《基于大数据的高中数学个性化教学研究与实践》

开题报告

苏州市第五中学校 黄骁健

一、课题的核心概念及其界定

1.课题研究的背景：

人类已进入大数据时代，数字、数据、图表充斥着我们的生活，基于数据的决策主导着教育、医疗和政府。“这是一场革命，海量的数据使得各个领域开始了量化进程，无论教育部门、商业部门还是政府，几乎所有领域都将卷入这种进程”，这也是一种价值观、方法论、思维的大变革。谁能率先掌握大数据，谁能对大数据的挖掘更深入、更彻底，谁就能抢占先机，大数据必将成为教育研究者竞相争夺的前沿。随着移动互联、MOOC等技术在教学中的深入应用，每时每刻会产生海量学生学习行为的非结构性数据，这些数据犹如一座金矿，不仅反映了学生的学习兴趣和对知识的掌握程度，还记录了学生的学习轨迹，教师既可以从中提取信息，也可以通过数据挖掘将其转化成更有价值的知识，为教学决策提供重要依据，也为个性化教学的实施提供了海量的资源和重要的技术支持。

2.课题的核心概念：

（1） 大数据：

从技术角度来看，大数据是信息技术革命与人类社会活动的交融所催生的规模巨大、种类繁多、增长极快、潜藏价值的复杂数据;从社会角度来看，大数据是增强交互性、关联性和个性化，创造社会价值，变革人类行为方式的新型驱动力;从哲学角度来看，大数据是通过信息载体贡献数据，经由适当的编码处理，实现事物信息传递和表达的一个过程;从科研角度来看，大数据是以数据考察为基础，结合理论、实验和模拟于一体的新的研究范式。在本课题中，将大数据概括为信息技术高速发展背景下产生的一种数据采集、管理和分析的方式，一个发现和认识事物及其规则的新逻辑，一条改造和变革传统行业领域模式的新途径。

（2） 个性：

教育学意义上的个性，很大一部分接受了心理学的有关观点，心理学上人的个性，由体力、精神力量、思想、情感、意志、性格、情绪等因素组成。我国教育学界对个性的解释大致包括三方面内容，即社会性(道德、品质、世界观)、心理品质(认知、情绪、意志、兴趣、动机、能力、气质、性格等)和生理发育(体魄、精力)。

（3） 个性化教学：

个性化教学是指教师以个性化的教为手段，满足学生个性化的学，并促进个体人格健康发展的教学活动。这里强调个性化教学的三个内涵：(1)个性化教学注重实现教师个性化的教；(2)个性化教学注重满足学生个性化的学；(3)个性化教学注重促进个体人格的健康发展。

（4） 大数据下的个性化教学：

大数据时代的技术和工具，可以使得其他行业中的施行多样化和定制化服务，同样也可以在教育领域大规模地付诸实践：针对学生个体学习情况的大规模教育数据采集成为可能，学习内容将基于动态的数据分析结果加以改变和调整。举例来说，如果学生在学习中对某个知识点的理解存在困难，该难点将得到重复说明并纳入之后的习题集，学生只有正确解答相关习题，才能进入下一阶段的学习；教学安排上将不再拘泥于给定的教科书、预设的科目或课程，也不必以同样的顺序和步调进行，教师和校方不再需要凭借主观判断进行教学策略的制定、教学过程的调整和教学资源的选择，基于大数据的精准分析将指引他们挑选出最有效的、支持进一步完善和私人订制的教学活动；知识的传递将得到个性化处理，能够更好地适应特定的学习环境、个人偏好和学习能力。

（5） 高中数学个性化教学：

高中数学的新课程改革呼唤个性化教学：新课程改革强调个性化学习，由于学生的生活背景和自身思维方式的不同，学生的数学活动应是一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程，要鼓励与提倡解决问题策略的多样化。因此，教学中要尊重学生在解决问题过程中的不同水平，实施个性化教学。

高中数学教育要培养学生的核心素养其中之一就是培养学生获取知识、应用知识的能力，进而激发起学生的创造力和创新精神。而个性化教学能使学生素质获得全面发展。数学创新能力是数学的观察、处理、解决问题的能力，是灵活运用各种数学方法(归纳与演绎、收敛与发散、直觉与逻辑)的能力，是各种数学能力综合运用的结果。而数学个性化教学的实施正是促进学生创新能力培养的一个良好途径。

