《基于数据分析实现小学数学低年段课堂精准教学的策略研究》开题报告

第一部分：课题研究论证报告

一、课题提出的背景

2018年4月底结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略的任务安排和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》《国家教育事业发展“十三五”规划》《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》《教育信息化“十三五”规划》等文件要求，教育部研究制定了《教育信息化2.0行动计划》。《中共中央国务院关于全面深化新时代教师队伍建设的改革意见》提出 “教师主动适应信息化，人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学。”为适应教育新形势，2018年教育部启动“人工智能助推教师队伍建设试点”（以下简称“试点”）。同年,宁夏被批准为试点省份。2019年1月“宁夏回族自治区人工智能助推教师队伍建设试点启动会”在我市召开，石嘴山市被确定为首批人工智能助推教师队伍建设试点城市。大武口区围绕“推进教育信息化建设，实现义务教育优质均衡发展”的战略，不断增加投入，推进以互联网、大数据、智能终端相融合的“互联网+教育”系统应用。以全新的教学理念，从“学有所教”转向“学有良教”，为学生带来全新的学习方式。

2019年3月，我校被评为大武口区“智慧课堂”试点学校，配备了48台学生机、3台教师机、一台学生平板充电箱、30台纳米黑板、一间录播教室。为一线教师配以专业技术指导、聘请专家进校培训，以校内组织推门课、优质课评比，校外组织观摩课学习为抓手，用不同形式和方法刺激一线教师，2018年设立实验班，2019年设立常态班，逐步改变课堂教学模式。面对低年级学生自控能力弱、好奇心强，教师传统“一刀切”授课模式，学生家庭文化背景各不相同的情况，如何利用现有的教学助手、优学派平板学习软件实现数据收集？选用哪种辅助教学的手机学习APP辅助课前数据收集？如何在课上有效分析收集到的课前学习数据使数学课堂精准教研？如何在课下对课上反馈出的数据进行再整理，这引起了我们的思考。由此，我们团队便以《基于数据分析实现小学数学低年段课堂精准教研的策略研究》为方向进行课题研究。

二、课题研究的目的和意义

1.研究意义。

本课题的研究对象主要是小学数学低年段教师的教。主要优化小学数学低年级数学课堂原有教学模式。旨在利用数据的力量改革小学数学低年段课堂传统的“一刀切”、“一言堂”的课堂教学模式；意在克服小盒作业APP软件以及教学助手教学软件中存在的经济问题、习题量少问题、练习针对性不强的问题、数据收集难的问题以及家长对学习类APP接受问题，为实现课堂教学改革做好铺垫；终在通过研究，形成有效实现的小学数学低年段课堂教学方法与实现小学数学低年级课堂教学改革的策略，利用现有的学习软件和学习APP软件，教师对每课课前进行前置学习，通过每课课前检测的错误率，让数据说话，触摸学生普遍不能理解的知识点，实现学生课前个性化学习；课上教师利用已找到的学生不能理解的知识点，利用合作、探究、交流，汇报等方式，突破一节课的教学重难点，让数据生长，实现课堂的高效学习；课后教师利用学习APP或在线检测形式发布检测试题，形成学生当日学习情况的日报，让数据反馈，找出当日学习的漏洞、不理解知识点，提炼问题信息，针对每一个不同的学习个体，补充课堂教学漏洞；结合学生每日检测学习内容，通过每周五天的学习情况，形成学生每周学习的周报，诊断每位学生的进步与退步情况，主要出错试题，形成错题集，用数据反应学生一周的学习情况，监管课堂教学实施情况；用软件实现课时基础知识、易错知识、拓展知识检测，建立单元复习试题、单元检测试题，形成针对这五类题型的数据，让数据生动，形成学生个性化作业，教师及时查漏补缺，再一次补充课堂教学。

