大數(shù)據(jù)在數(shù)學(xué)教學(xué)中提升學(xué)生核心素養(yǎng)的策略

【摘

要】小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是教育部在新課標(biāo)（2022）中提出和完善的新概念，包含了數(shù)感、量感等多個(gè)維度，加強(qiáng)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)既是新課標(biāo)的要求，又是培養(yǎng)現(xiàn)代化人才的必然。針對該問題，文章提出了提升小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的三種方法，即利用AI技術(shù)創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境，對數(shù)學(xué)邏輯進(jìn)行推演;結(jié)合大數(shù)據(jù)開展個(gè)性化教學(xué);利用小組合作開展線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究。通過這種方式可以幫助學(xué)生深入理解數(shù)學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。【關(guān)鍵詞】小學(xué)數(shù)學(xué);核心素養(yǎng);小組合作;大數(shù)據(jù)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)在數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面展示出巨大的潛力，AI、大數(shù)據(jù)、線上教學(xué)等成為研究的熱門詞匯。小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理思維能力和核心素養(yǎng)的關(guān)鍵階段。然而，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式往往將數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)生活脫節(jié)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和興趣。因此，結(jié)合人工智能技術(shù)創(chuàng)造各種情境，將抽象的數(shù)學(xué)概念與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，成為提升學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的重要方式。一、利用AI技術(shù)創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境，豐富數(shù)學(xué)實(shí)踐AI技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，其對教學(xué)過程的改進(jìn)和學(xué)習(xí)效果的提升起到積極的作用。通過虛擬實(shí)境和虛擬角色，AI技術(shù)可以幫助學(xué)生以更有趣的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。AI技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中提供具體的情境，可以讓學(xué)生在實(shí)踐中理解數(shù)學(xué)知識。通過虛擬世界中的角色扮演或游戲化學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯推理，加深對數(shù)學(xué)知識的理解。例如，在“多邊形的面積”這一知識點(diǎn)學(xué)習(xí)中，就可以借助AI技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)踐。在理論知識學(xué)習(xí)階段，幾何直觀是小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，由此可以借助AI技術(shù)創(chuàng)造虛擬角色，提升學(xué)生幾何學(xué)習(xí)的趣味性。虛擬角色可以扮演數(shù)學(xué)引導(dǎo)者的角色，在學(xué)生學(xué)習(xí)多邊形面積的過程中對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，加強(qiáng)與學(xué)生的互動。例如“多邊形的概念是什么？生活中有哪些多邊形圖形？”等，通過引導(dǎo)與互動幫助學(xué)生理解不同形狀多邊形的特點(diǎn)和計(jì)算方法，解答學(xué)生對面積計(jì)算的疑問，提供實(shí)時(shí)的反饋和指導(dǎo)。在掌握基本的多邊形概念知識后，AI技術(shù)可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)虛擬的多邊形學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以穿戴VR頭盔或使用AR設(shè)備，進(jìn)入一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界不同的虛擬世界。在這個(gè)世界中，學(xué)生可以親身體驗(yàn)不同形狀的多邊形，并且以可視化的方式對多邊形進(jìn)行分割或者拼湊，從而直觀地理解多邊形面積的計(jì)算方法，增加學(xué)習(xí)的趣味性和參與度。在實(shí)踐層面，AI技術(shù)可以模擬實(shí)踐環(huán)境，幫助學(xué)生進(jìn)行多邊形的面積計(jì)算實(shí)踐。AI技術(shù)可以提供可視化工具使學(xué)生直觀地感受多邊形的特征，學(xué)生通過AI技術(shù)獲取實(shí)際世界中的多邊形數(shù)據(jù)，包括建筑物、地圖等。