基于智慧課堂環(huán)境，利用大數(shù)據(jù)提高物理教學(xué)質(zhì)量

盧清

摘 要：在物理教學(xué)中有大量的大數(shù)據(jù)，基于智慧課堂，充分收集和利用大數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)過程中預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)、作業(yè)、評價(jià)等環(huán)節(jié)，提高教學(xué)的針對性和有效性，提高學(xué)生物理成績。文章對高中學(xué)習(xí)物理困難的主要原因、大數(shù)據(jù)如何提高物理教學(xué)質(zhì)量、目前的成果和問題三方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：智慧課堂；大數(shù)據(jù)；教學(xué)質(zhì)量

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。高中階段的物理學(xué)習(xí)，要使學(xué)生能正確認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的主動探究精神；讓學(xué)生了解科學(xué)、社會、環(huán)境的發(fā)展關(guān)系，熱愛自然，珍惜生命，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。“一體四層四翼”的高考評價(jià)體系更是強(qiáng)調(diào)了對核心素養(yǎng)的要求，更重視對學(xué)生基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的要求。如何讓學(xué)生在高中獲得較好的物理成績，一直是困擾物理教師的難題。

一、高中學(xué)習(xí)物理困難的主要原因

1.學(xué)科原因

高中物理主要學(xué)習(xí)的是經(jīng)典物理學(xué)的基本理論常識及其研究方法，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，要求學(xué)生具有理解能力、情境想象與推理能力、分析綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。所以相較于其他科目，物理學(xué)較為抽象，較難理解，對學(xué)生思維要求高，要會動手，會創(chuàng)新性思考問題。

2.學(xué)生原因

在初中，很多學(xué)生靠死記硬背學(xué)好物理，不重視培養(yǎng)邏輯能力和動手能力，到了高中就會很不適應(yīng)。按照以往的學(xué)習(xí)習(xí)慣，實(shí)施“題海戰(zhàn)術(shù)”，只能停留在思維表層，不能深入理解，無法把所學(xué)知識融會貫通。他們學(xué)習(xí)習(xí)慣差，課前不預(yù)習(xí)，課上不思考，課后不復(fù)習(xí)，缺少了學(xué)習(xí)物理所需要的連續(xù)性進(jìn)程。在遇到困難后，學(xué)生又產(chǎn)生畏難情緒，進(jìn)而喪失學(xué)習(xí)物理的興趣，更加不主動學(xué)習(xí)思考。

3.教學(xué)原因

在高中物理課堂教學(xué)中，學(xué)生的自主方面還是有所欠缺，科學(xué)探究流于形式，師生互動不多，學(xué)生之間的交流和合作很少。為了提高成績，教師常用的方法就是做機(jī)械的重復(fù)訓(xùn)練，但每位學(xué)生能力不同，學(xué)習(xí)情況不同，優(yōu)等生已經(jīng)會了，被迫做練習(xí)；后進(jìn)生還不會，想辦法編答案。練習(xí)后的講評也是教師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行講解，不一定切合學(xué)生的實(shí)際，缺乏針對性，所以課堂效率低、教學(xué)質(zhì)量低。

二、大數(shù)據(jù)如何提高物理教學(xué)質(zhì)量

1.利用大數(shù)據(jù)，促進(jìn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)是物理教學(xué)的重要組成部分。在提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)的現(xiàn)代化教學(xué)模式下，教師只有讓學(xué)生進(jìn)行充分預(yù)習(xí)，才能在教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

信息時(shí)代，學(xué)生在上課前獲取知識的手段是很多的，網(wǎng)絡(luò)上有大量的微課、教學(xué)視頻等資源，學(xué)生缺乏的是預(yù)習(xí)的習(xí)慣和一定的督促。QQ群作業(yè)就是一個(gè)很好的課前預(yù)習(xí)平臺，它整合了“樂樂課堂”微課資源庫和對應(yīng)的習(xí)題庫。教師以管理員的身份，在每節(jié)課前布置好預(yù)習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生先觀看本節(jié)課對應(yīng)的微課，并完成相關(guān)練習(xí)。學(xué)生提交作業(yè)后，QQ群會收集到學(xué)生作業(yè)完成情況的數(shù)據(jù)，督促未完成的學(xué)生盡快完成。經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練，可以使學(xué)生逐步養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣。微課等視頻資源能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生積極性提高后，常常會在課前主動地尋找和利用各種資源，獲得預(yù)習(xí)材料，主動預(yù)習(xí)。

教師對學(xué)生預(yù)習(xí)情況數(shù)據(jù)的分析，有助于在課前了解到學(xué)生在本節(jié)課中有哪些知識點(diǎn)較難理解，從而調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)，精講點(diǎn)撥，不再以經(jīng)驗(yàn)分析學(xué)生學(xué)情，做到教學(xué)過程目標(biāo)明確，精準(zhǔn)備課。

