于健
江苏省南京市金陵中学 210005
摘要：随着大数据时代的到来，将大数据分析应用于数学课堂教学是一种全新的尝试.本文简要分析了大数据分析的概念，从不同方面对如何优化大数据视域下的课堂教学进行了较为详细的探讨.希望通过本文的分析研究，能够为更好地进行数学课堂教学，提供一些有益的借鉴与参考.
关键词：大数据分析；数学课堂；教学优化
如今，我们已经进入到了一个“数据驱动学校、分析改革教育”的大数据时代，大数据正影响着传统教育与传统教学，未来大数据必将改变传统教育的面貌.随着大数据时代的到来，大数据分析也相应地产生.因而，研究大数据分析视域下的高中数学课堂教学优化具有较为重要的理论意义和现实意义.
1大数据分析的概念
1.1大数据的概念.有不少国内外学者选择从宏观角度理解和研究大数据，其对于大数据的概念做了以下定义，即需要新处理模式才可以具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产，大数据具有4V特点，分别是Volume（数据量大）、Velocity（实时性强）、Variety（种类多样）、Veracity（真实性），另外还有一部分学者认为应当再加两个V，即Value（价值）和Visualization（可视化）.
1.2大数据分析的概念.所谓大数据分析，即对规模巨大、数量庞大的数据进行分析.其具有四个非常显著的特征：数据量大；速度很快；种类繁多；真实性强.而大数据分析的目的就是要通过对历史数据的分析和挖掘，科学总结与发现其中蕴藏的规律和模式，并结合源源不断的动态流式数据去预测事物未来的发展趋势.
2大数据分析视域下的数学课堂教学优化
2.1大数据分析下的教师角色优化
2.1.1由“导师”向“学友”转变
传统的“导师型”教育犹如填鸭式培养，将学生们限定在导师所研究的领域，而导师又很高位地要求他的学生，规定学生按照既定的模式进行学习，没有充当“学友、书童”的勇气，不能与学生共建课堂，一起学习，一起成长．因此，大数据时代，不仅要求教师是好“导师”，还要求教师是学生的“好朋友”，深入学生学习，捕捉学生心灵，了解他们的学习状况，弄懂他们的求学需求，真正成为学生学习的“小伙伴”，生活的“好帮手”，与学生共拼搏、同进退．只有深入了解学生、帮助学生，才能探寻出最适宜学生学习和发展的方案．所以，大数据的教育是将以“教师为中心”的教学转化为以“学生为中心”的教学，改掉传统的教师、教材、教学三中心，实现师生角色互换，让教师真正从“演员型”转变为“配角型”，真正实现亦师亦友的教学．
2.1.2由“知识”向“服务”转变
在大数据时代的课堂，教师或许充当着教育教学信息交换的角色，在整个信息交换、互动、交流、互通过程中，教师不再是知识的“权威”，知识正误的“裁判”，而是知识交付的助手、信息流通的管道．这就要求教师必须不断更新教育理念，与时俱进，改掉“给学生一碗水，自己必须要有一桶水的思想”，而倡导教授学生饮水的方式．大数据时代，不再一味强调教师需要学富五车，而提倡教师跟上时代步伐，做一位“生生不息、豪情奔放”的领路者，不断更换自我血液，改掉陈旧观念，引导学生自我学习，“挖掘”自身潜力，积极主动探求知识甘露，遨游于知识海洋．
2.1.3由“教书匠”向“创新者”转变
