大數(shù)據(jù)下的物理習(xí)題課精準(zhǔn)教學(xué)探討

沈旭東

(浙江省吳興高級中學(xué) 浙江 湖州 313000)

鄭玲玲

(浙江省湖州市舊館中學(xué) 浙江 湖州 313000)

習(xí)題課教學(xué)是物理課堂教學(xué)中的重要組成部分．在新課程的要求下，教師應(yīng)把握學(xué)業(yè)質(zhì)量要求，運(yùn)用習(xí)題將理論與實(shí)踐結(jié)合到一起，靈活運(yùn)用物理知識，培育與提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．但傳統(tǒng)的習(xí)題課在推送習(xí)題、收集學(xué)生反饋和課堂批改等環(huán)節(jié)上都較為繁瑣，不利于教師在課堂上了解學(xué)生的需求，課堂教學(xué)的效率不高.

為了改進(jìn)傳統(tǒng)習(xí)題課的不足，在今天信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)平臺對物理習(xí)題課中最常見的3種題型——選擇題、計算題和實(shí)驗(yàn)填空題進(jìn)行有針對性的教學(xué)，旨在使課堂教學(xué)的效率得到提升．在現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的支持下，利用學(xué)生手上的平板電腦內(nèi)的大數(shù)據(jù)平臺，教學(xué)界面如圖1所示，可實(shí)現(xiàn)高中物理習(xí)題課的精準(zhǔn)教學(xué)．

圖1 平板教學(xué)教師端教學(xué)界面

在數(shù)據(jù)下習(xí)題課精準(zhǔn)教學(xué)流程圖如圖2所示.在備課階段，教師要有針對性地選擇習(xí)題，并把習(xí)題中考點(diǎn)所涉及到的核心素養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行分解．對于課堂習(xí)題的推送和收集這兩個步驟，可利用大數(shù)據(jù)平臺傳送到學(xué)生平板電腦上，省去了紙質(zhì)試題收發(fā)的時間．對于學(xué)生反饋的收集和教師的批改這兩個環(huán)節(jié)，則根據(jù)題型不同，采取不同的操作方法．對于選擇題和答案表述較簡單的填空題，可在發(fā)布時直接設(shè)置答案實(shí)現(xiàn)自動批改；對于答案較復(fù)雜的填空題和計算題，則是根據(jù)學(xué)生提交答案的時間差，對先上交的學(xué)生進(jìn)行批改．批改后，借助大數(shù)據(jù)平臺的統(tǒng)計功能，教師將得到一份包含學(xué)生提交率、提交時間、得分率、答案分布等信息的作答報告，結(jié)合備課時分解得到的核心素養(yǎng)目標(biāo)，即可診斷學(xué)生核心素養(yǎng)的欠缺情況，針對薄弱環(huán)節(jié)制定更為精準(zhǔn)的教學(xué)策略．

圖2 大數(shù)據(jù)下的物理習(xí)題課精準(zhǔn)教學(xué)流程圖

下面就以物理課堂最常見的3種題型——選擇題、計算題和實(shí)驗(yàn)填空題為例，對大數(shù)據(jù)下的物理習(xí)題課精準(zhǔn)教學(xué)進(jìn)行探討．

1 選擇題的精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)施流程

【例1】如圖3所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A的B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則( )

A．桿對A環(huán)的支持力變大

B．B環(huán)對桿的摩擦力變小

C．桿對A環(huán)的力不變

D．與B環(huán)相連的細(xì)繩對書本的拉力變大

圖3 例1題圖

該題涉及到的核心素養(yǎng)有物理觀念(運(yùn)動與相互作用觀)、 科學(xué)思維(建構(gòu)模型、科學(xué)推理)．對題目選項(xiàng)涉及到的核心素養(yǎng)進(jìn)行分解，得到如表1所示的素養(yǎng)目標(biāo)．

表1 例1的素養(yǎng)分解

將學(xué)生的反饋匯總之后，得到如圖4所示的數(shù)據(jù)報告．從圖4中可以明顯看出，大部分學(xué)生對于這類基礎(chǔ)題型的知識點(diǎn)掌握得很好．已無需教師在課堂上花費(fèi)太多時間去進(jìn)行講解和展開．對于極個別的學(xué)生在整體法和隔離法、受力分析、三力平衡等方面有問題，可調(diào)取學(xué)生名單，在課后單獨(dú)對其進(jìn)行輔導(dǎo)．

圖4 學(xué)生的選項(xiàng)分布及正確率情況

2 計算題的精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)施流程

【例2】小明以初速度v0=10 m/s豎直向上拋出一個質(zhì)量m=0.1 kg的小皮球，最后在拋出點(diǎn)接住．假設(shè)小皮球在空氣中所受阻力大小為重力的0.1倍．求:

(1)小皮球上升的最大高度；

(2)小皮球從拋出到接住的過程中重力和空氣阻力所做的功；

(3)小皮球上升和下降的時間．

該計算題涉及到的核心素養(yǎng)類型主要有物理觀念(能量觀)、 科學(xué)思維(科學(xué)推理)．對題目各小題涉及到的核心素養(yǎng)進(jìn)行分解，得到如表2所示的素養(yǎng)目標(biāo)．作為計算題，在發(fā)布時需設(shè)置好分步給分，以方便在課堂快速批改和統(tǒng)計學(xué)生的核心素養(yǎng)情況．

表2 例2的素養(yǎng)分解

將習(xí)題推送給學(xué)生，利用學(xué)生提交的時間差快速批改習(xí)題(快速批改界面如圖5所示)．在教師認(rèn)真?zhèn)湔n并熟悉答案的前提下，可在10～20 s內(nèi)批改一份學(xué)生的答卷，并將典型錯誤收藏用于課堂展示，加深學(xué)生對錯誤的理解．將批改后的反饋匯總，得到如下的數(shù)據(jù)報告．整體得分情況如圖6所示，各小題的得分情況如圖7所示．

