要的概念。為了幫助學生理解向量的應用，我們可以利用大數(shù)據(jù)分析，從現(xiàn)實問題中尋找合適的情境。例如：我們可以利用飛行器的飛行數(shù)據(jù)來引入向量的概念。通過實際飛行數(shù)據(jù)，我們可以向學生展示飛機的速度、方向等信息，讓學生明白向量是如何在現(xiàn)實生活中描述物體的運動狀態(tài)的。此外，我們還可以使用大數(shù)據(jù)收集有關天氣預報的信息。這樣，我們可以通過氣象數(shù)據(jù)展示向量的運用，讓學生理解向量是如何幫助預測風速和風向等氣象信息的。

（三）游戲化學習與競爭互動

在基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學中，游戲化學習是另一個有效的策略。游戲化學習通過將數(shù)學學習與游戲元素相結合，創(chuàng)造富有競爭性和趣味性的學習環(huán)境，激發(fā)學生的主動學習興趣，提高學習積極性和主動性。

首先，游戲化學習能夠激發(fā)學生的學習動力。傳統(tǒng)的數(shù)學教學可能讓學生感到枯燥和乏味，學生對于學習數(shù)學可能產(chǎn)生抵觸情緒。而通過游戲化學習，將數(shù)學學習融入有趣的游戲情境中，可以增加學習的趣味性和挑戰(zhàn)性。例如：設計數(shù)學謎題、數(shù)學競賽、數(shù)學角色扮演等游戲形式，讓學生在競爭和互動中體驗到學習的樂趣，激發(fā)他們對數(shù)學學習的熱情。

其次，游戲化學習能夠促進學生的參與和投入。在游戲化學習中，學生通常需要積極參與到游戲活動中，完成各種任務和挑戰(zhàn)。學生在游戲中不僅要運用數(shù)學知識解決問題，還需要思考和合作，增強了學生的團隊意識和合作能力。這種積極參與和投入會促使學生更加專注和認真地學習，提高學習效果和學習質量。

舉例：競賽名稱——“數(shù)學達人挑戰(zhàn)賽”。每月舉行一次數(shù)學競賽，學生可以在競賽中回答一系列有挑戰(zhàn)性的數(shù)學題目。他們的得分將計入排行榜，并能看到自己的排名。平臺會根據(jù)學生的競賽表現(xiàn)和歷史數(shù)據(jù)，推送適合其水平的挑戰(zhàn)題目，確保比賽的公平性和有趣性。平臺通過大數(shù)據(jù)分析學生的學習表現(xiàn)和成績，以及他們在游戲和競賽中的表現(xiàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，平臺可以對每個學生的學習水平和興趣進行個性化分析。平臺將利用這些分析結果，為每個學生推送最適合他們的游戲和競賽。對于進步較快的學生，系統(tǒng)可以提供更具挑戰(zhàn)性的內(nèi)容；對于進度較慢的學生，系統(tǒng)可以提供更加基礎和易于理解的學習資源?？傊?，這一平臺通過大數(shù)據(jù)的支持，提供了情境化的數(shù)學學習體驗，使得學生能夠在有趣的游戲和競賽中掌握數(shù)學知識，激發(fā)學習興趣，增強學習動力，并實現(xiàn)個性化教學的目標。

（四）多媒體教學與視聽互動

多媒體教學利用現(xiàn)代科技手段，將數(shù)學教學內(nèi)容以圖像、聲音、視頻等形式呈現(xiàn)給學生，通過視聽互動的方式激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果和記憶力。

多媒體教學可以增強學習內(nèi)容的生動性和形象性。相比傳統(tǒng)教材中的文字和圖表，多媒體教學可以通過動畫、圖像和視頻等形式將數(shù)學知識形象地展現(xiàn)出來，使抽象的數(shù)學概念更加具體和易于理解。例如：通過動畫演示幾何圖形的變換過程，學生可以直觀地觀察到圖形的變化規(guī)律，加深對幾何變換的理解。