大数据时代的教育，正如比尔·盖茨所说：“五年以后，你将可以在网上免费获取世界上最好的课程，而且这些课程比任何一个单独的大学提供的课程都要好．”是的，如今大量的在线教育平台、慕课、公开课已经让线上学习成为知识获得的主战场．未来学校的围墙将被打破，学生可以学习世界上任何一所大学、任何一门课程资源，可以实现跨空间、跨时间随时随地学习．因此，教师的教书任务将会被弱化，更多的是培养学生的创新思维和创新能力，并且学生的学习行为将被存储，而存储的这些数据又将更有利于后期学生学习行为的改进和提升．教师也不再根据自我经验来分析掌握教学、点评学生，而是通过整合后的学习行为数据全方位地了解学生的学习，探析学生的学习规律，做出最准确、最真实的学业水平检测．教育家魏忠指出：“信息技术解放了一些具有创新精神的老师，使他们抛弃了大量重复的劳动而将精力集中在教育教学创新工作上，这就是技术的解放力量”．
2.2大数据分析下的教师教学方式优化
以往的高中数学课堂活动中，教师大多采取灌输式或者讲解式的教学方式，科学技术应用不足，学生缺少课堂参与积极性.借助大数据技术，可以实现学生合理分层，为高效课堂奠定良好基础，同时，借助大数据技术，以教材内容作为基础，组织学生开展主动学习活动，丰富课堂教学资源，提高课堂教学有效性.例如，苏教版高中数学必修二“空间几何体”的课堂活动中，借助大数据技术展示摄影作品、汽车设计图纸等，通过照相和绘画的空间视觉效果，让学生观察其中的线条和色彩，说一说其中包含的几何知识.在建筑设计中，结合平面图形反映空间几何体的形状和大小，引入新知识内容的思考，通过相应的视觉冲击，帮助学生理解知识内容.如在“空间直线的位置关系”相关概念的学习中，可以借助大数据技术让学生更加直观地观看，树立学生空间观念，借助这样的方式，引导学生对空间几何体内容进行独立思考，结合学生的分析和探究，结合大数据技术分析学生知识学习中的难点和薄弱点，调整课堂方案设计，突破课堂学习的难点，提高课堂教学有效性.
2.3大数据分析下的教师组织教学优化
2.3.1完善分层教学
高中数学分层教学中，学生分层是基础，学生分层的科学性和合理性是分层教学活动开展的有效保障.借助大数据技术可以使得学生分层更加完善和详细，保证学生层次划分得科学合理.以往的学生层次划分中，一般是以学生成绩作为依据，忽视考试次数和成绩数据分析.考试成绩具有偶然性，仅仅依靠成绩分层并不非常合理.大数据背景下，可以对数学成绩进行统计和分析，使得数据统计和分析更加完善，学生的分层更加科学合理.例如，在学生分层的过程中，可以对学生期中考试、期末考试和月考等成绩进行统计，通过加权平均的方式，对每次考试的成绩进行分析，通过学生成绩汇总，保证层次划分更加严密.同时，借助大数据对学生分层中，需要结合学生的知识水平、能力差异等，充分结合学生的实际情况，帮助学生认识自身的优点和不足，为分层教学开展做好准备.再如对于作业或学情测试，根据学生问题解答开展分层性教学，可以对于不同错误知识点的同学进行补偿教学.总之充分利用大数据技术，可以使得学生分层更加科学合理，实现高效数学课堂构建.
2.3．2组织学生进行个性化教学
在大数据的时代背景下，可以为学生提供更多的学习方法和手段，并以信息化的技术手段，对学生的学习特点进行检测与分析，帮助学生加深对自我的了解，从而选择最适合自己的学习方式，通过扬长避短来实现学生的个性化发展.例如，在教学“二项展开式定理”的时候，在传统的教学模式中，教师大多根据大部分学生的学习能力和知识水平，向学生讲解二项展开式定理及应用.但学生之间的个体差异性，导致学生对教学内容在理解程度和接受程度各不相同，理解能力强的学生，可以很快掌握抽象的定理，而理解能力较差的学生，会感到一头雾水，由此可见，统一的教学内容会限制部分学生的发展.为此，教师可以借助互联网等教学工具，将抽象的定理原理，以生动、直观的图像和视频等方式进行展示，引导学生通过自主观察加深对教学内容的理解，同时教师还可以将教学过程录制成简短精悍的微视频上传网络平台，方便学生对不理解的地方进行针对性的学习，进而有效促进学生的个性化发展和全面性提升.
