运用“5G”技术培养中职生的数学核心素养初探
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作者:赵清
[摘 要] 中职生数学成绩普遍不太理想，数学核心素养不高已经成为不容忽视的难题，传统的教学模式很难在短时间内提升他们的数学核心素养，从“5G”时代下高科技产物的应用着手，探究“5G”技术对培养中职生数学核心素养的帮助。
[关 键 词] “5G”;中职生;数学;核心素养
[中图分类号] G715 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）24-0190-02
由于综合性的原因导致中职在校生数学核心素养普遍不高，如何提高中职生数学核心素养成为中职教育的必要课题，随着“5G”技术的发展和成熟，新时代下如何运用高科技解决现实中的问题成为我们必须思考的课题，那么“5G”与中职教学到底有何关系呢？
一、“5G”时代的到来
要想探究如何运用“5G”技术培养中职在校生数学学科的核心素养，我们要搞懂什么是“5G”技术以及“5G”技术的应用和它能给我们带来什么。21世纪前20年，科学技术突飞猛进，社会已经完全进入互联网时代;2019年初，一个令人振奋的劲爆消息传来，“5G”技术已经趋于成熟，并初步运用到了多个国家级项目内中。
（一）“5G”技术
百度百科中对“5G”的释义为：“5G”网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数10Gb，比4G网络的传输速度快数百倍。举例来说，一部1G的电影可在3秒之内下载完成。由此可见，“5G”的核心：一个字“快”，给用户带来更快更高的带宽速率，具有可靠更低的时延，还有就是网络容量大，可实现海量机器类通信网络连接，使万物智慧互联成为可能。比如，“5G”鹰眼业务、“5G+VR”直播应急指挥/直播业务、“5G+无人机”巡检业务、“5G+AR”个性化辅助讲解业务、“5G+AI”分享社交业务、“5G+传感器”的环境参数采集业务等。
为了增强用户体验，如，现有的“VR”技术，这种技术能够创新和体验虚拟世界的计算机仿真技术，利用计算机图形技术、仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术生成一种交互式的三维或多维信息动态视景，通过网络传输，其实体行为的仿真系统能够使用户身临其境，沉浸到所属环境之中，且具有与环境完善的交互作用能力。
（二）“5G”技术的应用
目前，“5G”技术已经初步应用到一些国家级的项目中，例如中国联通为雄安新区所准备的“5G+”全域智慧旅游项目以及为冬奥会所做的“联通5G，赋能智慧冬奥”项目，无不是将“5G”技术传播速度快、体验性强的特点充分发挥和展现出来，尤其是在雄安新区智慧旅游项目中更是针对学校、机关，无法大批量组织人员到达现场时，可以通过远程方式进行沉浸式体验，学习景区相关历史和红色教育。
二、数学核心素养
要想探究如何运用“5G”技术培养中职在校生数学学科的核心素养，我们要搞懂什么是数学学科的核心素养。
（一）数学核心素养概述
数学核心素养是指学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的数学思维品质与关键能力。
1.数学抽象：舍去事物的一切物理属性，得到数学研究对象的思维过程。简而言之：“去具象，变符号。”因此，中职生不仅要学习已有的抽象形成的数学知识，还要学习抽象概括为知识的方法。
2.逻辑推理：从一些事实和命题出发，依据逻辑规则推出一个命题的思维过程。简而言之：“归纳、类比和演绎、推理。”
3.数学建模：根据实际问题来建立数学模型，对数学模型进行求解，然后根据结果去解决实际问题。换言之：“发现并提出问题、分析问题、构建模型，求解结论，验证结果并改进模型，最终解决实际问题。”数学建模是数学应用的重要形式，是解决问题的基本手段和推动数学进步和发展的原始动力。
4.直观想象：用几何构建形与数的关系，体现了数形结合的重要思想，是培养创新思维的基础和基本要素。
5.数学运算：数学运算是取得数学结果的主要手段，是逻辑推理素养中演绎和推理的一种形式，更是数学活动的基本形式。同時数学运算还是计算机解决问题的基础和实现人工智能的根本和先决条件。
6.数据分析：数据分析是数学与计算机科学相结合的产物，是现代人工智能的基础，也就是说，人工智能是大数据分析的输出和产物。
（二）中职生数学核心素养调研
职业教育是我国现阶段教育体系中一个较为特殊的类型，与普通高中相比，生源同为初中生的中职院校，在生源质量上可能要相差很多。虽然近年来国家加大了对职业教育的扶持力度，但是受到家长传统思想的灌输和当前社会就业特点的影响，质量较好的生源大多选择普通高中就读，这也就导致职业中学在校生的文化素养普遍低于普通高中在校生，在数学这一专业学科尤甚。
经调研，我校机械专业在2018年共招三年制、五年制学生共95人，生源为当地应届初中毕业生，中考总分平均分322分，普高最低录取分数线为495分。其中中考数学总分150分，数学平均成绩43分，由此可见，2018级我校机械专业学生的数学核心素养偏低，其在数学建模和运算、抽象思维、逻辑推理以及数据分析等方面基础薄弱，这也一定程度上反映出当年中职生数学教育水平的现状，究其原因，是综合情况造成的。逝者已去，无法再从过去帮助学生提高，那就要从中职教学中下大力气，提高学生的数学核心素养。 三、“5G”技术培养中职生数学核心素养初探
