大數(shù)據(jù)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

焦有剛

（白銀市景泰縣草窩灘初級中學(xué) 甘肅 白銀 730400）

引言

初中階段的物理科目是培養(yǎng)學(xué)科學(xué)思維的關(guān)鍵科目，教師在課堂活動設(shè)計中既要重視學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握，同時也要利用大數(shù)據(jù)全面分析學(xué)情，更新教學(xué)理念，讓學(xué)生意識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為社會進步和人類生活帶來的影響，并端正物理學(xué)習(xí)態(tài)度，養(yǎng)成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。教師也要不斷提升自身的信息素養(yǎng)，用專業(yè)的知識帶領(lǐng)學(xué)生探索物理世界的奧妙。

1.大數(shù)據(jù)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用意義

1.1 有助于優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容

通過分析大數(shù)據(jù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師可以了解學(xué)生在特定話題上的理解程度、興趣和學(xué)習(xí)速度，并使用這些數(shù)據(jù)來調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使之更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。大數(shù)據(jù)可以幫助教師分析哪些教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果最好[1]。例如，如果數(shù)據(jù)顯示一種特定的實驗教學(xué)方法能幫助學(xué)生更好地理解物理概念，那么教師就可以在未來的教學(xué)中更多地使用這種方法。通過分析學(xué)生在測試和作業(yè)中的表現(xiàn)，大數(shù)據(jù)可以幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，指導(dǎo)教師在未來的教學(xué)中更加關(guān)注這些難點。大數(shù)據(jù)不僅可以分析過去的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，還可以預(yù)測未來的學(xué)習(xí)趨勢，真正幫助教師優(yōu)化課堂上的教學(xué)內(nèi)容。

1.2 有助于滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求

通過收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、能力和興趣。這些信息可以幫助教師定制個性化的教學(xué)策略，以滿足每個學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程需要教師的高度關(guān)注，利用大數(shù)據(jù)可以幫助教師追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，通過對學(xué)生在不同時間點的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析，教師可以識別學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，及時提供幫助。另外，通過分析歷史數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)可以預(yù)測學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，幫助教師提前發(fā)現(xiàn)可能的學(xué)習(xí)問題，及時進行干預(yù)。最重要的是，通過利用大數(shù)據(jù)，教師還可以設(shè)計更有吸引力的教學(xué)活動，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)參與度。當(dāng)然，大數(shù)據(jù)并不能解決所有的教學(xué)問題，它只是一個工具，重要的是如何將大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為實際的教學(xué)策略。

1.3 有助于提升教師執(zhí)教能力

初中物理教師要不斷增強自身的執(zhí)教能力和職業(yè)素養(yǎng)，以滿足不斷變化的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。大數(shù)據(jù)通過收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，形成分析報告，可以為教師提供反饋，幫助教師了解自己的教學(xué)方法是否有效，哪些地方需要改進，為教師提供有關(guān)教學(xué)決策的信息，例如，哪些課程內(nèi)容需要更多的關(guān)注，哪些教學(xué)策略更有效等。在大數(shù)據(jù)的幫助下，教師還能夠有效地分配課堂教學(xué)時間和資源，如，通過識別學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，教師可以將更多的時間和注意力集中在這些地方。并且教師通過使用大數(shù)據(jù)工具和方法，可以提高自己的數(shù)據(jù)分析和解讀能力，培養(yǎng)信息素養(yǎng)，這對于現(xiàn)代教師的專業(yè)發(fā)展非常重要。

1.4 有助于構(gòu)建良好學(xué)習(xí)氛圍

大數(shù)據(jù)會對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)態(tài)度進行匯總，通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以發(fā)現(xiàn)哪些教學(xué)活動或方法能更好地引發(fā)學(xué)生的參與和興趣，從而創(chuàng)建更有吸引力的課堂，提高學(xué)生的參與度。大數(shù)據(jù)還可以幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和理解程度，從而及時調(diào)整教學(xué)策略，避免課程太快或太慢，讓學(xué)生感到壓力或者無聊。這種適應(yīng)性的教學(xué)可以提高學(xué)習(xí)效率，提供更舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境[2]。通過分析大數(shù)據(jù)，教師還可以發(fā)現(xiàn)哪些互動方式對提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果最有效，例如在線討論、小組合作等，從而營造更加互動和合作的學(xué)習(xí)氛圍。大數(shù)據(jù)不僅幫助教師調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，還可以為學(xué)生提供反饋，讓學(xué)生了解自己在哪些地方做得好，哪些地方需要改進，從而鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自主性。

2.大數(shù)據(jù)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用措施

2.1 收集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)需求

在初中物理不斷發(fā)展背景下，學(xué)科知識和技能的要求越來越高，教學(xué)方式也在不斷更新和變革，學(xué)生數(shù)據(jù)的收集成了教師進行有效教學(xué)的重要工具。同時，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用也變得更加廣泛和深入，學(xué)生數(shù)據(jù)的收集和分析也將成為未來教學(xué)的重要趨勢。