2.3.3组织学生开展互动式教学
时代的进步与发展，对教育教学提出了更高的要求.在传统的高中数学教学中，课堂教学可以称之为教师的“一言堂”，以教师的单向授课为主，师生之间缺乏必要的交流与互动，学生对教学活动的参与度不高.而在大数据背景下的高中数学教学中，教师可以利用电子课件，节省课堂教学中的板书的时间，以直观、形象的教学方式，向学生展示抽象的数学知识，节省课堂教学中的讲解时间，从而可以有更多的时间组织学生进行互动式教学，引导学生通过交流互动与合作探究，寻找更有效的问题解决方法，进一步加强学生的学习效果.例如，在教学“组合数性质”等相关内容的时候，教师可以借助信息技术的教学手段，帮助学生打破传统教学模式的限制，激发学生的学习兴趣和参与积极性，引导学生对某一问题进行合作研究与探讨，通过集思广益寻找更多解决问题的有效方法，在加强学生学习效果的同时，还能够拓展学生的思维能力，使学生在立足于原有知识体系的基础上，构建出新的教学认知.
2.3.4组织学生进行移动式教学
在大数据的时代背景下，传统的教学模式和方法已经不再适用于现代学生的学习与发展，教师需要对其进行全方面的优化与变革.在高中数学教学中，教师可以借助现代化的移动设备和互联网技术等，为学生构建线上教学平台，帮助学生打破传统课堂教学在时间与空间上的限制，使学生能够随时随地、以最便捷的方式获取教学知识，进而有效加强学生的学习效果.
2.4大数据分析下的数学课堂活动方式优化
2.4．1借助大数据技术提高实践应用能力
随着大数据技术的普及，给人们的生活和学习带来便利，数学课堂活动方式同样发生变化，借助大数据技术保证教学方式更加完善，及时了解学生的知识掌握情况，采取多样化的教学方式，优化课堂教学活动，构建高效课堂.在课堂活动完成之后，利用大数据技术跟踪和了解学生的课后复习情况，高中数学知识比较抽象，有利于学生逻辑思维能力培养；利用大数据技术开展分层教学，不断完善课堂教学方式，培养学生数学核心素养，形成良好的学习和应用意识.例如，苏教版高中数学必修五“正弦定理和余弦定理”的课堂活动中，例题：A、B两点之间的距离是2千米，从这两点测量目标C，如果∠CAB=75°，∠CBA=60°，求A、C两点之间的距离.面对这样的例题，借助大数据技术可以了解学生的解题情况，对班级全体学生进行信息采集和分析开展分层性教学.通过对班级整体学生的解题进行分析，了解每个学生对本章节知识的掌握情况，及时采取有效的课堂调整方式，优化课堂教学方案，帮助学生更好地理解正弦定理和余弦定理，并且引导学生利用所学知识解决生活实际问题，锻炼学生的知识应用能力，构建高效数学课堂.
2.4.2学会运用大数据分析和获取数据中的有用信息
在高中数学教学中，教师应注意引导和帮助学生学会运用大数据分析和获取数据中的有用信息，充分调动学生学习数学的积极性和主动性.通过激发学生的学习兴趣，帮助学生提高他们的学习效率，这样既有助于促进学生全面发展，也有助于提升课堂教学的效率.举例来说，教师可以结合高中数学教材内容，大数据分析工具制定教学计划，例如在学习《空间向量》这一章时，教师可以引导学生结合实际生活，充分发挥想象力，对空间向量进行思考，还可以引入与空间向量相关的内容，通过相关数据分析，帮助学生加深对知识的理解.同时带动学生主动思考，积极参与课堂互动.此外，教师还应教学生学会获取数据中的有用信息.以高中数学《统计》这一章为例，在学习《统计》这一章时涉及抽样方法以及总体分布的估计，教师可以在具体教学过程中，引导学生利用大数据对相关数据进行分析，然后从中获取有用的信息，以帮助解题.
