大數(shù)據(jù)視野下問題解決初探

盧秉政 陳學侃

摘 要：本文以初中化學教學過程中測試為例，論述如何對大數(shù)據(jù)進行整理及深度挖掘，如何利用大數(shù)據(jù)進行說明、解釋，進而對教學成效進行評價，發(fā)現(xiàn)問題，解決的問題。文章以試卷中典型試題為案例，展示了利用智慧教學軟件開展補短板，提升學生化學思維的過程，揭示了信息技術(shù)手段對破解教學關(guān)鍵性問題，提高教學有效性的和學生化學科學素養(yǎng)的能動作用。

關(guān)鍵詞：化學 大數(shù)據(jù) 問題解決

隨著我國教育信息化逐步實施，如何利用互聯(lián)網(wǎng)+，利用大數(shù)據(jù)增強教學數(shù)據(jù)分析，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)教學短板，提高教學質(zhì)量已經(jīng)成為當前教師的教學追求之一。筆者以本市一個初中校的初中化學測試，開展大數(shù)據(jù)分析和教學補救融合的教學測評析活動，發(fā)現(xiàn)教學過程中存在問題，及時進行分析，轉(zhuǎn)變師生原有的偏差認識，建構(gòu)正確學科觀念，豐富認識角度，形成更高階認識方式及思路，從而實現(xiàn)能力和素養(yǎng)的發(fā)展。

一、大數(shù)據(jù)對于初中化學教學意義

教育時機是非常重要的，把握好教育時機，可以“事半功倍”；延誤教育時機，則“事倍功半”。幾乎每個學科，在一段時間學習之后，都會通過不同形式的測驗來取得有關(guān)數(shù)據(jù)，進而分析問題，解決問題。如美術(shù)老師可能讓學生畫一幅素描，體育老師可能組織學生進行體能測試，語數(shù)英理化老師就可能組織一次紙筆測試，分析教師教得怎樣，學生學得如何，從而促進師生發(fā)現(xiàn)問題，進行反思，采取有針對性的教學補救措施。

以往教師在缺乏互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析手段情況下，日常的紙筆測驗，通常需花大量時間通過人工分析統(tǒng)計，工作量大，所得數(shù)據(jù)只能是抽樣分析。一方面時效滯后，另一方面精度效度差。不容易對班級整體教學情況、學生個體學習情況有精準分析和持續(xù)跟蹤關(guān)注。因此，通過測評把握教學實際情況由于缺乏大數(shù)據(jù)支撐成效有限。

本市化學從九年級開始學習，學生要在一個學年完成新課學習，參加初中結(jié)業(yè)水平測試和升學選拔考試，多數(shù)學生學業(yè)壓力極大，每個學生學習能力和學習障礙又各不相同，如何在短時間內(nèi)，掌握學生整體和個體存在的問題，進行問題解決。我們通過基于大數(shù)據(jù)測評活動，可以準確、及時掌握教學數(shù)據(jù)，再利用大數(shù)據(jù)進行分析，有效把握存在的問題。如：教學班級的整體學生層次，不同階段學生學習水平變化情況，每位學生所學習的化學知識點掌握情況以及學習過程中的障礙點。通過合理有針對性的因材施教，解決存在問題，促進學生個性化發(fā)展，提升學生能力，提高教學效益。

基于互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)具有四種基本維度。時間維度：數(shù)據(jù)分析即刻完成，讓施測后數(shù)據(jù)分析在短時完成；數(shù)據(jù)深度：發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值，挖掘問題深度；數(shù)據(jù)廣度：拓寬問題輻射領(lǐng)域；數(shù)據(jù)寬度：跳出知識看科學素養(yǎng)達成。基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析對于精準教學實施，問題解決如虎添翼，“數(shù)據(jù)挖掘→學情定位→教法決策”，讓教學少走彎路，指向性強，讓學生在原有認識水平上得到迅速發(fā)展。

