如何培养学生数学核心素养中的数据分析能力
作者：首都师范大学数学科学学院 王尚志
《中国教师》总第256期
进入21世纪，社会进步、科学技术和数学发展异常迅速，甚至超出想象，这势必会影响教育，影响基础教育，影响数学教育。20世纪学生应具备的基本能力与21世纪学生应具备的核心素养一致吗？哪些不一致？这是跨世纪的挑战，也是建立基于核心素养的课程体系的背景。
一、正确认识和理解数学核心素养
21世纪，我国确定了“立德树人”“以人为本”的教育改革指导思想，强调以课程为载体落实指导思想，进而以高中课程标准修订为突破，探索、积累经验，逐步推广。“以素养立意课程体系”主要是将培养、提升学生的核心素养（通识）、学科核心素养作为课程基本目标，根据每一个学科的特点，把三维目标通过每一个学科的核心素养加以落实，把课程总目标与学科教育有机结合。
我国数学教育工作者一直在思考：数学教育应留给学生什么？数学核心素养是具有数学基本特征的适应个人终身发展和社会发展需要的人的关键能力与思维品质。不严格地说，数学核心素养不仅包含外显能力，还包含内在思维品质。数学课标修订组提出了六个核心素养：数学抽象、数学推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析，它是五大基本能力的延续和深化。
数学核心素养是数学课程目标的重要的基本组成部分，每个数学核心素养通过“情境与问题”“知识与技能”“思维与表达”“交流与反思”四个方面表现出来，这四个方面也是描述核心素养水平的四个维度。
每一个数学核心素养有自身的独立性，在学习数学的过程中，在发现与提出、分析与解决数学问题和实际问题中，各自在不同的环节发挥不同的作用，但我们更需要强调整体性，六个核心素养是一个有机联系的整体，它们不是两两“不交”的独立素养，而是相互“交着”相互“渗透”的，在直观想象中，蕴含着抽象、推理、模型；在抽象概括中，也离不开直观、推理、模型；在数学建模的过程中，更需要直观、推理、模型交互发挥作用……
数学核心素养不是独立于知识、技能、思想、经验之外的“神秘”概念，综合体现出对数学知识的理解、对数学技能方法的掌握、对数学思想的感悟及对数学活动经验的积累。
二、基于数学核心素养的数学课程体系
基于数学核心素养的数学课程要突出三件事，一是符合数学规律并结构清晰；二是突出数学本质；三是便于转化，转化为数学核心素养。
1.体现选择性的高中数学课程结构
不同的学生拥有不同的特长，会选择不同的发展方向，需要有不同水平的数学核心素养，而数学课程标准为不同发展方向的学生设计了不同的课程。
必修课程为学生发展提供共同基础，是高中毕业考试的内容要求。选修I课程是供学生选择的课程，必修课程和选修I课程是高考的内容要求。选修Ⅱ课程分为ABCDE五类。这些课程为学生确定发展方向提供引导，为学生展示数学才能提供平台，为学生发展数学兴趣提供选择，为大学自主招生提供参考。学生可以根据自己的志向和大学专业的要求选择学习其中的某些课程。
A课程是部分理工类（数学、物理、计算机、精密仪器等）学生可以选择的课程。B课程是经济、社会（数理经济等）和部分理工类（化学、生物、机械等）学生可以选择的课程。C课程是人文类（历史、语言等）学生可以选择的课程。D课程是体育、音乐、美术（艺术）类学生等可以选择的课程。E课程（校本课程）是学校自主开设，供学生自主选择的课程，特别包括大学先修课程（CAP）。
2.体现数学核心素养发展的高中数学内容结构
数学有丰富的研究领域、问题和方法，形成了很多特点鲜明、作用不同的数学分支，但数学又是一个有机整体，拥有清晰的结构，从学习的角度来说，更是如此。只有这样，才能更好地提升、发展学生的数学核心素养。根据高中学习特点和需要，高中数学内容将突出三条贯穿始终的内容主线：函数及应用、几何与代数、统计与概率。数学建模与数学探究是另一条贯穿始终的主线。另外，还应将数学文化渗透在高中课程内容中。抓住这些贯穿始终的主线，才能反复感受到抽象、推理（运算）、模型、直观所起的作用，有效地促进学生数学核心素养的提升和发展。