2.研究目的。

1.探索大数据改变小学数学低年段课堂教学模式的策略，促进低年段数学教师利用教学助手、小盒作业，获取“数的运算”这部分内容课前检测错误率较高数据，针对学生普遍存在问题，利用课上合作、学习、交流、总结的学习方法，突破教学重难点，改变教师课堂教学模式。

2.利用教学助手、小盒作业，诊断出学生对某一个知识点存在的疑问，用前置作业或课后检测的准确率为依托，找到不同学生在同一“数的运算”这一知识领域内存在的问题，实现学生个性学习。

三、本课题在国内外同一研究领域的现状与趋势分析

1.国外现状。

国外非常重视这一主题的研究，有技术环境下的实践研究，如云计算技术、虚拟现实技术、数据挖掘技术在教学、网络平台的实践运用。比较具有代表性的有：Wu GZ关于验证教育大数据技术绩效的研究，Li Yao关于新技术的应用开发途径，Wassan J T关于技术挖掘模型的开发，Knewton利用大数据分析来帮助学习设计个性化课程，“希维塔斯学习”（Civitas Learning）利用大数据帮助学生提高成绩，美国大学用大数据来预测学生是否能顺利完成课业，教育测评公司KichUp用大数据标准化测评判断老师成长，中学生利用Linkedln数据选择心中的大学，伊萨卡学院（Ithaca College）利用大数据来择优录取学生，培生集团应用大数据技术全程实时分析学生个体和班级整体的学习进度等，能看出来国外研究更加注重实践应用层面，真实具体地解决相应的问题，在实践中出真知，但对于小学低年级阶段优化数学课堂进行进准教研，却没有太多实例。

2.国内现状。

国内大数据在教育领域的发展现状从2013年起，在国内教育领域掀起了基于大数据技术促进教育改革和创新发展相关研究的热潮。教育领域已有学者探讨了大数据时代背景下教育模式的转变（杨森洪等，2014；郑立海，2015）、学习方式的变革（徐鹏等，2013）等，还有学者探讨了教育领域具有广泛应用价值的大数据技术，比如教育数据挖掘（葛道凯等，2012；Winne et al,2013），南京理工大学利用大数据分析为贫困生充饭卡，电子科大利用大数据寻找校园中最孤独的人等，也有学者探讨了大数据技术在教育中的应用模式和实践案例（杨现民等，2015）。宁夏意打造教育信息化“升级版”。2018年启动实施“教育信息化2.0行动”，探索构建“互联网+”人才培养模式。依托“宁夏教育云”，建设网上同步课堂，开展“一校带多点、一校带多校”专递课堂应用项目建设和网络“名师工作室”建设。全面提升师生信息技术应用能力，用信息技术改造传统教学。石嘴山市教育体育局相继推出“互联网+教育”、搭建市级“人工智能助推教师队伍建设行动试点工作”、组建石嘴山市智能教学教研团队、开展全市在线教学能手评选活动等。大武口区教育体育局继续推出优学派“智慧课堂”、派专业技术指导进校园，大武口区教研室分片区组织连片教研等活动，加快大数据与教育领域的深度融合，我校更是重视这项工作，鼓励一线教师积极参加活动的同时，借助社团活动、聘请专家进校培训，以校内推门课、优质课，校外多观摩多培训为抓手，不断提升教师信息化教学基本功。

四、本课题的创新之处

 1.改变学生课前预习方式。从学习软件和学习APP入手，为学生提供前置学习所需要的微视频、练习题，及时收集前置练习反馈的数据，为教师课堂教学提供便利，首先改变课前预习方法，实现课前预习到位。

2.改变“一刀切”的传统课堂教学模式。将诊断出的问题，利用课堂学习时间，通过学生进行小组合作、学习、交流、互动、总结，开门见山的逐一突破学生学习中的问题，助力教师课堂教学模式的改革，提高课堂实效性，形成学生个性化学习；

