基于大數(shù)據(jù)背景下的高中物理教學(xué)探索

鐘運(yùn)發(fā)

（江西省黎川縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 江西撫州 344600）

縱觀以往的教學(xué)實(shí)踐，大部分的物理教師因受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，仍舊沿用“灌輸式”或“注入式”的方式開展教學(xué)，這不僅不利于學(xué)生思維的發(fā)展，同時(shí)也不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。而大數(shù)據(jù)包含著巨大的信息資源、豐富的信息類型，可以說大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨對社會各行業(yè)的發(fā)展均有積極的影響。因此作為教師，也應(yīng)積極創(chuàng)新教育教學(xué)模式，充分挖掘大數(shù)據(jù)中有價(jià)值的教育資源，以此優(yōu)化高中物理教學(xué)的形式，提升學(xué)生的學(xué)科綜合能力，促進(jìn)物理教學(xué)工作穩(wěn)步可持續(xù)地發(fā)展。

一、大數(shù)據(jù)的相關(guān)概念界定

大數(shù)據(jù)的首次提出是在某雜志刊登的《大數(shù)據(jù)處理》一文中。但何為大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)常被稱為“巨量資料”，主要指的是有價(jià)值的、可有效運(yùn)用的且多樣化的海量數(shù)據(jù)的集合。芝加哥大學(xué)商學(xué)院教授詹姆斯?麥肯錫曾對大數(shù)據(jù)進(jìn)行了闡述，他認(rèn)為“大數(shù)據(jù)主要指的是獲取、儲存、統(tǒng)計(jì)以及運(yùn)用為一體化的數(shù)據(jù)群”。也就是說，大數(shù)據(jù)所體現(xiàn)的是對海量數(shù)據(jù)的置換、分析整合，以及發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并創(chuàng)造出更多有價(jià)值的事物。大數(shù)據(jù)最早時(shí)只包括三個(gè)維度，即容量、速度和多樣性，但不斷探索發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)還有一定的真實(shí)性。而大數(shù)據(jù)的特征則主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，首先大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大的特征。大數(shù)據(jù)具有龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模是毋庸置疑的。在信息技術(shù)的高速發(fā)展下，每一個(gè)人的生活都被完全記錄在了大數(shù)據(jù)中，因此數(shù)據(jù)自身也在呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。其次大數(shù)據(jù)具有類型多樣的特征。伴隨著信息技術(shù)在各行各樣的有效運(yùn)用，使得大數(shù)據(jù)的來源愈來愈廣泛，由此可知大數(shù)據(jù)的類型也呈現(xiàn)多樣化的趨勢。再次大數(shù)據(jù)具有價(jià)值密度的特征。毫不夸張地說，在大數(shù)據(jù)的特征中大數(shù)據(jù)的價(jià)值占據(jù)最核心的地位，任何有價(jià)值的信息，都是對基礎(chǔ)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后提取的。最后大數(shù)據(jù)具有高速的特征。該特征主要體現(xiàn)為數(shù)據(jù)數(shù)量的快速增長和提取上。相較于傳統(tǒng)的媒體，大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，信息的生產(chǎn)及傳播方式都有了極大的變化，尤其在互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等方式的作用下，大數(shù)據(jù)得到了快速的生產(chǎn)和傳播。

二、基于大數(shù)據(jù)背景開展高中物理教學(xué)的價(jià)值

（一）有助于教師精準(zhǔn)分析學(xué)生的個(gè)性差異

“世界上沒有兩片完全相同的樹葉”，確實(shí)物種不同，人也各有式樣。因?qū)W生來源于不同的生活環(huán)境和家庭背景，所以學(xué)生的思維發(fā)展及知識儲備情況也有所不同，自然在學(xué)習(xí)同一物理知識點(diǎn)時(shí)也會存在有些學(xué)生“吃不著”、有些學(xué)生“不夠吃”的現(xiàn)象。而教師在實(shí)際教學(xué)時(shí)，也很難做到完全平衡。但基于大數(shù)據(jù)背景運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)，教師可把學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況、學(xué)習(xí)階段成績等全部錄入系統(tǒng)，并由大數(shù)據(jù)對學(xué)生的能力進(jìn)行個(gè)性化的評價(jià)，有效分析學(xué)生近期的學(xué)習(xí)情況，以此為教師之后更好地設(shè)計(jì)教學(xué)方案指引明確的方向。