3.体现数学本质的关键问题和主要概念、定理、模型、思想方法、应用
在整体认识高中数学内容结构和主线的基础上，需要进一步深入思考支撑主线的关键问题和主要概念、定理、模型、思想方法、应用等。以函数主线为例，首先，抓住以下关键问题：整体、全面认识函数概念；深入理解函数性质——整体性质与局部性质；掌握一批基本函数类；把握函数应用；感悟研究函数思想方法；深入理解主要概念、定理、模型、思想方法、应用等，步步深入，逐步提升数学核心素养。
三、基于数学核心素养的数学教学
教什么，如何教？这是教师教学的永恒课题。基于数学核心素养的教师数学教学，首先要更新观念。培养并提升核心素养，不能依赖模仿、记忆，更需要理解、感悟，需要主动、自觉，将“学生为本”的理念与教学实际有机结合。
1.整体把握数学课程
基于数学核心素养的数学教学，整体理解数学课程是基础。高中数学课程是一个有机整体，要整体理解数学课程性质与理念，整体掌握数学课程目标，特别需要整体感悟数学核心素养，整体认识数学课程内容结构—主线—主题—关键概念、定理、模型、思想方法、应用，整体设计与实施教学。在这一过程中，学生会不断感悟、理解抽象、推理、运算、直观的作用，得到新的数学模型，改进思维品质，扩大应用范围，提升关键能力，改善思维品质。
2.主题（单元）教学
基于数学核心素养的数学教学，要求教师能从一节一节的教学中跳出来，以“主题（单元）”作为进行教学的基本教学思考对象。可以以“章”作为单元，如将“三角函数”作为教学设计单元；也可以以数学中的重要主题为教学设计单元，如“距离”或“几何度量关系：距离、角度”等；也可以以数学中通性通法为单元，如“模型与待定系数”等。
这是深度学习的核心，也是深度学习的抓手，也是整体把握数学课程的抓手，可突出本质——数学核心素养，有利于教学方式多样化，把“教”与“学”结合起来，促进学生自主学习；有助于提高数学教师专业水平（数学、教育教学理论、实践），这是数学骨干教师的基本功，不是教教材，而是创造性地使用教材教数学。
3.抓住数学本质
我国著名数学家华罗庚反复强调：能把书读厚，又能把书读薄，读薄就是抓住本质，抓住重点，抓住本质，才能更好地理解和提升数学核心素养。
4.问题引领——发现、提出问题与分析解决问题
在关于数学和数学教育的大讨论中，问及在数学和数学教育中什么最重要时，著名数学家P. Harmous 在一篇总结文章中强调“问题是关键”，数学概念、定理、模型和应用都是在解决问题的过程中总结形成的。在数学课程目标中，特别强调发展学生发现、提出问题与分析解决问题的能力，在基于数学核心素养的教学中，这也是关注的重点。
5.创设合适情境
创设合适情境是基于数学核心素养教学的另一关注点。首先要对“情境需要”有个全面的认识，包括实际情境、科学情境、数学情境、历史情境。情境选择的基本原则是便于理解学习内容和要完成的任务，循序渐进，进而考虑激发学生的兴趣和热情。
6.掌握学情，加强“会学”指导
“授之于鱼，不如授之以渔”是古训，这与学会学习的理念一致，“会学”比“学会”重要。“会学数学”应包括：阅读理解、质疑提问、梳理总结、表达交流。
以“数学阅读理解”为例，需要清楚数学语言由数学自然语言、符号语言、图形语言组成，它的特点是准确、清晰、简洁，数学阅读就要会读“数学普通话”“符号”“图形（表格）”。而数学符号、图形又是一个系统，彼此联系，学生不能很快习惯，需要指导，不能太急。数学教师强调“学法指导”，是一个很好的经验，需要坚持、总结、提升。
四、基于数学核心素养的数学学习
基于数学核心素养的数学学习，应关注以下问题。
1.视野—见识