二、基于大數(shù)據(jù)及時精準追蹤

學校通過引入大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，利用系統(tǒng)命制試卷、賦知識點，學生完成考試，教師批閱，系統(tǒng)掃描，同時系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、錯題整理，實時傳送到云端；教師、學生、家長都可以在線利用手機或電腦實時查看。教師通過對數(shù)據(jù)的挖掘，及時掌握影響學生整體、個體學習水平的關(guān)鍵問題，根據(jù)關(guān)鍵問題分析學生化學知識、學科思維等不足及差異，及時改善教學行為，做出正確的教學決策。

我們通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對第七單元《溶液》教學成效進行分析。首先對班級教學群體進行分析。樣本試卷根據(jù)福建省化學中考指導意見命制，卷面總分75分，時間45分鐘。測試情況如圖1，及格學生（得分45分以上）有40人，其中60-75分數(shù)段有27人；不及格學生有14人，其中30-45分數(shù)段有11人。60-75分數(shù)段學生占班級數(shù)50%?；究梢詫φ麄€群體學生對本單元的學習情況有個大致的了解。從知識維度和能力維度對各得分點的學生得失分情況分析，找出知識缺陷或是能力不足各層面不同群體?？蓭椭處熼_展分層次教學，因材施教，積極關(guān)注薄弱群體。教師還可以利用數(shù)據(jù)對學生采取異質(zhì)分組，更為合理的開展小組合作學習，促進學生以強帶弱，共同進步。大數(shù)據(jù)還會按照一定統(tǒng)計方式呈現(xiàn)班級學生在年段中排名情況；對于成績波動較大的學生，教師能夠根據(jù)系統(tǒng)及時提醒予以關(guān)注。

利用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠從不同維度了解教學目標達成情況，挖掘數(shù)據(jù)價值，發(fā)現(xiàn)影響學科教學關(guān)鍵問題。有利于教師實現(xiàn)課堂的高效統(tǒng)籌，實現(xiàn)課堂教學的多樣化和精準化，改變傳統(tǒng)的教與學方式，從而達到減負增效目的。

例如：通過上述試卷實測得到如表1數(shù)據(jù)，樣卷在該班實測難度為0.7，屬于中等難度；選擇題難度為0.9，區(qū)分度為0.6，說明選擇題通過率較好，該部分知識目標達成較好。非選擇部分難度為0.6，區(qū)分度達到1，說明該部分知識能力目標達成不佳，同時高區(qū)分度也表明不同水平學生學習差異過大，存在兩極分化現(xiàn)象，需要教師在后續(xù)教學中注意低分組學生學習發(fā)展情況。通過這些數(shù)據(jù)的分析，使得教師既可以從整體層面分析學生作答情況，也可以從學生個體層面發(fā)現(xiàn)學習中的薄弱環(huán)節(jié)，進而有利于教師引導學生個體總結(jié)優(yōu)勢、認清問題、找準差距。

大數(shù)據(jù)還提供了豐富的數(shù)據(jù)量表，從大題到小題，非常詳盡。對選擇題的分析可以及時了解錯誤人數(shù)，得到高頻錯誤選項及學生數(shù)。從學生錯題的共性問題入手逐一分解難點知識。如表2，這是部分選擇題答題情況，第3小題錯誤人數(shù)在5人，說明該知識點大家基本掌握，不需要進行全班講評，只需由學生小組課下或教師個別輔導完成，這樣讓課堂始終圍繞大多數(shù)群體開展活動；第9題錯誤人數(shù)有17人，高頻錯誤有8人。第10題，錯誤人數(shù)有26人，高頻錯誤15人。說明這部分教學目標沒有達成，存在關(guān)鍵問題沒有解決，這些問題的解決將極大促進學生整體的化學學習水平提高。

三、基于大數(shù)據(jù)進行問題解決

結(jié)合學生試卷中出現(xiàn)的典型錯誤，授課教師采用多種教學方式，不僅實現(xiàn)了共性問題的集中講解，更有個性問題智能化地解決。例如前述樣卷中的第10題選擇題。