（一）“5G”技术与数学核心素养的关系
前文提到：（1）数学运算是计算机解决问题的基础和实现人工智能的根本和先决条件;（2）人工智能是大数据分析的输出和产物。那么，“5G”技术恰恰就是通过快速的大数据、云计算进而实现早期人工智能的产物，既然如此，利用“5G”技术反哺数学教学，让其成为辅助数学教学和学科发展的手段也成为未来数学教育中的一种发展趋势。
（二）“5G”技术之于数学核心素养的重要性
既然“5G”技术可以作为辅助数学教学和学科发展的手段，那么，如何利用“5G”技术让基础薄弱的中职生的数学核心素养在短时间内有所提升是值得研讨的一个话题。笔者就自身对“5G”时代浅显的理解试着研究如何提高中职生的数学核心素养。
1.利用“5G”技术打造学习平台，提高数学教学效果
前文提到“5G”技术的特点简言之就是“快”，它的传播和响应速度可以省去很多不必要的时间，在“5G”时代来临之时，很多企业都在做的一件事，便是搭建平台，在平台中寻找和发布资源，任意搭配，从而形成最优选。在教学过程中也是这样，由于每个学生的不确定性和中职生普遍学习兴趣较差的特点，我们可以通过搭建学习平台，将教学资源（教师、教材）、专业知识、模型演示，应用高科技、大数据、云计算和人工智能以及“AR”技术，来为学生进行一对一的辅导和交流，可近距离线下约教，也可以远程无卡顿教学。这种方式打破了传统强行配比老师和学生的模式，将资源重新分配和整合，由学生通过某一方面核心素养的短缺，有针对性地选择和配备老师，以达到师生能够在同一频道、同一频率下开展教学。
例如，我在“余弦定理在机械中的应用”教学过程中，借助近年来新型的翻转课堂教学理念，利用互联网技术借鉴微型学习平台，在课前将任务单通过Email发给每位学生，学生利用课前时间学习和研究平台中的知识，已完成任务单上的学习内容和习题，并依据平台反馈的数据进一步分析学习效果，及时准备地调整教学重点和教学顺序。根据学习效果将学生以特质进行分组，每组3人，针对性地开展教学工作。
在整个教学过程中依托互联网微型学习平台，运用微课或一键投屏等软件，整合教学资源，攻克传统教学过程中的难点，实现了学生自主学习、教师针对性讲解、师生互动、分享和开放的学习课堂，利用大数据分析准确地掌握教学效果和学生学习应用情况。
学生在此过程中，参与度高、反馈好、积极性强，并最终牢固掌握所学知识，是学习平台应用的典例。
2.利用“5G”技术化静为动，增强学生学习数学的兴趣
中职生数学核心素养普遍不高的原因，不排除传统数学讲、教模式的枯燥和无趣，利用“5G”技术，将枯燥的数学概念、建模思维和运算方式更加直观地呈现出来;用“VR”技术，将虚拟的事物进行呈现，让学生更加深入地体验到虚拟现实带来的冲击，增强其学习数学的兴趣。中职生大多处于青春期，他们除了叛逆以外，正是学习和接受新鲜事物最快的阶段，运用“5G”技术，可以将枯燥的事物变得有趣，举例说明：传统教学方式下，数学建模多是靠老师的口与手进行呈现，即老师口中讲着，手在黑板上画着，很多中职生由于基础薄弱并不能快速跟上老师讲课的节奏，从而产生枯燥感和厌学情绪，结果只能是越来越糟。
虽然近年来教师在一些公开课中也在不断引进现代教学技术和工具，例如，幻灯片教学、录像回放、计算机等手段也取得了较好的教学效果，但随着科技的进步，利用“5G+VR”技术，可以增强学生的虚拟画面感。特别在中职数学的立体几何、解析几何这两大板块的教学中，可以借助此项技术，将几何图形的特点等清晰地展现在学生眼前，有助于学生更好的理解。例如，我在讲解“三点确定一个平面”时，利用该技术将房门固定需要两个合页和一个插销的画面虚拟传输，让学生更加直观地体验和观察这一数学概念是如何运用到实际生产和生活中的，并不断重复演示和回溯，让学生更加深刻地理解数学建模理念。在讲解“利用数学知识求相关图纸中的基点”问题时，我们借助数控加工技术仿真软件，学生在课堂中特别投入，更大程度地提高学生学习数学的兴趣，而且可以有效避免因为计算等问题产生的零件浪费。利用该技术也能让每个学生依据自身薄弱的环节进行不断回溯和重复练习，更加直观也更加有趣。
3.利用“5G”技术现实增强，激发学生的数学创新思维
“5G”技术的发展直接带動了“AR”技术的体验感，通过“5G+AR”模式，可以将已经形成的或已经存在的现实情况进行再次的创新和体验。中职生的思维比较活跃，但在数学学习中却不尽如人意，尤其是在数学核心素养——直观想象方面，大家显得有那么一点迟钝，通过“5G+AR”技术，可以实现现实增强。比如我在开展“平面与平面所成角”教学时，利用AR技术将图形翻转，给予学生更加直观的体验，使学生能更好地找到二面交平面角的位置。此外，在已有几何图形的前提下，通过各种虚拟的自由搭配，整合出新的可能性，从而让学生直观感受到现实+虚拟带来的直观想象成果，不断激发学生的创新思维，以提高其数学核心素养。
综上，“5G”时代下，科技的进步让一切匪夷所思变得可能，尤其是在教学方面，克服传统教学的难题，利用到中职数学教学方面，结合“5G”网络的特点，运用“VR”和“AR”技术，有针对性地提高中职生的数学核心素养。
参考文献：
[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016：29.
[2]李潇湘.试探运用多媒体技术培养中职生数学核心素养[J].教师，2018（16）.
◎编辑 张 慧
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