学习数学需要有开阔视野，了解数学的历史，了解数学的发展，了解数学在社会发展中作用，在美国科学委员会写给美国总统的咨询报告中特别强调：“高科技本质上是数学技术”；了解数学在现实生活中的作用，英国研究理事会的评估报告认为，数学研究对英国经济的贡献约占英国所有工作岗位的10％和GDP增加值总额的16％。对优秀学生，教师应引导他们不满足学到数学知识，得到好成绩，还需要好的见识。见识比知识更重要。
2.做题=数学学习？会学—自主
以做题取代数学学习，这是数学教育中的突出问题。通过做题巩固学习内容，这是学习数学的重要环节，但仅靠做题有很大的局限性。学习数学也需要理解数学概念、定理、应用，需要理解不同内容之间的联系。
做题与做数学是有区别的。做数学，首先要选择问题，进而猜想结论，确定条件，探索解决问题的方法；做题，完全不同，条件和结论是确定的，方法也是学习过的，在锻炼数学素养方面有一定的局限性。
3.积极参与数学建模和数学探究
数学建模是对现实问题进行数学抽象，用数学语言表达问题，用数学知识与方法构建模型解决问题的过程。数学探究是围绕某个具体数学问题，开展自主探究、合作研究，并最终解决数学问题的过程。它们是高中阶段数学课程的重要内容。“数学建模活动”和“数学探究活动”主要以课题研究的形式开展。课题研究过程包括选题、开题、做题、结题四个环节，这是促进学生自主学习的一项重要措施，可以让他们经历解决问题的过程。
4.会交流
在数学学习为主的阶段，交流很重要。听一遍不如看一遍，看一遍不如讲一遍，讲一遍不如写一遍，很有道理。大学研究生授课的主要方式是让学生报告，导师很容易从报告的过程中判断是否真懂，希望中学教师和学生也能借鉴这种方法——交流。
基于数学核心素养的评价是落实的重要措施，尤其是高考评价。如果高考试题、考试等形式不进行改变，这次改革就很难落实。当然，也应循序渐进。数学课标修订组下专门成立了“基于数学核心素养考试命题研究组”，研究需要改进的命题要素和形式。
因此，基于数学核心素养评价的命题，要关注以下要素：（1）命题者要整体把握高中数学课程，围绕内容主线—主题（单元）和关键概念、结论、模型、思想方法、应用展开；（2）突出数学本质；（3）创设合适情境，强调发现、提出和分析、解决问题背景，情境包括实际情境、科学情境、数学情境、历史情境；（4）强调开放性、探究性。
如何在数学教育中提升学生的数学核心素养，是数学教育工作者面临的新课题。一线数学教师是落实本次高中课程标准修订的关键，希望广大教师注重提升自身数学素养，特别是数学核心素养，关注数学内容、数学教学理论、数学教学实践与数学核心素养的有机结合，直面问题，不断探索，为学生营造良好的数学教育。
对于数学素养的解释，到目前为止还没有一个严格的、统一的定义。有人认为“数学素养”是人在先天基础上，受后天环境、数学教育等影响，所获得的数学知识技能、数学思想方法、数学能力、数学观念和数学思维品质等融于身心的一种比较稳定的心理状态。用南开大学顾沛教授的话说：“数学素养”就是把所学的数学知识都排出或忘掉后剩下的东西。 小学生的数学素养包括数感、符号意识、空间观念、统计观念、数学应用意识五种数学意识，数学思维、数学理解、数学交流、解决问题四种数学能力以及数学价值观的发展。 下面我从以下三个方面和大家谈谈我对培养学生数学素养的肤浅认识：一、用数学的视角去认识世界。二、用数学的方式去思考问题。三、用数学的方法解决问题。 首先看第一个方面：用数学的视角去认识世界——数学意识的培养。 什么是“数学意识”呢？举一个例子，假如学生会计算“48÷4”，说明学生具有除法的知识与技能。学生会解“有48个苹果，平均每人分4个苹果，可以分给多少人？”，说明学生具有一定的分析问题、解决问题的能力，但都不能说明学生具有数学意识。而在体育课上，48位学生在跳长绳，教师共准备了4根长绳，由此学生能想到“48÷4”这个算式，这就说明学生具有一定的数学意识了。 （一） 理解数的意义与数的联系，培养数感。 