（二）有助于提供更加豐富全面的教學(xué)資源

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為我們的社會生活及學(xué)習(xí)提供了極大的便利。作為高中物理教師，也應(yīng)緊隨時(shí)代教育的發(fā)展步伐，緊抓時(shí)代教育的契機(jī)，積極打破傳統(tǒng)教學(xué)中借助課本教材教學(xué)的局限性，為學(xué)生構(gòu)建多元化的教學(xué)課堂。這時(shí)教師就可有效借助信息大數(shù)據(jù)，搜索與篩選適合班級學(xué)生學(xué)情的教學(xué)素材，以此為學(xué)生挖掘更多有價(jià)值的物理學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的思維體系，有效滿足學(xué)生的多樣化成長需求，讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握更多的物理知識及物理技能，進(jìn)而從整體上促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升，并為有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）有助于強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解和掌握

相較其他科目，物理知識的學(xué)習(xí)要求學(xué)生不僅要掌握相關(guān)的理論知識，同時(shí)更要注重加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐拓展。如果教師仍舊沿用以往的教學(xué)模式，學(xué)生很難對抽象的物理知識進(jìn)行深入理解和掌握，也并不能真正在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用已學(xué)習(xí)過的知識。而基于大數(shù)據(jù)背景開展高中物理教學(xué)，其呈現(xiàn)的方式一般以多媒體為主，因多媒體有巨大的信息量，所以也包含了非常多的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。在教學(xué)過程中，物理教師借助多媒體教學(xué)，將枯燥抽象的物理知識轉(zhuǎn)化成形象且生動(dòng)有趣的視頻或圖片，不僅能拓展學(xué)生的視野，還能豐富課堂教學(xué)的內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對物理知識的理解和掌握，對于學(xué)生高效地學(xué)習(xí)物理知識有重要幫助。

三、基于大數(shù)據(jù)背景開展高中物理教學(xué)的策略

（一）基于大數(shù)據(jù)背景明確目標(biāo)開展高中物理教學(xué)

不管在什么條件下，任何教學(xué)工作的開展都離不開教學(xué)目標(biāo)的制定和明確，在高中物理教學(xué)中同樣如此。因此，教師在基于大數(shù)據(jù)背景開展物理教學(xué)時(shí)，也應(yīng)明確教學(xué)的目標(biāo)，只有這樣才能促進(jìn)該項(xiàng)工作持續(xù)有效地進(jìn)行。首先，基于大數(shù)據(jù)背景開展物理教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生綜合素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，教學(xué)過程中，既要向?qū)W生傳授基礎(chǔ)的物理知識和實(shí)踐技能，同時(shí)還應(yīng)高度重視學(xué)生信息化素質(zhì)及物理學(xué)科思維的發(fā)展。其次，基于大數(shù)據(jù)背景開展物理教學(xué)，教師可將抽象的物理知識以直觀、具象的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，更有益于物理課程教學(xué)的開展，同時(shí)還加強(qiáng)了師生之間的課堂互動(dòng)交流，有效促進(jìn)了學(xué)生的自主探究，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛。最后基于大數(shù)據(jù)背景開展物理教學(xué)，可為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)便利的學(xué)習(xí)環(huán)境，更有利于學(xué)生理解和掌握物理知識，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科綜合能力的提升。例如，教師在教學(xué)《力的合成與分解》這一課程內(nèi)容時(shí)，教學(xué)的主要目的是要求學(xué)生理解合力與分力的概念及其相互關(guān)系，并會用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成，同時(shí)能在具體的情境下，運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行力的分解，熟練掌握正交分解法。而因?yàn)榱κ菬o形且看不見的，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)極易遇到思維障礙。這時(shí)教師在開展物理教學(xué)時(shí)，就應(yīng)基于大數(shù)據(jù)背景明確教學(xué)的目標(biāo)，借助信息技術(shù)輔助教學(xué)，從而將力的合成與分解等知識進(jìn)行直觀化的演示，將抽象的知識具象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以此強(qiáng)化學(xué)生對力與力之間的關(guān)系更明確地理解和掌握，從根本上減少學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科中的思維偏差，以此幫助學(xué)生進(jìn)行更加高效的學(xué)習(xí)。此種基于大數(shù)據(jù)背景明確目標(biāo)開展教學(xué)的方式，能使學(xué)生對所學(xué)知識有更深刻的認(rèn)識，對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力也有重要幫助。