2.4.3引入数据挖掘算法，提升数学运算能力.
数学教师除了按照教学大纲要求完成教学任务之外，还要注意在数学课堂中引入数据挖掘算法，注意提升学生的数学运算能力.一方面，数学教师要利用大数据分析工具密切关注学生对所学数学知识的掌握情况；另一方面，还要密切关注学生对于数学运算能力的掌握.引导和帮助学生学会收集数据和使用数据，利用大数据中的数据挖掘算法，培养数学解题能力.对于高中学生而言，数学运算能力是其必须掌握的，数学运算能力是学好数学的前提和基础.因而，数学运算能力非常重要.举例来说，在高中数学的运算中，涉及函数导数、圆锥曲线和向量等计算，而这些计算相对而言又比较复杂，如果在计算过程中出现失误，将导致整个运算结果错误.这就要求学生具备较强的运算能力，在运算过程中保持细心、认真和严谨的态度进行运算.在高中数学教学中，教师要教学生运用不同的数学方法进行解题，让学生学会举一反三.
2.5大数据分析下的评价方式优化
大数据背景下改变学生的学习方式，必须要改变教师对学生的评价方式，新课标要求教师不能以学习成绩作为评价学生的唯一标准，而是更重视对综合能力的培养，重视学生德、智、体、美、劳全面发展.但是以往的评价往往都是教师通过试卷分数评价学生的进步与否，这虽然能获得学生的学习情况，但是不全面.所以新型评价体系需要教师将学生能力放在首要位置，多方位、全角度考察学生学习能力，并通过学生互评、自评和与教师总结的形式，多主体参与评价.同时评价内容也要更加丰富，多角度进行，可以先制定量化评价标准，让学生明确评价内容，然后依照标准进行针对性的评价，从知识点与自身能力培养方面，才具有更完善的认知水准.新课程理念倡导的是动态的、过程的评价，即学生完成学习的过程，在此过程中获得体验，关注被评价者在学习过程中的经历，关注被评价者在不同的层面取得的成绩，换句话说也就是教师应从总结性评价走向过程性评价.因此，在课堂上，应时时观察学生、关注学生，注意学生所作、所说、所思，通过学生外在的表现，运用新课程理念，进行深层次的反思.
3结语
大数据背景下，利用网络平台技术可以统计学生在上课、作业、考试等方面的表现，形成集体个人的数据库，“让数据说话”，科学利用数据进行分层教学和个性化精准教学，从横向和纵向多角度分析、指导学生的学习，“以教促学、以学定教”，最终以改变学生学习方式，培育学生核心素养为目标.作为教育者，在信息化时代，大数据在教育领域中的运用已经是大势所趋，教师只有不断地更新教学理念，顺应时代潮流，才能为今后的教学工作打下良好的基础.
参考文献：
[1]楚文波．大数据背景下的教育教学改革［Ｊ］．教育与教育信息化，２０１５（１１）
[2]孙宽宁.“互联网+”时代教师专业发展的危机与应对［J］.教育研究，2016（06）．
[3]赵林畅，韦煜，肖鹏.浅谈大数据背景下的教育发展特征与趋势［J］.教育研究，2016（10）.
（1）江苏省教育科学“十三五”规划重点自筹课题“自组织视域下高中数学教与学方式改进的行动研究”（编号：B—b/2018/02/90）研究成果之一.
（2）南京市“十三五”教研课题2017年度立项课题(2017NJJK12－L12)“大数据与高中数学教学效益的研究”阶段性研究成果．
(3)南京市教育科学“十三五”规划2018年度立项课题“大数据分析背景下高中数学教与学行为变革的实践研究”（编号：L/2018/235）研究成果之一.