在北京自然博物馆有一块展板：“1983年初在东北地区进行的航行调查表明，在7000平方米的山林中仅发现两只老虎，因此东北虎被列为一级保护动物。”对外经贸大学的小杨认为:一个标准的操场都比7000平方米大。如果在7000平方米的范围里就有两只老虎，那么老虎的数量应该很多，怎么还会因此被列为一级保护动物呢？那为什么那么多的参观者对此说明都熟视无睹，而小杨却能发现其中的问题呢？一方面我认为小杨善于观察、思考，另一方面说明小杨有很好的数感。 “数感”，就是对数的本质的理解和感觉。数的本质是“多与少”或者“大与小”，从而过渡到数的顺序。有关“数感”问题我们可以追溯到动物的感知，比如说—条狗，它可能敢与一匹狼争斗，但如果有两匹狼它就会害怕，如果面对一群狼它就会逃跑。这说明动物也知道“多与少”。在《数：科学的语言》一书中记载了这样一件事：一只乌鸦在一家庄园的望楼顶上建了个鸟巢，庄园主对此很生气，决心杀死这只乌鸦。可是，每当庄园主走进望楼，乌鸦就离巢而去，直到庄园主走出望楼才回巢。庄园主就想了一个办法，他找来—个朋友，两人一起进去，然后走出一人，希望留下一个人去杀乌鸦，但是乌鸦并没有上当回巢。后来又三人进去两人出来，四人进去三人出来，依然如故。直到五人进去四人出来，乌鸦才分辨不清，回巢了。这说明乌鸦关于数的悟性至少可以分辨到4或5。如果人不会数数的话，能辨别到几呢?实验表明，人也只能辨别到4或5。由此可以推断，在数学方面，发明了计数之后，人类才与动物产生了本质的差异。有了“多少”这一概念，人类才能理解“有序”、“后继数”等概念。从l开始，借助“后继数”，便形成了自然数系；通过自然数的四则运算，形成了有理数系；通过有理数的代数运算，最终形成了实数系。所以，“多少”的概念，以及由其自然产生而不是通过运算产生的自然数，才是数学最本质的概念，也是小学数学的根基。因此，培养小学生的“数感”是低学段教学的重点。 其实学生入学前就已经知道了不少数，但那只是他们凭生活经验认识的数，对数他们只是有一种非常“肤浅”的表层认识，我们的任务就是让这些成人看起来非常抽象的数，在孩子的脑子中逐渐丰富起来，富有“数的内涵”。一年级上册第五单元学习11～20各数的认识，本节课的教学重点是，让学生通过动手操作初步认识和数位“个位”、“十位” 和 计数单位“一”、“十”；理解同一数字在不同位置表示不同的数值。一上课我通过猜数游戏引出“11”这个数，然后要求学生把11根小棒摆在桌面上，让别人一眼就能看出是11根。当学生把11根分成10根和1根两部分后，接着让他们把10根捆在一起。这时告诉大家，和同学们一样，数也有自己的位置，并出示数位筒，认识个位和十位。1根小棒表示1个一应放在个位筒里，1捆小棒表示1个十应放在十位筒里。另外，学生通过1个十和10个一的相互转化过程，体会 “数位”“计数单位”概念的实际意义，建立“数位”和“计数单位”的概念。同时，“数位筒”的教学又在不知不觉中对后面“份”的概念的教学起到了非常微妙的作用，从份的概念来分析，把这“10”根小棒捆成1捆，就是把10根小棒看成1份。学完后我问学生当你看到20你想到了什么？刘钰杰说：“我穿20号的鞋子。”刘翔宇说；“20十位上是2，个位上是0。”杜雨萌说：“我有20支新铅笔。”丁中岚说：“20比11大多了。”如果我们不给孩子说的自由，大概就没机会知道孩子心中的数有如此丰富的内涵了。 （二）经历符号化过程，培养符号意识。 英国著名数学家罗素说过：“什
1.利用游戏进行教学数据分析能力是高中生通过学习统计知识而逐渐养成的一种能力，也是高中生应具备的一项基本素养。要想学习好高中数学中的概率统计，高中生需要对概率统计的模板做到熟练掌握，然后慢慢地培养自己的数据分析能力。因为学生都喜欢较为有趣事情，热爱游戏活动，所以数学教师可以利用学生的这一特点，在教学统计知识时，营造一种轻松活泼的课堂学习氛围，让高中生在游戏中进行数据分析，在调动学生积极性的同时，提升学生的数学分析能力。这样一来，不仅能调动学生学习数学的积极性，还能培养学生的数据分析能力。