3.改变课后练习形式。用已有的学习软件或学习APP为每一位量身定制每日课后练习，分别设立基础知识、易错知识、拓展知识三种类型题型，学生完成后，根据学生准确率形成当日学习日报发送至家长，以供参考。每周根据学生每日课后练习题形成的数据，建立精编课后、精编拓展、区域错题、学习周报发送至学生，以加强巩固所学内容。除此之外，根据单元教学内容，再设立单元复习题、单元检测题，让数据反馈学生真实掌握水平。经过这样的教学模式，横向对比学生差异，补齐差异，纵向将题型分层，使不同的学生在数学上获得不同的发展。更好的利用数据改变教师课堂教学方法。

五、课题研究的理论依据

1.20世纪，心理学家皮亚杰提出建构主义理论，阐明了人类学习过程的认知规律，即学习者可借助他人的帮助实现意义建构。在网络时代的新形势下，王竹立提出了新建构主义理论，将网络视为虚拟知识银行，主张通过与网络建立联系，进行知识的建构与创造。学生进行个性化学习，以个人兴趣和需要为中心构建蛛网式知识结构，学生是学习主体和学习分享者，而教师是学习的共同分享者、示范者和组织者。建构主义及其发展理论都遵循在意义建构过程中学习者的认知主体作用，体现了以学生为中心的宗旨。

2.斯金纳提出的行为主义理论中，主张学习即操作条件作用，以流畅度作为衡量学生学习发展的指标，要求教师掌握塑造和校正学生行为的方法，为学生创设一种环境，尽可能在最大程度上强化学生的适合行为，消除不合适行为。数字化教学环境及移动终端的应用为实时交互提供了条件，使在线测试、问答、讨论、实时交互成为可能，个性化学习成为新的学习趋势。但这种新方式会相对削弱信息管控，造成权威缺失、信息良莠不齐的混乱状态。因此大数据背景下的教学模式改革一方面应满足学生个性化学习需求，向“以学生为中心”转变；另一方面，要充分认识到教师的引导监控及师生间的分享协作作用。 

3、认知主义理论把思维归结为解决问题，二次大战之后，信息时代，以及今天的知识经济时代的来临，更加强调对于人们的信息选择、接受，以及信息编码、存贮、提取与使用过程的研究。

六、完成课题的可行性分析

对于本课题组来讲，开展《大数据下小学数学低年段课堂教学改革的策略与研究》这一市级规划课题研究，基本具备相应的研究条件。现就完成本课题研究的可行性简要分析如下：

1.从研究的基础来看，已具备的软硬件设施及取得的相关研究课例为本课题研究创造了重要条件。在软硬件上，学校购置液晶电视黑板、录播室、48台优学派学生机、3台教师机，聘请了专业的专家进行软件指导，多次组织“互联网+”智慧课堂进行优质课比赛，结合国培教育，将信息化教育渗透到每一位老师的常态课中，鼓励年轻教师创新课堂教育教学。在实践方面，小学数学在我区区市直学校县区均有开展数据化教学，众多小学数学老师拥有很高的研究兴趣，认为大数据在小学数学的教育教学中具有很大的研究价值和研究空间。在近几年的教学能手评选、市级公开课展评等活动中，多位教师利用数据在课堂上实施当堂诊断以达到教学方法的改进和课堂实效性的最大化。另外，我本人在2019年下半年参加了学校组织的优质课活动，取得了不错的成绩，这更激发了我们开展大数据下小学数学低年级教育教学方法改革的信心。

2.从人员配备来讲，本课题组的主要成员都具有较强的专业素养和丰富的教学经验，大都是长期从事小学数学教学、教研的一线教师。从构成来看，既有长期专业从事小学数学教学的年长教师，也有一部分具有很强发展潜质的教学新秀。这样的人员构成，既可以考虑理论联系实际，也有利于研究成果更有针对性、普遍性的指导意义。在这支队伍中，各位老师都是经过严格遴选的，专业素质过硬，研究热情高涨，工作作风扎实，能够脚踏实地，潜心研究，这些都是确保本课题研究能够顺利完成的最为重要的条件。