學(xué)生利用AI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，在多邊形數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上進(jìn)行探究和實(shí)踐，通過觀察和比較多邊形的面積，發(fā)現(xiàn)規(guī)律與計(jì)算方法。例如，通過AI技術(shù)對學(xué)校的多邊形建筑特征進(jìn)行提取，創(chuàng)建動態(tài)化的3D模型虛擬場景。學(xué)生可以借助虛擬場景中的坐標(biāo)來記錄3D模型的數(shù)據(jù)，通過拉伸、縮放等形式，直觀地感受多邊形面積的大小變化。通過這樣的實(shí)踐練習(xí)，學(xué)生可以將抽象的面積概念與實(shí)際情境相結(jié)合，提高對多邊形面積的理解和應(yīng)用能力。在作業(yè)層面，針對復(fù)雜的多邊形，學(xué)生可以借助AI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，直觀地感受幾何圖形的空間變化，從而培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。AI技術(shù)為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)工具，可以幫助學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)踐練習(xí)。學(xué)生通過AI助手，可以隨時(shí)提出問題，并獲取即時(shí)的答案和解釋，從而獨(dú)立學(xué)習(xí)和解決問題。在實(shí)踐練習(xí)中，學(xué)生可以根據(jù)自己的進(jìn)展和需求，自主選擇練習(xí)題目，并通過AI助手進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐。AI技術(shù)還可以模擬一位虛擬導(dǎo)師，對學(xué)生的練習(xí)答案進(jìn)行分析，指出出錯(cuò)的地方，并給予針對性地提示和建議，幫助學(xué)生改正錯(cuò)誤和提高解題能力。這樣的反饋和指導(dǎo)可以隨時(shí)給予學(xué)生支持，幫助學(xué)生迅速發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。二、結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行動態(tài)化評價(jià)，制訂針對性教學(xué)方法（一）大數(shù)據(jù)技術(shù)在學(xué)生動態(tài)化評價(jià)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的評價(jià)方式往往只關(guān)注學(xué)生成績，難以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和個(gè)體差異。而動態(tài)化評價(jià)通過對學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，向教育者提供了更準(zhǔn)確、全面的評估和反饋，幫助其及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)與輔導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生的整體發(fā)展。動態(tài)化評價(jià)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動態(tài)變化狀況，既包括對不同學(xué)習(xí)情況學(xué)生的動態(tài)評價(jià)，即優(yōu)生不會永遠(yuǎn)是優(yōu)生，后進(jìn)生也不會一直是后進(jìn)生，二者可以相互轉(zhuǎn)化;也包括對同一學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的評價(jià)，即優(yōu)生不代表全階段的優(yōu)，后進(jìn)生也不代表永遠(yuǎn)止步不前。大數(shù)據(jù)技術(shù)在學(xué)生動態(tài)化評價(jià)中有獨(dú)特的優(yōu)勢，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以收集大量學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、考試成績、學(xué)習(xí)活動等多個(gè)維度的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過學(xué)?；蚪逃脚_采集，存儲在數(shù)據(jù)庫中，并與學(xué)生的個(gè)人信息相鏈接。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)的高效收集、安全存儲和及時(shí)更新，確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。然后，通過強(qiáng)大的算法和分析工具，對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘?；趯W(xué)生數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)聚類、關(guān)聯(lián)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，識別出學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、困難點(diǎn)和潛在需求。同時(shí)，可以將學(xué)生數(shù)據(jù)與各種教育資源和教學(xué)策略相鏈接，生成個(gè)性化的教學(xué)建議和學(xué)習(xí)路徑，為教育者提供精準(zhǔn)的指導(dǎo)和輔助決策。