（二）基于大數(shù)據(jù)背景借助微課開展高中物理教學(xué)

縱觀以往的教學(xué)實(shí)踐，高中物理教師大多仍舊沿用“灌輸式”的方式開展教學(xué)，雖陸續(xù)運(yùn)用了信息技術(shù)，但教學(xué)過程中并未將學(xué)生作為課堂的主體，學(xué)生在課堂中自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用所學(xué)知識和技能的機(jī)會少之又少，所以在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此，大數(shù)據(jù)背景下，教師在開展物理教學(xué)工作時(shí)必須改變以往的授課模式，充分尊重學(xué)生的主體地位，積極引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。而微課是信息技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物，因其具備時(shí)間簡短、內(nèi)容精簡的特征，在教育教學(xué)中得到了廣泛運(yùn)用，其也屬于大數(shù)據(jù)背景下一種新型的教學(xué)模式，能將教材中的某一重難點(diǎn)知識清晰直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，有利于學(xué)生對重難點(diǎn)知識的有效理解和掌握。例如，教師在教學(xué)《平拋運(yùn)動(dòng)》這一課程內(nèi)容時(shí)，傳統(tǒng)的授課方式即教師依照學(xué)生的學(xué)情，將學(xué)生分為若干小組開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這個(gè)過程中教師運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，對豎直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察，并借助紙帶數(shù)據(jù)對g 數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，從而引導(dǎo)學(xué)生對物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究分析，此種教學(xué)模式多以語言文字講解為主，學(xué)生未對所學(xué)知識有直觀的認(rèn)識，并不利于學(xué)生思維的發(fā)展。而基于大數(shù)據(jù)背景借助微課開展教學(xué)，教師可將本節(jié)課的知識點(diǎn)做成一個(gè)5-8 分鐘左右的微視頻，讓學(xué)生直觀觀察豎直方向及水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并從視覺層面充分感悟運(yùn)動(dòng)合成與分解的過程，此種教學(xué)模式相較于傳統(tǒng)的語言文字教學(xué)明顯更為直觀，有利于教學(xué)效果的提升。再例如，教師在教學(xué)《曲線運(yùn)動(dòng)》這一課程內(nèi)容時(shí)，本節(jié)課主要要求學(xué)生對物體是否有曲線運(yùn)動(dòng)的條件，以及物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度方向進(jìn)行判定，教師在基于大數(shù)據(jù)背景開展教學(xué)時(shí)，就可有效運(yùn)用實(shí)驗(yàn)類微課向?qū)W生直觀呈現(xiàn)以上兩個(gè)知識點(diǎn)，以此降低學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的難度，使學(xué)生對知識點(diǎn)有更直觀的理解，有效提升教學(xué)的效率。

（三）基于大數(shù)據(jù)背景引入慕課開展高中物理教學(xué)