3.从研究时间来看，整个课题研究时间从2020年3月至2020年12月，约1年时间，分准备阶段、实施阶段、课题总结阶段三个阶段来实施。虽然从总体上来看时间显得不太充裕，但是长期的教学实践和教学思考，已经为我们积累了众多的研究素材和研究思路，明确了研究方向和研究细节，所以，在集中研究的这一年时间里，主要是一个调查、分析、系统加工、理论提升和实践验证的过程。相对来说，时间不算太紧。

4.从资金来源看，主要依靠学校的支持为主，本课题研究得到了单位领导的高度重视，拟充分利用学校内部和校际之间教研、教改活动开展研究，争取学校的支持。

第二部分：课题研究设计报告

一、课题核心概念的界定

数据分析：是用适当的统计分析方法对收集来的大量数据进行分析，提取有用信息和形成结论而对数据加以详细研究和概括总结的过程。这一数据分析可帮助教师做出判断，以便采取适当行动，是数学与计算机科学相结合的产物。

教学模式：是在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序，则突出了教学模式的有序性和可操作性。

教学策略：是教学设计的有机组成部分，在特定教学情境中为完成教学目标和适应学生认知需要而制定的教学程序计划和采取的教学实施措施，如讲授法、讨论法、发现法、指导发现法、自学辅导法等。

精准教学：是通过设计量化的教育测量方法收集数据，表征学生的学习表现，以此为基础支持教师决策。是以教师专业发展为愿景，基于信息技术环境收集多模态数据进行分析和应用，以支持课堂教学改进、教学行为优化的一种教研形态。

二、课题研究的目标及内容

（一）课题研究的目标：

1.通过课题研究，提高教师利用课前数据解决课上重难点的教学业务水平和与数据分析下的教科研能力；

2.通过课题研究，提高学生在“数的运算”这部分领域内前置学习、准确纠错的能力，实现学生个性化学习。

3.通过课题研究，搭建数据下小学数学低年级段优化课堂教学模式的基础理论分析框架，探索一套“数据分析方法”应用在“数的运算”这部分内容中的课堂前置学习教学手段，实现学生动态监控过程；

4.实现精化教学在数据分析下的有效的策略研究。

（二）课题研究的内容：

1.探究教师如何利用优学派、教学助手、小盒作业这类学习软件收集小学低年级段“数的运算”这这一领域中前置学习作业、课上学习、课下复习、单元复习、单元检测的错误率，改变教学方法，突破教学重难点，优化课堂教学模式；

2.探究小学低年段学生如何利用优学派、教学助手、小盒作业这类学习软件学习“数的运算”？通过自学，掌握理解与半理解及不能理解的知识之间的关系，如何让数据反应学生真实的自学水平；

3.探究如何利用优学派、教学助手、小盒作业这类的学习软件搭建数据分析下的小学数学低年段数学课堂教学模式，形成一套针对小学数学低年段“数据分析方法”的结构。

4.探究精准教学在小学数学低年段中有效实施的策略。

三、研究方法

1.案例研究法：系统地收集数据和资料，进行深入地研究，用以探讨某一现象在实际生活环境下的状况。采用实地观察行为，对案例进行厚实的描述和系统的理解，对动态的相互作用过程与所处的情境脉络加以掌握，获得一个比较全面与整体的基于数据分析下小学数学低年段课堂精准教学，为课题研究提供理论支撑。

2.行动研究法：开展针对课题研究的学习、培训、研讨课、交流总结等活动。举行定期的交流研讨活动；进行阶段性总结，开展总结交流活动，总结、提升研究取得的策略。   

3.调查研究法：通过问卷调查的方法对教学中使用优学派、教学助手、小盒作业学习软件的现状进行了解，掌握教师在运用这些学习软件中存在的困惑，分析学生对学习“数的运算”这部分内容中，需要理解和运用哪些知识点的需求。

4.经验总结法：运用经验总结“大数据下小学低年段课堂教学模式改革的策略与研究”的教学方法，提高课堂教学的有效性。重视资料的积累，按研究内容撰写论文、阶段性总结、实验报告等