圖5 快速批改界面

圖6 例2的整體得分情況

圖7 例2每個小題的得分率

該題是豎直方向上的勻變速直線運(yùn)動的求解，重點(diǎn)在于考慮阻力對運(yùn)動的影響．通過當(dāng)堂批改和對報告數(shù)據(jù)的解讀發(fā)現(xiàn)：第(1)問主要是有極個別學(xué)生忽視了阻力存在，直接用豎直上拋的公式來解答，只需提示其注意審題即可．第(2)問需要學(xué)生結(jié)合做功的定義以及重力和阻力的特點(diǎn)進(jìn)行計算，需要明確重力方向始終豎直向下，而阻力則與相對運(yùn)動方向相反，在上拋與下落時方向會發(fā)生改變．第(3)小題是第(2)問的具體計算，若學(xué)生未判斷出上升和下降過程中阻力會反向，用相同的加速度去計算上升和下降的時間，自然也就錯了．因此對于例2，在課上對該題的第(2)、(3)問涉及的過程進(jìn)行分析，并以相同類型的習(xí)題進(jìn)行拓展與延伸，在今后的課堂中，要引導(dǎo)學(xué)生將物理知識和實(shí)際情況聯(lián)系起來，培養(yǎng)他們科學(xué)思維，做到學(xué)以致用．

3 填空題的精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)施流程

【例3】在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)連線后如圖8所示，感應(yīng)線圈組的內(nèi)外線圈的繞線方向如圖9粗線所示．

圖8 實(shí)物連線圖

圖9 感應(yīng)線圈組分離元件圖

(1)接通電源，閉合開關(guān)，G表指針會有大的偏轉(zhuǎn)，幾秒后G表指針停在中間不動．將滑動變阻器的觸頭迅速向右滑動時，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)；迅速抽出鐵芯時，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)．

(2)斷開開關(guān)和電源，將鐵芯重新插入內(nèi)線圈中，把直流輸出改為交流輸出，其他均不變．接通電源，閉合開關(guān)，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)．

(3)僅用一根導(dǎo)線，如何判斷G表內(nèi)部線圈是否斷了？____________________

該實(shí)驗(yàn)題涉及到的核心素養(yǎng)主要有科學(xué)思維(科學(xué)推理)和科學(xué)探究(問題)，屬于探究型問題，難度較高．如圖10所示，對于填空題的前兩問，答案形式較為固定，可設(shè)置自動批改，減少課堂批改時間．第(3)問屬于開發(fā)方式問題，需要學(xué)生拍照提交，教師手動批改．對題目各小題涉及到的核心素養(yǎng)進(jìn)行分解，得到如表3所示的素養(yǎng)目標(biāo)．

圖10 填空題批改設(shè)置

表3 例3的素養(yǎng)分解

將學(xué)生的反饋匯總之后，得到如下的數(shù)據(jù)報告．整體得分情況如圖11所示，各小題的得分情況如圖12所示．

圖11 例3的整體得分情況

圖12 例3每個小題的得分率

通過分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，對于第(1)小題和第(2)小題，學(xué)生在電路分析和利用楞次定律推導(dǎo)感應(yīng)電流方向的綜合運(yùn)用上掌握不牢固．對于第(3)小題這樣的開放型習(xí)題，由于平常學(xué)生動手操作的機(jī)會少，缺少綜合運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，而毫無解題的頭緒和方法．該題錯誤率高，涉及素養(yǎng)要素多，是需要在課堂重點(diǎn)講解和討論的習(xí)題．第(1)小題得分率接近七成，說明學(xué)生對楞次定律的基本內(nèi)容已經(jīng)了解，但運(yùn)用還不太熟練．故在講解時需要注重演示推理過程，將復(fù)雜的模型逐漸拆分成簡單模型再組合起來，強(qiáng)化學(xué)生分析問題、解決問題的能力．第(2)小題，可在第(1)小題的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生自主討論和推導(dǎo)，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出的結(jié)論．第(3)小題，可利用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，由現(xiàn)象入手，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和得出結(jié)論．對于這一類思維能力要求較高的習(xí)題，更多注重對實(shí)驗(yàn)操作與演示過程中涉及思想方法的提煉，將更多的課堂時間留給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)、自我學(xué)習(xí)．在該題講解之后，應(yīng)當(dāng)用類似的開放性習(xí)題對學(xué)生進(jìn)行鞏固，引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的實(shí)驗(yàn)儀器去進(jìn)行探究現(xiàn)實(shí)中的物理現(xiàn)象．

4 總結(jié)與反思

通過對以上3個案例的實(shí)施發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)下高中物理習(xí)題課的精準(zhǔn)教學(xué)可以有效地提升課堂節(jié)奏，減少不必要的時間浪費(fèi)，將更多的時間留給學(xué)生學(xué)習(xí)和探究．同時教師通過大數(shù)據(jù)手段，可以在課堂上快速掌握學(xué)生的核心素養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成情況，時刻了解學(xué)生的需求，為課堂下一步的教學(xué)提供精準(zhǔn)指引，大大地提升課堂效率．當(dāng)然，由于不同班級的學(xué)生其核心素養(yǎng)水平都有差異，為了能夠更精準(zhǔn)地掌握學(xué)生的核心素養(yǎng)情況，需要花更多精力去親近學(xué)生，更有針對性地選擇習(xí)題，更精細(xì)化地編制習(xí)題的核心素養(yǎng)目標(biāo)，才能達(dá)到更好的教學(xué)效果．