在教学过程中，个性化的教学理念促使教师密切注意学生的学习积极性，创造成功教育的氛围，使学生获得自由积极思考而带来的快乐，营造使学生不断取得思考成功的环境，巩固学生学习数学的兴趣和继续前进的信心，从而形成良性循环，激发创新动力。

本课题“基于大数据的高中数学个性化教学的研究与实践”是指，在大数据时代，我们可以借助于大数据技术和软件工具，借助大数据平台，为不同层次的学生制定不同的适合学生的教学内容和教学方法；借助于大数据平台的分析，能够客观的而不是通过主观臆断去制定教学计划，能够客观的分析学生学习上的难点和易错点，从而调整我们的教学重点；借助大数据分析，私人订制学生的学习活动，制定更适合学生的作业练习等。

二、国内外同一研究领域现状与研究的价值

1. 国内外研究现状：

进入21世纪后，世界各国的教育改革都提倡针对学生个体差异实施个性化的教育，个性化教育理念是教育本质和终极目标的体现，是人类长期以来不懈追求的理想教育形态。迄今为止，人们为了个性化教育的实现付出了诸多努力，并且在教学环境、教学方式、课堂组织形式、教学辅助工具等方面做出了巨大的改变:学校建筑注重布局的合理性和实用性，力求满足教学需要；教学过程中更加尊重学生的自主意识，师生关系融洽、课堂气氛和谐;更多有明确责任分工的合作学习安排，激励自主学习；推动教育信息化进程，积极引入数字化教学设备和工具。

在国内，一些教学实验研究从80年代初至今，已经创造出了丰富多彩、多种多样的个性化教学模式。如杭州市天长小学与杭州大学教育系合作开展的“小学生最优发展综合实验”、杭州市十一中学与杭州大学教育系合作开展的“促进初中学生个性优化发展综合实验”、黎世法教师主持的“异步教育实验”、上海市教育科学研究所“初中学习困难学生教育的研究”课程组开展的“分层递进教学实验”、上海建平中学的“学生个性发展综合实验研究”、上海晋元中学开展的“选择教育的研究与探索”、山东烟台市教科院主持开展的“学科课程异步教学实验与研究”等等。

2. 本课题研究的价值：

通过知网查询，发现有关“个性化教学”的论文非常多，但是有关“高中数学个性化教学”的查询结果只有50个，而其中将“高中数学个性化教学”与“大数据”相结合的查询结果几乎没有，可见目前对这一课题的研究还在探索阶段。但是随着教育改革的深入开展，高中数学教学越来越要求“个性化”，而且高中数学的教学必然会和大数据会结合的越来越紧密，因此本课题也就有很大的研究价值。

（1）有利于尊重学生的个性化和差异化，使每一个学生都能得到相应的发展；

（2）有利于注重学生的主体性，激励学生自主学习，从而提升教学的有效性；

（3）有利于推动教师自身素质的提升；

三、研究的目标、内容与重点

1. 研究目标：

本课题的总体目标是以大数据为基础，分析构建高中数学个性化教学的教学模式的可行性和如何利用大数据在实际的高中数学教学中实施个性化教学。

具体目标包括：

（1） 探索研究大数据下高中数学个性化教学的可行性；

（2） 研究并确立高中数学个性化教学的实施原则与策略；

（3） 探究利用大数据分析进行高中数学的个性化教学的各类方法；

（4） 对以大数据分析为基础的高中数学个性化教学给出建议与思考。

2. 研究内容：

（1） 高中数学个性化教学的理论研究；

（2） 探索利用大数据分析进行高中数学试卷讲评课的个性化教学；

（3） 探索利用大数据分析进行高中数学习题课的个性化教学；

（4） 探索利用大数据分析进行高中数学作业的个性化定制；

（5） 探索利用大数据分析进行高中数学教学内容的个性化定制。

四、研究的思路、过程与方法

1．研究思路：

   本课题研究思路定为两条研究主线，即理论与实践、部分与整体。

     （1）理论与实践：在核心概念界定的基础上，从课程、课堂、教师、学生等多方面进行实践研究，总结提升并发现规律。

    （2）部分与整体：从部分学生群体的小范围样本研究，扩展到年级甚至学校大范围的整体研究，从高中数学教学的试卷讲评课，习题课，新授课的各个环节入手，充分利用各种软件进行大数据分析，探索个性化教学实施的可行性和实施的方式。