四、课题实施步骤

本课题预计研究一年时间，分三个阶段完成。

第一阶段：准备阶段（2020年1月——2020年2月）

1.搜集资料，在专家的指引下选定课题。

2.理论学习，搜集资料，为后续研究做好基础。

3.申报立项， 严格按照市级课题申报要求，认真填写申报书，申请立项。

第二阶段：实施阶段（2020年3月---2020年10月）

1.撰写开题报告（2020年3月——2020年4月）。

接到课题立项通知后，课题主持人撰写开题报告。

2.开题论证。课题组邀请市级专家马寿林 ，县级专家张月芳、张惠芳，对本课题进行论证，根据专家提出的建议修改开题报告。

3.明确课题成员的任务和分工，学习课题研究制度，完成实施方案（2020年4月——2020年6月）。

一是组织课题组成员学习常用教学软件及学习APP的培训。组织低年级数学教师参加《小盒作业》学习APP的培训，为收集数据做好准备工作。

二是收集以“数的运算”为主题的《整十数加、减整十数》、《两位数减一位数、整十数》、《有余数的除法》、《整百、整千数加减法》的课例。

三是召开阶段性总结会，针对四节课例形成教学改革策略。 

5. 定期召开实践研究工作会议（2020年7月——2020年8月）。

一是经验交流会。开展调查，课题组成员将这一阶段自己研究的进展情况、发现、困惑进行交流，针对调查中发现的问题寻找解决问题的方法，及时汇总整理从理论到实践再到理论，对下一阶段的工作进行交流、研讨力争达到共识。

二是阶段总结会。深入实践与探索，课题组成员将对自己本阶段研究中的收获、经验进行梳理、分析和研讨，不断反思总结。课题主持人将成员的研究情况进行总结，形成阶段性研究总结。

5.提升和开发教师课堂教学能力（2020年9月——2020年10月）

1.课题组教师按实施计划进行课堂教学实践。

2.课题组成员理论学习，召开课题组成员会议。

3.召开课题研讨会，征集教学设计，教学案例。

4.观看全国优质课一等奖课例及焦点智慧课堂优质课的优秀课例，进行小学低年级数学课堂教学策略的研究分析。

5.阶段成果：主持人撰写课题阶段性总结；收集教学设计、教学案例、教学论文。

第三阶段：总结结题阶段（2020年11月—2020年12月）

（1）整理研究资料。

梳理课题研究期间的资料，将整个过程中的资料进行整理总结，分类进行归档。

（2）主持人撰写结题报告。

结题报告力求全面客观的反映课题研究的过程和结果。

（3）申请结题

做好结题的材料准备，申请结题。

  五、课题的组织管理

（一）课题研究的组织机构　

 1.成立课题研究小组

第一小组：组长  晁学娟  成员：一年级组数学教师

第二小组：组长  王  薇  成员：二年级组数学教师

2.职责：根据课题内容实施方案及相关计划、制度，认真、扎实、有效地开展研究活动，具体以学生前置学习、课后检测、复习巩固、单元检测为主，收集数据；课题研究教学实践；实践、收集、交流、总结、反思、再实践、再交流、再总结、再反思的形式，层层深入，完成课题研究，最终实现大数据环境下小学低年级数学教师教学方法的转变和实现学生个性化学习。

（二）课题研究的人员分工　

乔华：课题主持人，负责撰写专项课题立项申报书、课题开题报告、课题实施方案、课题组成员安排及分工、各阶段的时间安排和任务分配、过程阶段性小结、活动方案的制定，课题中的实践操作部分研究，撰写结题报告。

