极课大数据下高中数学学情诊断与教学优化策略

薛 平

(上海市华东师范大学附属周浦中学，201318)

极课大数据是一种集基础教育的学业信息采集和学情追踪反馈于一体的先进教育工具.这种技术主要源于自主研发的图象算法及一些数据模型理论,以数据驱动的方式优化学习过程,以大数据思维提升现有教学流程,实现菜单式个性化的教与学过程.教师通过极课大数据对学生的各类作业及阶段测试进行扫描批阅,从大量数据中获取关键信息,及时掌握学生的学习状况,了解每名学生的薄弱环节项,进行有针对性地分层辅导,实现提高学习质量的目标[1].

一、极课大数据的主要功能

极课教师平台系统具有如下主要功能:(1)查看每次作业、考试的成绩,班级平均分和班级在年级位置等;(2)生成历次作业和考试成绩排名走势图;(3)推送每次作业和测试中的错题,提供试题来源、知识点,作答情况和答案解析等资料下载;(4)设置每周错题重做、错题变式训练的任务;(5)提供学生个人薄弱项分析.学生的这些信息都是教师实施精准教学的重要依据.极课教师可显示班级学生的作业概况,教师可以从中得到如下信息:(1)每题的正确率、做错此题的学生名单;(2)对正确率较低的客观题,学生错选了哪些选项;(3)知识点分析.除此之外,极课大数据系统还可以生成每次作业或考试的成绩报表,有以下几种:(1)班级学情表格;(2)学业水平等级分布图;(3)试题难度、区分度图;(4)成绩分段对比柱状图;(5)年级名次分布图表;(6)年级大小题均分对比表;(7)班级小题作答详情表.认真研究这些数据,教师可以从中发现学生学习的差异和判断现阶段教学效果,从而调整教学重难点,高效落实精准教学.

二、极课大数据下的高中数学学情诊断

教学设计的重要环节之一是学情诊断.传统的学情诊断方法是教师课前对学生发放学案或者访谈.了解基本情况,课堂上在师生互动中获得反馈,课后通过批改作业统计错误情况,粗略估计学生学习上存在的问题,难于准确进行学情诊断,不利于在课堂教学中实施精准教学.极课大数据克服了上述缺点,采集数据快速准确,很方便地保留了每位学生每次作答的信息,记录学生的学习轨迹,有利于教师精准掌握班级和个体学情,更有利于教师分析学生的成长轨迹和行为.

1.获取统计信息,诊断班级学情

在实际教学过程中常常会出现这样的现象:同年级的几个班起始水平差不多,使用同样的教材和教辅资料,但是经过一段时间教学后，有的班级成绩落后,有时甚至差距很大.教师会很疑惑,反思是何时开始出现差距的、差距是如何形成的、落后班级在哪些知识点上存在知识漏洞、如何有效缩小这种差距等问题.为了解决这些问题,就要及时对班级平时的学习状况进行诊断.

针对这些问题,可以利用极课大数据从两个方面诊断学情:一是诊断学生作业.利用极课设计作业单并进行批改扫描,经过大数据统计,了解班级整体和学生个体薄弱知识点,每天动态追踪学生对所学内容的掌握情况,以便及时解决问题.二是诊断考试试卷.使用极课大数据中的“学情追踪”,教师可以很方便地了解某个知识点在班级之间的对比情况,整体分析班级平均分、班级在年级中的排名位置、错误率较高题目、选择题高频错误选项等.

图1为某班阶段性测试的学情概况:班级平均分是70.8，最高分85，优秀率2.3%，及格率88.6%，年级排名第10.从中可以看出平均分略低于年级,及格率与年级持平,但优秀率、最高分都与年级有一定差距,说明该班级缺乏“领头人”.教师应该在班级中寻找3～8个有潜力的学生,树立榜样,提升数学学习兴趣,争做“领头人”.

2.读取错题信息,诊断个体学情

因材施教的基础是对学情进行有效诊断.极课大数据统计所有同学的历次作业、考试情况,记录了所有同学对每个知识点的学习情况,并留下统计数据.

图2为某学生某次考试情况的统计数据.从图2的数据反馈来看,该生个人得分率和班级、年级平均得分率的差异较大,充分反映了该生比较薄弱的知识点是基本不等式求最值、不等式比较大小、集合运算在实际生活中的应用和函数图象与性质的综合等.教师可以从中导出该生所有错题,生成错题本,强化训练易错知识点.必要时,教师还可以进行一对一的个性化辅导、面批等,使学生收获信心和兴趣,真正实现因材施教.