2.利用大數(shù)據(jù)，提高學(xué)生課堂效率

在課堂教學(xué)中，教師以往是通過提問、巡視、直觀經(jīng)驗(yàn)等方法來了解學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而評估學(xué)生的知識掌握程度，從而調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和課堂進(jìn)度。但學(xué)生學(xué)習(xí)程度不同，提問具有隨機(jī)性，不能反映大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；課堂巡視受課堂時(shí)間限制，無法做到每位學(xué)生都仔細(xì)了解，所以一節(jié)課上巡視次數(shù)不多，有效性不足；直觀經(jīng)驗(yàn)往往不可靠，常被學(xué)生的表象所誤導(dǎo)，會使教師誤以為學(xué)生已經(jīng)掌握知識點(diǎn)了。

智慧課堂Hiteach系統(tǒng)提供了一個(gè)在課堂教學(xué)中實(shí)用的大數(shù)據(jù)平臺。通過系統(tǒng)配備的即時(shí)反饋系統(tǒng)（IRS），能將全體學(xué)生的即時(shí)信息反饋到系統(tǒng)中，教師端和學(xué)生端相配合，教師將問題推送后，由學(xué)生通過平板電腦或遙控器作答，學(xué)生的回答結(jié)果能實(shí)時(shí)展現(xiàn)在電子白板上，大數(shù)據(jù)收集能很快地得出學(xué)生回答這個(gè)問題的準(zhǔn)確率，以及哪些學(xué)生回答錯(cuò)誤。教師能迅速直觀地了解學(xué)生對題目涉及知識點(diǎn)的掌握程度，并精準(zhǔn)地調(diào)控教學(xué)進(jìn)度，提高課堂效率。對回答錯(cuò)誤的學(xué)生，也能做到精準(zhǔn)化解答，提高提問的精準(zhǔn)性。如此，既關(guān)注了全體學(xué)生，也兼顧了個(gè)體的差異性，不會再出現(xiàn)學(xué)生不懂又不敢問而被忽視的情況。學(xué)生也能了解到其他同學(xué)的學(xué)習(xí)情況，更能激發(fā)全體學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)展學(xué)生的思維水平。

每節(jié)課學(xué)生產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都能在課后被存儲收集起來。教師可以對本班本節(jié)課數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也能對全年段所有班級的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，從而了解不同班級的差異，進(jìn)而調(diào)整不同班級的教學(xué)進(jìn)度和重、難點(diǎn)，提高教學(xué)的精準(zhǔn)性。教師也能對某一位學(xué)生進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，了解學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)的課堂學(xué)習(xí)情況，分析不同學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)效性、對知識點(diǎn)掌握的程度，同時(shí)，其對學(xué)生的差異性輔導(dǎo)能起到很好的指向性作用。

3.利用大數(shù)據(jù)，優(yōu)化學(xué)生課后作業(yè)

學(xué)生每天做的作業(yè)中包含了大量的數(shù)據(jù)，收集和分析作業(yè)數(shù)據(jù)，能改進(jìn)作業(yè)設(shè)計(jì)，有助于優(yōu)化學(xué)生作業(yè)。

教師通過對課前預(yù)習(xí)和課堂教學(xué)的數(shù)據(jù)分析，得出學(xué)生在知識點(diǎn)和思維上的困難和不足，因此，在大數(shù)據(jù)題庫中應(yīng)選擇適合學(xué)生訓(xùn)練的、有價(jià)值的作業(yè)。目前網(wǎng)絡(luò)上有很多提供大數(shù)據(jù)題庫的作業(yè)平臺，教師能比較容易地選擇題目，組成作業(yè)。作業(yè)平臺提供的大數(shù)據(jù)分析功能還能在學(xué)生完成作業(yè)后，生成學(xué)生作業(yè)報(bào)告，相較于以往教師手改作業(yè)，大數(shù)據(jù)報(bào)告能更準(zhǔn)確直觀地反映學(xué)生的作業(yè)完成情況。通過數(shù)據(jù)分析，教師的作業(yè)講評能更精準(zhǔn)，布置訂正作業(yè)也能更有效地彌補(bǔ)學(xué)生的錯(cuò)誤點(diǎn)和薄弱點(diǎn)。對不同的學(xué)生也能根據(jù)其知識點(diǎn)的掌握程度布置不同的作業(yè)，減少了作業(yè)布置的重復(fù)性，提高了針對性。對學(xué)生而言，其提高了做作業(yè)的效率，也是一種減負(fù)。

在一個(gè)章節(jié)結(jié)束后，教師通過數(shù)據(jù)的匯總分析，能了解一個(gè)單元后學(xué)生在知識框架中哪些知識點(diǎn)是掌握的，哪些是有待提高的，哪些是思路有問題的，做好查漏補(bǔ)缺，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的物理知識體系，從而提高學(xué)生的綜合能力。