多媒體教學能夠提供豐富多樣的學習資源。借助互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術，教師可以輕松獲取各種數(shù)學學習資源，如數(shù)學教學視頻、在線模擬實驗、交互式學習軟件等。這些資源能夠滿足不同學生的學習需求，幫助學生更好地掌握數(shù)學知識，拓展數(shù)學學習的廣度和深度。

舉例來說，教師可以使用數(shù)學學習軟件，讓學生在虛擬實驗室中進行數(shù)學實驗。比如：學生可以使用虛擬尺子、圓規(guī)等工具，在虛擬平面上進行幾何圖形的構造和操作。這種多媒體教學方法使學生能夠在視覺上直觀地觀察圖形的變化和特點，同時能夠自主探索和實驗，加深對幾何學知識的理解。

另一個例子是教師使用教學視頻進行講解。教學視頻可以將復雜的數(shù)學問題分解為簡單易懂的步驟，通過動態(tài)演示和語音講解，幫助學生更好地理解和掌握數(shù)學知識。例如：教師可以通過視頻演示解決方程的過程，讓學生跟隨步驟進行學習，并在視頻中加入實時解析和提示，幫助學生解決疑惑。

綜上所述，多媒體教學與視聽互動是基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學中的重要策略。通過多媒體教學，學生可以通過視聽方式更加直觀地了解數(shù)學知識，增強學習內(nèi)容的生動性和形象性。同時，多媒體教學能夠提供豐富多樣的學習資源，滿足學生的不同學習需求，促進學生的自主學習和探索。這種策略的應用將使數(shù)學教學更加富有趣味和互動性，為學生打開一扇通向數(shù)學知識的視聽之窗，提高學習效果和學習成就。

結束語

基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐研究通過多個關鍵策略的運用，為數(shù)學教育帶來了積極的影響和深遠的意義。個性化教學通過利用學生學習數(shù)據(jù)，量身定制教學方案，激發(fā)學生學習興趣和主動性。情境化教學將數(shù)學知識與現(xiàn)實問題結合，增加學科的實用性和趣味性，培養(yǎng)學生的解決問題能力。游戲化學習帶來趣味和競爭，激發(fā)學生學習動力和參與度。多媒體教學通過視聽互動，提高學習內(nèi)容的生動性和形象性，增強學生對數(shù)學知識的理解和記憶。這些策略的綜合應用，使得高中數(shù)學教學煥發(fā)新的活力和魅力。學生在情境化的學習環(huán)境中愉悅地學習，通過個性化的教學獲得成功的體驗，提高了學習的滿足感和自信心。教師通過多媒體和游戲化手段，打破了傳統(tǒng)教學的桎梏，更好地引導學生，激發(fā)他們的創(chuàng)造力和學習熱情。而教育研究也因大數(shù)據(jù)技術的應用得到加強，為教育改革提供了更多有益的數(shù)據(jù)支持。綜合來看，基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐是教育的創(chuàng)新和發(fā)展的重要方向。在不斷變化的教育環(huán)境下，持續(xù)探索并應用這些策略，將為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和問題解決能力的未來人才奠定堅實基礎，推動數(shù)學教育邁向更加美好的未來。

參考文獻

[1]盧鳳婷.基于學科核心素養(yǎng)的初中數(shù)學課堂情境創(chuàng)設研究[D].太原：太原師范學院，2023.

[2]田夢.人教B版高中數(shù)學教材問題情境設置及使用現(xiàn)狀調(diào)查研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2023.

[3]刁志瑞.高中數(shù)學教材數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)體現(xiàn)的比較研究[D].上海：華東師范大學，2022.

[4]夏曉波.情境創(chuàng)設在高中數(shù)學教學中的應用研究[D].重慶：西南大學，2022.

本文系2022年福建省電化教育館教育信息技術研究課題“基于大數(shù)據(jù)的高中數(shù)學情境化教學實踐研究”（立項批準號：閩教電館KT2217）主要研究成果。