（二）基于動態(tài)化評價(jià)的個(gè)性化教學(xué)在小學(xué)數(shù)學(xué)“三位數(shù)乘兩位數(shù)”的教學(xué)中，教師可以利用大數(shù)據(jù)平臺的系統(tǒng)，收集學(xué)生在三位數(shù)乘兩位數(shù)這一章節(jié)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如作業(yè)成績、考試成績、課堂表現(xiàn)以及動手情況等，并且對各部分的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)賦予一定的權(quán)重，從而綜合判定學(xué)生在這一章節(jié)的學(xué)習(xí)定位。然后，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，揭示學(xué)生在這一章節(jié)的學(xué)習(xí)情況，如掌握程度、常見錯(cuò)誤、難點(diǎn)等。數(shù)據(jù)聚類分析可識別出學(xué)生之間的學(xué)習(xí)差異，以及潛在的學(xué)習(xí)風(fēng)格和特點(diǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，進(jìn)行個(gè)性化評價(jià)。例如，根據(jù)學(xué)生的考試成績和作業(yè)成績，可以確定學(xué)生在三位數(shù)乘兩位數(shù)的乘法中的掌握程度，將學(xué)生分為“掌握較好”“掌握一般”和“有困難”的不同群體。教師根據(jù)個(gè)性化評價(jià)的結(jié)果，針對不同群體的學(xué)生制訂個(gè)性化教學(xué)措施。對掌握程度較好的學(xué)生，可以給予更多的挑戰(zhàn)，提供更復(fù)雜的題目和拓展學(xué)習(xí)資源，如推測三位數(shù)乘三位數(shù)的計(jì)算方法;對掌握一般的學(xué)生，可以提供一對一或小組輔導(dǎo)，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識和解題技巧;對有困難的學(xué)生，可以提供針對性的輔導(dǎo)和補(bǔ)充材料，幫助其克服困難。三、充分利用小組合作的方式，開展線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究（一）線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究的意義線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究的意義在于提供一種創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式，以實(shí)踐探究的方式來發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和問題解決能力。線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究鼓勵(lì)學(xué)生主動參與實(shí)踐活動，并通過探究和解決實(shí)際問題來理解數(shù)學(xué)概念。學(xué)生通過項(xiàng)目探究，可以將數(shù)學(xué)知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，加深對數(shù)學(xué)概念的理解。這種深入理解的學(xué)習(xí)方式可以幫助學(xué)生建立更堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究鼓勵(lì)學(xué)生主動提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)。這樣的學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。實(shí)踐探究可以鍛煉學(xué)生的觀察、推理、分析和判斷能力，培養(yǎng)學(xué)生在面對復(fù)雜問題時(shí)的應(yīng)對能力。另外，在線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究中，學(xué)生往往需要與同伴合作，共同解決問題。這種合作與團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)，能幫助學(xué)生學(xué)會與他人合作和相互交流，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的能力和學(xué)習(xí)責(zé)任感。線上數(shù)學(xué)項(xiàng)目探究可以根據(jù)學(xué)生的興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)機(jī)會。學(xué)生可以選擇符合自己興趣和需求的項(xiàng)目，并根據(jù)自己的進(jìn)展和需求自主學(xué)習(xí)和探究。這樣的個(gè)性化學(xué)習(xí)機(jī)會能夠滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)欲望。（二）線上小組合作項(xiàng)目實(shí)施步驟與策略應(yīng)用能力既是核心素養(yǎng)的重要組成部分，又是數(shù)學(xué)教學(xué)的目的之一。在小學(xué)數(shù)學(xué)“統(tǒng)計(jì)與概率”學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以“超市蔬菜價(jià)格統(tǒng)計(jì)”為主題，以線上小組合作的方式，來開展項(xiàng)目教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)調(diào)研能力。需要明先確項(xiàng)目的目標(biāo)，即了解超市蔬菜的價(jià)格分布、比較不同蔬菜的價(jià)格差異。在此基礎(chǔ)上，確定小組成員的角色分工和任務(wù)分配。分配一個(gè)小組成員負(fù)責(zé)收集超市蔬菜價(jià)格的數(shù)據(jù)，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)整理和分析，還有一個(gè)負(fù)責(zé)制作統(tǒng)計(jì)圖表。