4.利用大數(shù)據(jù)，助力學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)

測試仍是目前最常用的學(xué)生評價(jià)手段，在以往的命題過程中，命題教師經(jīng)常對年段整體情況了解不足，往往是根據(jù)自己班學(xué)生的學(xué)習(xí)情況選擇測試題目，命題難免針對性不足。而有了大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以以往學(xué)生在課堂、作業(yè)等學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為參照，命題者對學(xué)生疑難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)一目了然，可以提高命題的準(zhǔn)確性和針對性，提高評價(jià)的科學(xué)性和有效性。

通過智學(xué)網(wǎng)、組卷網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)平臺，命題者在海量題庫中組好卷后，會自動生成試卷和答題卡，通過網(wǎng)絡(luò)閱卷，可以很快得出測試結(jié)果，統(tǒng)計(jì)出各題、各知識點(diǎn)得分率等重要數(shù)據(jù)，評價(jià)結(jié)果直觀準(zhǔn)確。教師可以詳細(xì)了解每位學(xué)生學(xué)習(xí)情況和本班總體情況，在講評時(shí)能依托數(shù)據(jù)，對題、對人進(jìn)行精準(zhǔn)講評，提高了講評的針對性和有效性。學(xué)生也能通過學(xué)生端了解自己測試的批改情況和得失分點(diǎn)，分析這一段時(shí)間自己學(xué)習(xí)的優(yōu)勢和弱項(xiàng)，為積極主動地查漏補(bǔ)缺，提供數(shù)據(jù)支撐。學(xué)生家長也可以通過家長賬號，了解孩子的學(xué)習(xí)情況，這樣能更好地起到家庭督促作用。

三、目前的成果和問題

在高三階段的教學(xué)過程中，采取智慧課堂和大數(shù)據(jù)分析，明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)成績。課前教師在QQ群布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生通過微課和練習(xí)，先回憶和梳理知識點(diǎn)；教師通過數(shù)據(jù)分析，了解學(xué)生在一輪復(fù)習(xí)中的問題。在上課和布置練習(xí)時(shí)，教師利用智慧課堂，使每一位學(xué)生的問題都能在課堂上得到反饋，進(jìn)行有針對性的重點(diǎn)講解，既節(jié)約了時(shí)間，也顧及了每一位學(xué)生。月考教師采用智學(xué)網(wǎng)組卷和批改，除了統(tǒng)計(jì)班級學(xué)生數(shù)據(jù)，還要分析每位學(xué)生的數(shù)據(jù)，明確每位學(xué)生的問題，了解他們不同的弱項(xiàng)，對不同的學(xué)生提出不同的訂正和復(fù)習(xí)要求，有針對性地進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。將每位學(xué)生的考試的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，對起伏較大和學(xué)習(xí)困難的學(xué)生進(jìn)行督促和鼓勵，幫助他們分析目前的問題，一起找出合適的復(fù)習(xí)方案。實(shí)踐證明，利用大數(shù)據(jù)提高物理教學(xué)質(zhì)量是有效可行的，但是在利用過程中，還有以下三個(gè)問題有待改進(jìn)。

1.平臺間數(shù)據(jù)的融合

目前，預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)、作業(yè)、訂正等教學(xué)過程是通過不同的平臺完成數(shù)據(jù)的收集和分析的，還不能方便地歸集成一個(gè)完整的大數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的利用率還有待提高。目前有學(xué)校在建設(shè)智慧校園，其中有涉及各平臺之間的數(shù)據(jù)融合問題，但試用的學(xué)校較少，未來的發(fā)展還需要一段時(shí)間。

2.教師信息素養(yǎng)的提升

大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)量龐大，信息更新速度加快，對教師又有了新的要求。教師要學(xué)會快速收集信息，會制作微課、教學(xué)課件等現(xiàn)代教學(xué)工具，會使用智慧課堂等教學(xué)系統(tǒng)，還要學(xué)會保存和管理數(shù)據(jù)。所以，教師的信息能力需要大大提升，必須開展必要的培訓(xùn)。

3.教師思想觀念的改進(jìn)

教師的思想觀念才是推進(jìn)大數(shù)據(jù)進(jìn)課堂的原動力。在大數(shù)據(jù)中，教師要扮演提供者、引導(dǎo)者、收集者、分析者、反饋者等角色，大量的數(shù)據(jù)等待教師們發(fā)掘與分析，教師的作用大大加強(qiáng)了。如果教師的主動性不足，不愿意采用新技術(shù)，大數(shù)據(jù)進(jìn)課堂就是空談。所以要培養(yǎng)教師探索進(jìn)取的精神，使教師們敢于、樂于采用新技術(shù)，不斷學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)，多了解現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，適應(yīng)信息時(shí)代的高速發(fā)展。

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