慕課也被稱為大型開放式的網(wǎng)絡(luò)課程，具有非常顯著的權(quán)威性。慕課教學(xué)的流程比較靈活，學(xué)生可通過慕課平臺中的資料及視頻反復(fù)學(xué)習(xí)物理知識，同時(shí)在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生困惑，還能隨時(shí)隨地與教師進(jìn)行溝通和交流，不僅能強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)深度，還能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，在當(dāng)前的教學(xué)中也較為常用。因此，高中物理教師在基于大數(shù)據(jù)背景開展教學(xué)時(shí)，也可有效引入慕課，以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究物理知識的興趣，有效滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，提升課堂的教學(xué)效率。例如，教師在教學(xué)《力的相關(guān)知識》這一課程內(nèi)容時(shí)，該類知識主要包括摩擦力、重力及彈力等，教師在運(yùn)用慕課前，可先對教材內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致劃分，每個(gè)章節(jié)都可制作幾個(gè)教學(xué)視頻，從而構(gòu)成教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)，并有效滲透到每個(gè)基礎(chǔ)知識點(diǎn)中。通過這樣的方式教師能更好地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行解析，也有利于學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握。此外，教師還可以試著與慕課公司進(jìn)行合作，立足學(xué)生的學(xué)情，對教學(xué)的方案進(jìn)行全方面的優(yōu)化，以此使慕課能將物理知識的重難點(diǎn)內(nèi)容清晰、直觀、完整地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以便學(xué)生進(jìn)行高效的學(xué)習(xí)。基于大數(shù)據(jù)背景引入慕課開展教學(xué)的方式，能幫助學(xué)生精準(zhǔn)把握物理學(xué)科的知識點(diǎn)和核心問題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的積極性，同時(shí)也能幫助教師縮減講解知識點(diǎn)的時(shí)間，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科能力的提升。

（四）基于大數(shù)據(jù)利用信息技術(shù)開展高中物理教學(xué)

在高中物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也是教師向?qū)W生傳授物理知識的一種重要方法，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)中的位置也是不容動(dòng)搖的。在具體的教學(xué)過程中，只有依靠大量實(shí)驗(yàn)講解物理知識的內(nèi)涵、定理及公式等理論性較強(qiáng)的知識，才能讓學(xué)生明確不同的規(guī)律及概念。但從實(shí)際情況來看，因物理教學(xué)中缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)具有一定危險(xiǎn)性等原因，很多物理實(shí)驗(yàn)無法在教學(xué)中得以有效完成。有些教師雖然運(yùn)用演示的方法向?qū)W生展示了實(shí)驗(yàn)操作的方法及過程，也起到了一定的作用，但卻忽略了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，這也對教學(xué)效果造成了影響。因此為強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，教師就可基于大數(shù)據(jù)背景借助信息技術(shù)來展開教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并對一些物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬或仿真，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心及求知欲，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣，從而使學(xué)生積極主動(dòng)地投入到物理實(shí)驗(yàn)知識的學(xué)習(xí)中，深入地了解和探究物理現(xiàn)象。例如，教師在教學(xué)《超重和失重》這一課程內(nèi)容時(shí)，教學(xué)的主要目的要求學(xué)生掌握超重和失重的概念，理解實(shí)質(zhì)重力并未發(fā)生改變，并能分析與解決生活中有關(guān)的超重與失重問題。教學(xué)過程中為達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，向?qū)W生更好地展示物理實(shí)驗(yàn)，教師就可以借助信息技術(shù)，及時(shí)為學(xué)生搭建“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”，讓學(xué)生依照自己制訂的實(shí)驗(yàn)方案對各種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行構(gòu)建，以此有效探究超重及失重的物理規(guī)律，強(qiáng)化學(xué)生對所學(xué)知識的記憶和掌握，并有效促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提升。

總而言之，大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，給社會生活帶來了翻天覆地的變化，教育教學(xué)也受到了不小的沖擊。因此，高中物理教師在開展實(shí)際教學(xué)工作時(shí)，也應(yīng)充分挖掘大數(shù)據(jù)的教育優(yōu)勢，不斷優(yōu)化和完善物理教學(xué)的模式，積極探索大數(shù)據(jù)背景下物理教學(xué)的方法。通過基于大數(shù)據(jù)背景明確目標(biāo)、借助微課、引入慕課以及有效運(yùn)用信息技術(shù)的方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣，并以此拓展學(xué)生的眼界，滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，有效深化學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶，從而在提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的同時(shí)，促進(jìn)高中物理高效課堂的構(gòu)建。