2、研究过程：

（1）课题申报、论证阶段（2016.10-2017.4）

完成课题的申请报告书，进行网上申报，经专家组审查批准后，立项，开始课题论证实施。

（2）课题研究准备阶段（2017.4-2017.5）

组织队伍，收集资料信息，确立研究方向，制定研究方案，布置研究任务， 召开课题开题会。

（3）课题研究实施阶段（2017.5-2020.1）

A．按照课题要求，明确子课题，分阶段、全方位进行探索和实践研究，形成各阶段研究成果。  

B．召开课题鉴定和评审会，汇报课题研究结果。

C．召开课题成果发表会，全面展示研究成果。

（4）课题结题阶段（2020.1-2020.4）

A．收集、整理子课题结题报告。

B．撰写总课题结题报告。

C．总课题结题大会。

D．经验成果在教学实践中推广应用

3、研究方法：

（1）文献研究法：搜集、整理和借鉴国内外与数学个性化教学以及与大数据相关的教育教学理论，为课题研究提供可靠的理论依据。

（2）调查研究法：分析、了解“我校数学个性化教学的现状及其影响因素”和“目前学校利用大数据分析辅助教学的现状”，为研究提供充分的依据。

（3）案例分析法：将实际研究过程中发现的典型问题作为案例，总结提炼有意义、有价值的针对性策略，为研究的进一步深化提供决策保障。

（4）行动研究法：根据课题的具体研究目标和内容，选择有效实施路径，在行动中反思，在反思中调整，在调整中前行，保证课题研究目标的实现。

（5）实验研究法：就研究中的具体问题，根据一定的理论或假设进行有计划的实践，从而得出一定的科学性结论，并以此作为研究的行动指南。

五、主要观点与可能的创新之处

1、主要观点

①大数据时代个性化教学的可行性：

在大数据时代，可以利用教育分析的相关技术从技术层面来量化教学行为、学习行为，经过大数据处理可以找到学生各种行为之问，以及学生学习状况与教学过程之问的内在联系，教师可以据此作出有针对性的教学决策及施教方案。这样的教学不再是单纯围绕课程内容进行，而是考虑学生的个体差异，提高学生的参与性和自主性，使得个性化教育成为可能。

②高中数学个性化教学的教学内容及重点难点设计：

基于大数据分析，在已有的学生学习行为的相关数据中发现有用的行为模式，围绕这些行为模式和个性化学习理论，对高中数学的教学内容进行深入研究和设计，以学生为中心，培养学生自主学习能力、独立思考能力，提高学生学习成就感。

在教学过程中，采集学生学习行为的数据，并结合每个教学单元对学生进行学习过程的行为分析。通过这些分析，不仅可以促使学生发现学习过程中存在的问题，提高学习效率，还可以帮助教师及时调整教学进度和教学重点，提高教学内容的针对性，使教学内容更适合学生，从而提升教学的有效性。

③高中数学个性化教学的实施手段与方式：

为了实现个性化教学，培养学生能力，不能只依靠课堂上单一的教学课件，需要综合利用多种教学方法与教学手段，如互动式教学、研究性教学、实践性教学及群体反思性教学等。

2、可能的创新之处：

通过对高中数学个性化教学的理论学习与实践，形成一系列基于大数据分析下的个性化教学案例以及具有强烈针对性的微视频微课程，以及对高中数学个性化教学的思考和建议。

六、预期研究成果

七、完成研究任务的可行性分析

1．主持人及核心成员的科研能力:

本课题主持人为教育硕士，获苏州大市“教育技术应用能手”荣誉称号，获大市教育技术教学设计高中数学二等奖，评优课二等奖，十佳网络团队一等奖等荣誉，发表获奖论文数篇，参与多个省市级课题，对大数据及个性化教育有较强的研究能力和研究热情。核心成员有教研组长，市学科带头人，高级教师，硕士研究生，教育硕士等，均为年富力强，奋战在教学第一线的一线教师，有丰富的教学经验，同时又乐于接受新鲜事物，有很高的研究热情、丰富的研究经验和较强的研究能力。

2．课题研究的前期准备:

本课题做了大量的前期准备工作。在文献收集方面，我们在中国期刊全文数据库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库进行了跨库搜索，以“大数据”，“个性化教学”搜索其主要文献，目前，课题组正在对这些文献进行归类和整理。

3．课题研究的保障条件:

本课题由学校教科室统一管理，教科室承担过各级各类课题申报、管理、协调、汇编等工作，有能力保证课题研究的顺利进行。学校建立健全了教育科研的管理和激励机制，从体制、机制、制度、物质、精神奖励等方面支持教师的教育科研，鼓励教师在研究过程中形成自己的研究成果并产生积极的影响。