第10題.將一定質(zhì)量的飽和氯化鈉溶液通電一段時間后

2NaCl+2H20通電通電==========2NaOH + H2↑+ C12↑），下列敘述正確的是（ ）

A.氯化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)減小

B.溶液中鈉元素的質(zhì)量增大

C.溶液中氧元素的質(zhì)量分數(shù)不變

D.溶液的pH逐漸減小

試題分析：本題考查了酸堿鹽化學性質(zhì)、化學反應變化觀、元素觀、守恒觀、溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等在具體問題中綜合應用能力，是一道難題，對學生綜合能力要求較高。

本題正確答案為A選項，從表3可以看出本題錯誤人數(shù)多達到26人，而錯選C選項有15人。B、D選項錯誤學生不多，說明絕大部分學生能夠理解問題。A、C選項考查了溶液中部分與整體關(guān)系，有相當部分學生是了解溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)決定于溶質(zhì)與溶劑的質(zhì)量，但對元素在溶液中質(zhì)量關(guān)系沒有任何分析思路。這種情況，具體而言就是對物質(zhì)及其組成元素的整體與部分關(guān)系不明確，因而不能夠及時從整體轉(zhuǎn)化為部分來分析問題。因此，要對A、C選項著重分析，幫助學生理清問題思路，建立正確化學科學思維。

通過針對性細致分析，教師通過列表方式，將解決問題的邏輯與思維方式呈現(xiàn)給學生，根據(jù)化學反應變化關(guān)系，分析化學反應前后物質(zhì)及元素變化，利用溶液有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)計算方法結(jié)合極限法分析溶質(zhì)中氯化鈉、氧元素變化，溶液變化（見表3），學生很快就能夠根據(jù)關(guān)系分析得出溶液中相關(guān)的部分與整體關(guān)系。

這樣通過大數(shù)據(jù)分析，挖掘需要解決的關(guān)鍵問題，讓教學更為精準，教師有的放矢針對問題設(shè)計教學，分析思路，將內(nèi)隱的問題用不同形式外顯，解決學生迷思，培養(yǎng)學生解決問題能力。

教師課堂上還可以針對學生試卷中呈現(xiàn)的不同錯誤類型，在梳理知識系統(tǒng)和申明知識要點之后，借助教學互動平臺，實時推送個性化的習題進行針對性訓練，第一時間掌握每一位學生的答題情況以及全體學生的高頻錯題，當場進行有針對性的講解，對錯誤實時糾正，提升教學的時效性。

信息技術(shù)發(fā)展不僅讓大數(shù)據(jù)成為日常分析手段，課堂教學活動還可以借助智慧教學軟件簡化教學工作，提高效率，通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題，從而幫助學生更為有效理清關(guān)鍵問題的分析思路與方法，進行問題解決。

“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代已經(jīng)向我們走來，在大數(shù)據(jù)的指引下，精準講評、高效互動的課堂，已然成為智慧教育發(fā)展中的常態(tài)。利用信息技術(shù)開展智慧教學已經(jīng)是必然，教師開展教學活動過程中要主動利用大數(shù)據(jù)進行分析，可以通過從試卷中的錯題出發(fā)，發(fā)現(xiàn)知識的薄弱點，歸納考點應對技巧，尋找內(nèi)在規(guī)律，優(yōu)化教學方法；直擊學生的錯誤答案，分析得出學生錯題的共性問題，進行歸因分析，從典型題入手，適時點撥解題技巧，逐一分解難點知識；從學生優(yōu)秀試卷出發(fā)，深度挖掘?qū)W生潛能的同時讓學生領(lǐng)會解題方法與技巧；為不同層次的學生個性化推送視頻講解和拓展練習，融合動手實驗和細節(jié)挑錯，在習題訓練中加深對知識的理解與能力的提升。高效幫助學生學會鞏固化學知識，幫助學生發(fā)展化學學科思維，促進認識向更高階段發(fā)展，提升科學素養(yǎng)。

參考文獻

[1]王磊，支瑤.化學學科能力及其表現(xiàn)研究[J].教育學報，2016（04）.

[2]胡志剛.教育時機論[M].黑龍江人民出版社，2003（08）.

[3]雷云鶴，祝智庭.基于預學習數(shù)據(jù)分析的精準教學決策[J].中國電化教育，2016（06）.