教育數(shù)據(jù)支持小學(xué)科學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)的實踐探索

程英

大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，教育數(shù)據(jù)在小學(xué)科學(xué)學(xué)科精準(zhǔn)教學(xué)的過程中發(fā)揮著重要的作用。教師運(yùn)用人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)或者多媒體信息技術(shù)進(jìn)行全方位的智能學(xué)情分析，精準(zhǔn)掌握學(xué)生學(xué)情，為學(xué)生打造貼合自身學(xué)情的學(xué)習(xí)方案，實現(xiàn)個性化教學(xué)。

一、基于教育數(shù)據(jù)突破教學(xué)重難點

教育數(shù)據(jù)為小學(xué)科學(xué)教學(xué)增添了輔助作用，已經(jīng)成為教師教學(xué)的良好助教，能幫助學(xué)生有效突破教學(xué)重難點。

例如，蘇教版四年級下冊“冷和熱”單元涉及溫度的多次測量和持續(xù)測量，教師可以利用信息技術(shù)手段收集教育數(shù)據(jù)，保證記錄的準(zhǔn)確性，形成圖譜，方便學(xué)生尋找規(guī)律。實驗中有時會出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，常規(guī)課堂中，教師會懷疑是否是由于記錄失誤產(chǎn)生的，但基于信息技術(shù)形成的數(shù)據(jù)結(jié)果就可以排除這種可能性。教師可以告訴學(xué)生在探究過程中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)很正常，并引導(dǎo)學(xué)生明白科學(xué)探究的答案有時不是唯一的，讓學(xué)生知道真正意義上的科學(xué)探究是對客觀世界中人類未知領(lǐng)域的探究，是無法預(yù)知結(jié)果的。師生要一起去偽存真、去粗取精、細(xì)致分析、精密推斷。

二、利用教育數(shù)據(jù)打破時空區(qū)域壁壘

想讓教育數(shù)據(jù)在科學(xué)課中發(fā)揮作用，主要有兩條途徑。一是借助已有的成熟系統(tǒng)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的工具，目前最常見的就是兼容性很強(qiáng)的模擬實驗應(yīng)用程序。二是教師通過整理形成與科學(xué)學(xué)科相應(yīng)學(xué)段的知識圖譜，搜集一些項目式的學(xué)習(xí)內(nèi)容。當(dāng)然，這兩種方法也可以結(jié)合使用。

1.虛擬與現(xiàn)實融合，拓寬科學(xué)教育場域

小學(xué)科學(xué)教育主要基于學(xué)生對客觀世界的探索興趣展開教學(xué)，虛擬和現(xiàn)實的融合，大大拓寬了學(xué)習(xí)的場域。

例如，四年級上冊第4單元“簡單電路”的第3課“電路暗箱”一課中，利用虛擬實驗室PhET突破實驗現(xiàn)象不明顯的局限，直觀可視，同時也可以避免實驗時間過長，讓課堂更加高效。

學(xué)生因疫情居家學(xué)習(xí)期間，教師開展了豐富多彩的線上學(xué)習(xí)和線下自主學(xué)習(xí)的活動，一周一推送，受到廣大學(xué)生的喜愛。無論是線上課程還是線下自主學(xué)習(xí)，學(xué)生都可以將虛擬和現(xiàn)實的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，充分提高自身參與度。

2.課內(nèi)與課外融合，實現(xiàn)教育資源互補(bǔ)

蘇教版三年級下冊前兩單元是“植物的一生”和“植物與環(huán)境”，教師要充分開展教學(xué)活動，培養(yǎng)學(xué)生親近自然、欣賞自然、珍愛生命的意識，使其積極參與到對資源和環(huán)境的保護(hù)中去。三年級學(xué)生對科學(xué)活動充滿興趣，教師要保護(hù)他們對科學(xué)的好奇心和探究欲。研究植物的過程中，教師可以給學(xué)生推薦應(yīng)用程序來識別和認(rèn)識植物，把課堂學(xué)習(xí)延伸到課外，讓學(xué)生自主觀察、探究、描述和總結(jié)。

3.集體與個別兼顧，實現(xiàn)因材施教

在執(zhí)教四年級上冊“礦物與我們的生活”一課時，教師發(fā)現(xiàn)一些問題：教材內(nèi)容距離學(xué)生較遠(yuǎn)，雖為學(xué)生提供了一些信息，但由于不同的學(xué)生知識儲備存在差異，教材篇幅以及課堂時間存在限制，學(xué)生獲得的信息量較小，適應(yīng)不了新時代的要求和學(xué)習(xí)的需求。因此，教師在課前準(zhǔn)備豐富的教學(xué)資源包，充分展示人們利用礦物制作日用品的事例，給學(xué)生自主探究的時間，讓他們有機(jī)會接觸自己感興趣的內(nèi)容，接受科學(xué)的熏陶，從而建立礦物是重要自然資源的認(rèn)識，真正感受到巖石、礦物對人們來說不可或缺的意義，激發(fā)學(xué)生保護(hù)礦物資源的意識。

三、挖掘評估數(shù)據(jù)，追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況

在漢王科技的官網(wǎng)上，有套系統(tǒng)被稱作是“人工智能與課堂教學(xué)的深度結(jié)合”，每個學(xué)生的行為數(shù)據(jù)都會被生成詳細(xì)的統(tǒng)計表格，定期發(fā)送給教師和家長，便于他們精準(zhǔn)監(jiān)控學(xué)生的情況。此外，“智慧課堂行為管理系統(tǒng)”的監(jiān)控能力比漢王科技的更精密——每30秒就會對全體學(xué)生進(jìn)行一次掃描；對學(xué)生狀態(tài)的評定也更細(xì)致，區(qū)分了閱讀、舉手、書寫、起立、聽講、趴桌子等各種動作和情緒。每個動作和情緒對應(yīng)一個分值，得分高低直接反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的好壞。

教師可以利用教育數(shù)據(jù)對學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行分析。課前，教師可以利用問卷星平臺對學(xué)生進(jìn)行一些前測，利用計算機(jī)進(jìn)行批改，并及時準(zhǔn)確地對學(xué)生的能力進(jìn)行預(yù)判感知，從而進(jìn)行一些針對性的訓(xùn)練。課堂上，在學(xué)生完成電子記錄表，后臺統(tǒng)計全體數(shù)據(jù)，以柱狀圖、堆疊圖等方式呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)且直觀。課后，利用教育數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行評價，如智學(xué)網(wǎng)，教師可以隨時隨地批改作業(yè)。對各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)計也能快速實現(xiàn)，對每個學(xué)生的薄弱點分析得也非常到位。

教育數(shù)據(jù)支持的精準(zhǔn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)目標(biāo)明確，圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)短板和學(xué)習(xí)問題進(jìn)行針對性的訓(xùn)練和教學(xué)；應(yīng)當(dāng)突出手段的先進(jìn)性，學(xué)會利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建完善的教學(xué)體系，讓小學(xué)科學(xué)教學(xué)更加先進(jìn)；應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式，在教學(xué)手段上獲得更多支持，在教學(xué)內(nèi)容上具有更強(qiáng)的針對性。

當(dāng)然，對教育數(shù)據(jù)支持小學(xué)科學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)的應(yīng)用主張不能激進(jìn)，它畢竟是一個工具，首先要判斷它是否是有效的、有限的、有條件的，才能判斷其是否適合利用。對待教育數(shù)據(jù)，我們要去主動適應(yīng)、適度利用，但不可盲從。