三、极课大数据下教学优化策略

1.获取作业反馈,教案改进动态化

传统教学模式下,教师往往根据教材、教学参考和教辅资料进行备课,设计教案.教多个班级的教师还可以从先上课的班级中得到反馈,改进预设的教案进行后面班级的教学，而只教一个班的教师或者先上课的班级就处于劣势.极课大数据可消除这种劣势:它将当前学生的作业或者考试题作答情况与往届学生作答情况进行对比(如图3,深蓝色表示应届,浅蓝色表示往届).教师通过知识点分析雷达图,了解到由一元二次不等式解集求参数、充要条件的判断、集合的表示法等知识点的掌握已经超过往届学生的水平,而集合新定义题型、不等式的其他综合问题、函数模型在生活中的应用是历届学生的共同学习的难点.教师可根据上述数据,调整预设内容,补充完善例题、习题,优化教学方案;在每周的备课组会议上讨论研究上述问题,适时调整课程计划,以促进年级学科质量向着更优的方向发展.

2.借助题库功能,课堂探究生动化

极课题库由平台题库、菁优题库、校本题库和个人题库组成,全国各省市各阶段考试题目都收录在内.它的功能不仅仅可轻松组卷,还提供了全国各省市大多数学校练习测试后的大数据.教师基于这些习题大数据,可创设有趣的情境,设置探究性问题,增加师生间的互动,使课堂生动有趣.

例如，在高中数学教材必修第一册“指数函数小单元”教学中,由极课题库的知识点“指数函数的图象与性质”中选择第37题(图4)创设情境.教师可以导出该题目进行改编:小茗同学放假在家帮助妈妈做家务,偶然发现家用全自动洗衣机每次都漂洗3次,这是为什么呢?于是他查阅资料得知，若用清水漂洗衣服,每次都洗去污垢的75%.若要使衣物存留污垢不超过原来的2%,则洗衣机至少要漂洗几次?课堂上引导学生小组讨论探究,将每个小组计算结果进行展示,最后进行归纳总结.通过学生自主探究,完成将实际生活问题数学化,建立指数函数模型,从中体会指数衰减与指数增长.

3.追踪班级学情,试卷讲评精准化

传统教学中,教师也能通过测试卷的批阅和统计,粗略分析班级情况:班级平均分、优良率等.认真的教师可能还会统计每题的得分率，教师讲评后数据随即丢失.而极课大数据根据教师的批改情况自动进行数据诊断:给出的各班级测试小题分对比统计数据中包含了每题的得分率及年级平均得分率.基于这些数据,教师的教学就更有针对性了.

例如,对某次阶段性测试班级答题情况统计数据(表1)进行试卷分析,从中不难发现.对于选择题,高于年级水平;对于解答题,与年级均分、得分率差距不大;对于填空题,明显落后于年级均分和得分率.因此,此次试卷讲评重点是填空题.教师查阅相关数据时关注做错人数较多的题目,比较每道题目的本班得分情况与年级得分情况,然后进行有针对性地讲解.如表1中填空题的第2,3,6,8,9题得分率明显低于年级的,应重点分析讲解这些题目.教师还可导出极课系统中的学生试卷原卷,将学生试卷上的正确解答和错误解答制作成PPT,和学生一起分析正确解题步骤,错误解答原因,避免下次再出现错误.利用极课大数据在讲评试卷时既可节约错题统计时间，又具有很强的针对性,教师在教学中游刃有余.

表1 成绩报表中年级大小题对比表

4.跟踪学生个案,作业设计个性化教育的意义在于为每位学生找到最佳的成长方式[3].在传统教学形式下,教师要了解学生作业、考试情况只能一张张去翻他们的试卷,工作量比较大，而且有可能看了后面的忘了前面的,所以有可能导致一些学生本身存在很大问题,但容易被老师遗忘[2].而极课大数据可以为学生建立学科个性化档案.教师认真研究个体学情并实施个性化教学,落实分层教学.同时教师可以通过分析某次考试中学生的知识点薄弱项,达到“备学生”的目的.

例如，教师登录“极课教师”-“学情分析”-“学生追踪”中选择连续下降、波动较大或者临界生进行关注,如图5显示建议关注的学生和成绩波动较大的学,查看这些学生做错的题目,并和学生一起诊断做错的原因.试卷讲评结束后,学生除了完成错题本,还可利用极课对错题进行变式训练,巩固与提高薄弱知识点.教师也可根据近几次测试的学情组卷、错题集的相似题设计作业,可选择手阅出卷,批改后再扫描,这样学生作业数据不会缺失.在分析不同学科测试的数据时,教师要因材施教,分析学生的本质,为他们选择最佳成长路线,在学习的要求上略有侧重,真正将教学落到实处.