杜慧娴 ：参与研究二年级“数的运算”全过程，参与课题《有余数的除法》课例的录制、白板课件制作及课堂实践研究，负责资料收集整理。

王薇：参与研究二年级“数的运算”全过程，参与课题《整百、整千数加减法》课例的录制、白板课件制作及课堂实践研究。

晁学娟：参与研究一年级“数的运算”全过程，参与课题《整十数加、减整十数》、《两位数减一位数、整十数》课例的录制、白板课件制作及课堂实践研究。

池立群：参与研究一年级“数的运算”全过程，参与课题《两位数减一位数、整十数》课例的录制、白板课件制作及课堂实践研究。

六、研究保障

1.课题组成员简介。

乔华：课题主持人，一线数学教师，教龄12年，初级职称，现任一年级数学教学工作。2014参加宁夏第四届基础教育教学课题研究 小学数学课堂操作活动有效性的实践与研究获二等奖；2017参加第三届全国小学数学（人教版）课堂教学实录获一等奖；2015-2016参加教育部2015—2016年度“一师一优课、一课一名师”活动获“优课”；2018参加第十九届全区教育教学信息化大奖赛获三等奖；2017《分数的意义》在全区第十三届小学数学优质课暨主题教研成果评比、展示、观摩、研讨活动中获一等奖；2017《三角形的分类》在2015-2016年度全区“一师一优课、一课一名师”活动中获自治区二等奖；2016参加“国培计划（2016）”中西部醒目、幼师国培项目优质成长故事（培训感言）《寒冬中，我温暖前行》获自治区三等奖；2015参加第十六届全区教育教学信息化大奖赛课例评比活动获自治区三等奖；2015参加“2015年中国技能大赛———宁夏地区义务教育阶段教师教学技能竞赛”获自治区三等奖；2015参加“2015年中国技能大赛———宁夏地区义务教育阶段教师教学技能竞赛”获自治区一等奖；2014视频课《搭配（一）》在“国培计划（2013）”——中西部项目、幼师国培项目视频课展评活动获自治区一等奖；2019评为石嘴山市“351人才”培养工程 优秀青年后备人才，对本课题具有一定的研究能力。

王薇：二年级数学教师，教龄6年，初级职称。现任二年级双班数学教学工作，多次参加校内优质课比赛，成绩为一二等奖不等。

晁学娟：一年级数学教师，教龄22年，中级职称。现任一年级双班数学教学工作，2011年参加惠农区优质课比赛获三等奖，2019年评为大武口区优秀公务员，2010年获惠农区优秀教师称号，有着扎实的专业素养与很强的责任心。

杜慧娴：二年级数学教师，教龄6年，初级职称。现任二年级数学教学工作，多次参加校级优质课比赛，成绩为一二等奖不等。

池立群：六年级数学教师，教龄6年，初级职称。现任六年级双班数学教学工作，参加自治区级微课比赛，获一等奖；参加自治区级优质课比赛，获优秀教师指导奖；多次参加校内优质课比赛，成绩均为一等奖。

2.理论支撑上，校内设有教师阅览室，存书丰富，且根据现行教育趋势经常更新内部书刊杂志，为确保课题研究工作顺利实施，提供了有力保障。

3.硬件设施上，学校设有48台学生平板、3台教师平板、1个学生平板充电箱、1间录播教室，为课题进行提供了很好的物质保障。

4.校领导、教科室讲解引领指导课题组开展课题研究。

  七、研究成果预期形式及内容

通过课题组成员共同努力，及时总结分析，形成有针对性的大数据下小学数学低年级段课堂教学模式改革的方法和策略，初步形成正确的课前前测活动、课后巩固检测、单元检测的数据分析应用；形成正确的课上数据反馈，使课堂教学软件与课堂数据反馈有机结合，解决知识难点，形成高效的小学低年级段数学课堂；利用课题组教师汇报课、示范课等形式进行展示，整理形成经验性论文。主要成果形式如下：

1.提交《大数据下小学数学低年级段教育教学改革的策略与研究》课题结题报告。

2.编辑有一定推广价值的小学数学低年段课堂教学改革的教学课件集。

3.收集小学数学低年段数据分析方法研究的优秀案例、反思、论文。

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