同時(shí)，學(xué)生使用在線平臺或調(diào)查問卷的形式收集超市蔬菜價(jià)格數(shù)據(jù)。選擇一段時(shí)間內(nèi)的不同蔬菜的價(jià)格，包括每日或每周收集價(jià)格等，確保數(shù)據(jù)收集的廣度和深度。利用統(tǒng)計(jì)與概率的知識對收集到的蔬菜價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算平均價(jià)格、中位數(shù)價(jià)格、價(jià)格范圍等指標(biāo)，并制作統(tǒng)計(jì)圖表展示各種蔬菜的價(jià)格分布情況。小組成員一起討論數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，比較不同蔬菜的價(jià)格差異，探索其中的規(guī)律和現(xiàn)象，并推斷影響價(jià)格的因素，分析生活中買菜是否存在“最佳時(shí)機(jī)”。小組成員將統(tǒng)計(jì)的結(jié)果以文字、圖片、表格、演示文稿等形式進(jìn)行呈現(xiàn)，并在線上平臺上分享給其他小組。小組成員還可以對整個(gè)統(tǒng)計(jì)過程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和收獲，并提出改進(jìn)的建議。學(xué)生在分享交流中相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。四、搜集教學(xué)資源，拓展學(xué)生眼界（一）借助互聯(lián)網(wǎng)豐富教學(xué)資源種類互聯(lián)網(wǎng)上有許多學(xué)習(xí)資源能為學(xué)生提供互動性和個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這些資源包括各種數(shù)學(xué)概念的解釋、演示和練習(xí)，以及數(shù)學(xué)游戲、動畫和視頻等形式的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生可以通過觀看視頻來理解數(shù)學(xué)概念。這些視頻可以使抽象的數(shù)學(xué)知識更加生動和可視化，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；ヂ?lián)網(wǎng)上有多個(gè)數(shù)學(xué)問題解答平臺，學(xué)生可以在這些平臺上提問并獲得解答。通過與其他學(xué)生和數(shù)學(xué)專家的交流，學(xué)生可以加深對數(shù)學(xué)問題的理解，并得到針對性地反饋和指導(dǎo)?；ヂ?lián)網(wǎng)上的虛擬實(shí)驗(yàn)和模擬工具可以幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)踐和探索。這些工具可以模擬數(shù)學(xué)問題的情境，幫助學(xué)生直觀地理解數(shù)學(xué)概念和原理。學(xué)生使用在線互動練習(xí)和評估工具可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和自我評估。這些工具按照不同學(xué)習(xí)目標(biāo)和難度級別提供題目，并即時(shí)給予學(xué)生反饋和正確答案，幫助學(xué)生鞏固和提高數(shù)學(xué)技能。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的需求，選擇合適的互聯(lián)網(wǎng)資源，創(chuàng)造積極的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí)，教師也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生正確使用互聯(lián)網(wǎng)資源，培養(yǎng)良好的信息獲取和評估能力，確保學(xué)生從中獲取準(zhǔn)確和可靠的數(shù)學(xué)知識。（二）挖掘身邊的教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)敏銳性在生活中有著豐富的數(shù)學(xué)資源，教師可以將日常生活中的數(shù)學(xué)問題引入課堂，例如讓學(xué)生觀察和記錄周圍的幾何形狀、測量物體的長度和重量等。通過引導(dǎo)學(xué)生分析和解決這些問題，培養(yǎng)其敏銳的數(shù)學(xué)觀察能力。利用數(shù)學(xué)游戲和競賽，激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)問題的興趣。這些活動可以提供實(shí)際而具體的問題，要求學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來解決，并在游戲和競賽中享受數(shù)學(xué)的樂趣。教師還可以組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地考察，例如數(shù)學(xué)園游會、數(shù)學(xué)探索活動等。學(xué)生可以在實(shí)際場景中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，通過觀察、測量和分析來解決問題，培養(yǎng)觀察力和數(shù)學(xué)思維能力。學(xué)校可以邀請身邊的數(shù)學(xué)專家或相關(guān)行業(yè)的從業(yè)人員來給學(xué)生講解數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用和意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并了解數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。同時(shí)還可鼓勵(lì)學(xué)生在班級中進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，共同解決數(shù)學(xué)問題。通過交流