例如，在教学“随机事件的概率”时，高中数学教师可以在讲完课以后，让学生以游戏的方式进行练习。数学教师可以给出很多典型的随机事件的概率的例题，然后要求学生从左到右再从前到后一条龙式地进行回答，回答对的就坐下，回答错的就会被惩罚擦黑板。这样就可以让学生在回答问题的时候集中注意力，并且提高数据分析的速度。同时学生在观察别人回答问题时也会进行快速分析，从而训练和培养数据分析能力。
2.合理布置学习任务
数据分析是高中生根据题目所提供的信息对给出的问题进行解答，这个过程考查的是高中生的分析能力和推理总结能力。数据分析是得到数学结论的手段之一，需要学生有比较强的观察总结能力，是学好概率统计知识的前提。数据分析能力的培养需要高中生进行不断的练习，学生只有熟练掌握概率统计的知识，才会慢慢地有所感悟，其数据分析能力也会慢慢地提高。因此，高中教师要对概率统计的学习任务进行合理且恰当的布置，争取使所有的学生都可以逐步地提高数据分析能力。
例如，在教学概率统计时，数学教师可以采用“举三反一”的教学方式，就一种题型给学生举三四个例子，让高中生先熟悉概率统计的做题模式，对数据分析有一个初步的了解;然后，让学生根据概率统计知识解决相关的问题。但是要注意，数学教师应该根据每位学生的数学水平合理地布置作业题目，对于学习能力较好的学生，可以布置难度较高的作业;对于学习能力较差的学生，可以布置基础知识练习类的作业。需要注意的是，这些作业应让学生同步完成。数学教师根据学生的知识水平进行恰当的作业布置，有助于所有学生均衡地提高数据分析能力。
3.创设合作教学情境
在实际教学过程中，高中数学教师可以给学生创设适合教学的情境。数据分析就是针对数学数据进行有效并且合理的分析。数学教师可以把学生分成多个小组，让他们一起学习，这样就可以给小组营造良好的氛围。让学生在小组内进行数据分析，可以激发学生的思考，吸引学生的注意力，有利于构建高效的数学课堂。同时，教师在合作教学中，可以培养学生的合作探究能力，提高学生数据处理的能力。因此，数学教师应该在课堂中营造合作的教学情境，调动学生学习的积极性，使学生体会到数学的奥秘和神奇，从而更好地提升学生的数据分析能力。
例如，教学“古典概型”和“几何概型”时，数学教师在讲解完成后，给学生布置了一道与之相关的题目，允许学生在小组内互相交流，并对数据进行整理和收集;同时，要求每名学生参与其中，合理地分配任务，并给学生十分钟的时间。十分钟后，数学教师可以对小组进行提问，来查看他们的完成效果，并对该题目进行讲解。
1.利用游戏进行教学
数据分析能力是高中生通过学习统计知识而逐渐养成的一种能力，也是高中生应具备的一项基本素养。要想学习好高中数学中的概率统计，高中生需要对概率统计的模板做到熟练掌握，然后慢慢地培养自己的数据分析能力。因为学生都喜欢较为有趣事情，热爱游戏活动，所以数学教师可以利用学生的这一特点，在教学统计知识时，营造一种轻松活泼的课堂学习氛围，让高中生在游戏中进行数据分析，在调动学生积极性的同时，提升学生的数学分析能力。这样一来，不仅能调动学生学习数学的积极性，还能培养学生的数据分析能力。
例如，在教学“随机事件的概率”时，高中数学教师可以在讲完课以后，让学生以游戏的方式进行练习。数学教师可以给出很多典型的随机事件的概率的例题，然后要求学生从左到右再从前到后一条龙式地进行回答，回答对的就坐下，回答错的就会被惩罚擦黑板。这样就可以让学生在回答问题的时候集中注意力，并且提高数据分析的速度。同时学生在观察别人回答问题时也会进行快速分析，从而训练和培养数据分析能力。
2.合理布置学习任务
数据分析是高中生根据题目所提供的信息对给出的问题进行解答，这个过程考查的是高中生的分析能力和推理总结能力。数据分析是得到数学结论的手段之一，需要学生有比较强的观察总结能力，是学好概率统计知识的前提。数据分析能力的培养需要高中生进行不断的练习，学生只有熟练掌握概率统计的知识，才会慢慢地有所感悟，其数据分析能力也会慢慢地提高。因此，高中教师要对概率统计的学习任务进行合理且恰当的布置，争取使所有的学生都可以逐步地提高数据分析能力。
例如，在教学概率统计时，数学教师可以采用“举三反一”的教学方式，就一种题型给学生举三四个例子，让高中生先熟悉概率统计的做题模式，对数据分析有一个初步的了解;然后，让学生根据概率统计知识解决相关的问题。但是要注意，数学教师应该根据每位学生的数学水平合理地布置作业题目，对于学习能力较好的学生，可以布置难度较高的作业;对于学习能力较差的学生，可以布置基础知识练习类的作业。需要注意的是，这些作业应让学生同步完成。数学教师根据学生的知识水平进行恰当的作业布置，有助于所有学生均衡地提高数据分析能力。
3.创设合作教学情境
在实际教学过程中，高中数学教师可以给学生创设适合教学的情境。数据分析就是针对数学数据进行有效并且合理的分析。数学教师可以把学生分成多个小组，让他们一起学习，这样就可以给小组营造良好的氛围。让学生在小组内进行数据分析，可以激发学生的思考，吸引学生的注意力，有利于构建高效的数学课堂。同时，教师在合作教学中，可以培养学生的合作探究能力，提高学生数据处理的能力。因此，数学教师应该在课堂中营造合作的教学情境，调动学生学习的积极性，使学生体会到数学的奥秘和神奇，从而更好地提升学生的数据分析能力。
例如，教学“古典概型”和“几何概型”时，数学教师在讲解完成后，给学生布置了一道与之相关的题目，允许学生在小组内互相交流，并对数据进行整理和收集;同时，要求每名学生参与其中，合理地分配任务，并给学生十分钟的时间。十分钟后，数学教师可以对小组进行提问，来查看他们的完成效果，并对该题目进行讲解。
1.利用游戏进行教学
数据分析能力是高中生通过学习统计知识而逐渐养成的一种能力，也是高中生应具备的一项基本素养。要想学习好高中数学中的概率统计，高中生需要对概率统计的模板做到熟练掌握，然后慢慢地培养自己的数据分析能力。因为学生都喜欢较为有趣事情，热爱游戏活动，所以数学教师可以利用学生的这一特点，在教学统计知识时，营造一种轻松活泼的课堂学习氛围，让高中生在游戏中进行数据分析，在调动学生积极性的同时，提升学生的数学分析能力。这样一来，不仅能调动学生学习数学的积极性，还能培养学生的数据分析能力。
例如，在教学“随机事件的概率”时，高中数学教师可以在讲完课以后，让学生以游戏的方式进行练习。数学教师可以给出很多典型的随机事件的概率的例题，然后要求学生从左到右再从前到后一条龙式地进行回答，回答对的就坐下，回答错的就会被惩罚擦黑板。这样就可以让学生在回答问题的时候集中注意力，并且提高数据分析的速度。同时学生在观察别人回答问题时也会进行快速分析，从而训练和培养数据分析能力。
简单分析一下，详情如图所示
小学数学教学如何培养学生核心素养
数学核心素养可以理解为学生学习数学应当达成的有特定意义的综合性能力,核心素养不是指具体的知识与技能,也不是一般意义上的数学能力。核心素养基于数学知识技能,又高于具体的数学知识技能。核心素养反映数学本质与数学思想,是在数学学习过程中形成的,具有综合性、整体性和持久性。数学素养是人们通过数学学习建立起来的认识...
数学教学如何培养学生核心素养
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怎样在初中数学课堂上培养学生的数学素养
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《核心素养导向的课堂教学》导读
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