例如，講解“聲音傳播”的相關(guān)內(nèi)容時，教師可以設(shè)計一系列有關(guān)聲音傳播的學(xué)習(xí)任務(wù)，如閱讀相關(guān)材料，完成在線測試，進行實驗等，這些任務(wù)應(yīng)該涵蓋聲音傳播的基本概念，如聲波、振動、介質(zhì)、聲速等。接著教師使用在線學(xué)習(xí)平臺或者課堂應(yīng)用軟件收集學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括學(xué)生的在線學(xué)習(xí)時間，測試答題情況，作業(yè)完成情況等。如教師可以設(shè)置一項關(guān)于“聲音是怎么傳播的”的在線測試，記錄每個學(xué)生的答題情況和用時。在實驗課中，教師可以讓學(xué)生進行“探究聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度”的實驗，并記錄學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)和報告。除了學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師也可以收集學(xué)生的反饋。如，教師可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束后填寫一個反饋表，了解他們對于聲音傳播這個話題的理解程度，對于教學(xué)活動的滿意度，以及學(xué)生對于未來學(xué)習(xí)的建議和需求。

2.2 分析學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)困難

教師需要整理收集到的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，去除無效數(shù)據(jù)，處理缺失數(shù)據(jù)等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然后使用統(tǒng)計和大數(shù)據(jù)分析工具對數(shù)據(jù)進行分析，如教師可以計算學(xué)生的平均成績，查看學(xué)生的成績分布，分析學(xué)生的答題情況等。通過數(shù)據(jù)分析，教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，以此判斷出學(xué)生在哪些知識學(xué)習(xí)中可能存在困難。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)困難后，教師需要找出解決的策略，如可以安排更多的實驗或者實例，讓學(xué)生通過實踐來理解和掌握知識。為了檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，教師需要持續(xù)收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以追蹤解決策略的效果[3]。如果數(shù)據(jù)顯示學(xué)生的理解程度有所提高，那么說明這個策略是有效的。如果沒有明顯改善，教師可能需要調(diào)整或者尋找新的策略。

以能量守恒定律為例，如果數(shù)據(jù)顯示學(xué)生在理解能量轉(zhuǎn)換時的表現(xiàn)較差，那么教師就知道這是一個需要重點解決的問題。該定律涉及能量的轉(zhuǎn)換和守恒，這是一種抽象的概念，對于初中學(xué)生來說，可能難以理解。另外，學(xué)生可能對如何將能量守恒定律應(yīng)用到具體的物理問題中感到困惑。教師可以通過設(shè)計和實施一系列的實驗，幫助學(xué)生理解和掌握能量守恒定律。以擺球?qū)嶒灋槔?，首先，教師介紹實驗的目的和設(shè)備，讓學(xué)生了解這個實驗是用來驗證能量守恒定律的。然后，教師可以演示如何操作實驗，如如何提起和釋放擺球。在實驗過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察擺球的運動情況，如當(dāng)一顆擺球被釋放后，對面的一顆擺球會被彈起，其他擺球保持靜止。最后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果。在這個實驗中，擺球的動能和位能在運動過程中不斷轉(zhuǎn)換，但總能量是守恒的，這就驗證了能量守恒定律。針對學(xué)生答題能力較弱的問題，教師可以在此基礎(chǔ)之上開展一些變式訓(xùn)練，強化學(xué)生的解題能力。

2.3 設(shè)計分層學(xué)習(xí)任務(wù)，循序漸進提升能力

大數(shù)據(jù)可以提供深入且廣泛的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而幫助教師進行精確的教學(xué)調(diào)整。以光的折射為例，教師可借助大數(shù)據(jù)開展分層教學(xué)。在教學(xué)開始之前，教師可以通過在線測評或者課前小測的方式，收集學(xué)生對于光的折射基礎(chǔ)知識的掌握情況，這些數(shù)據(jù)將為后續(xù)的教學(xué)提供基礎(chǔ)。針對基礎(chǔ)層次的學(xué)生，教師首先講解光的折射的基礎(chǔ)知識，然后通過一些基礎(chǔ)的習(xí)題來檢測學(xué)生的理解程度，學(xué)生完成的習(xí)題和測驗的結(jié)果會被收集并儲存為數(shù)據(jù)。針對應(yīng)用能力較強的學(xué)生，教師根據(jù)基礎(chǔ)層的數(shù)據(jù)，為每個學(xué)生定制適合他們的應(yīng)用層習(xí)題，這些習(xí)題旨在讓學(xué)生將光的折射知識應(yīng)用于具體問題，學(xué)生的習(xí)題完成情況和測驗成績將被收集為數(shù)據(jù)。針對分析能力較強的學(xué)生，教師根據(jù)前兩層的數(shù)據(jù)，為每個學(xué)生定制適合學(xué)生的分析層任務(wù)，這些任務(wù)讓學(xué)生分析更復(fù)雜的光的折射問題，針對創(chuàng)先能力較強的學(xué)生，教師根據(jù)前三層的數(shù)據(jù)，為每個學(xué)生定制適合學(xué)生的創(chuàng)新層任務(wù)，例如設(shè)計一個實驗或探究光的折射在日常生活中的應(yīng)用。在每一層的教學(xué)結(jié)束后，教師都會分析收集到的數(shù)據(jù)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)給學(xué)生提供反饋，指出他們的優(yōu)點和需要改進的地方。此外，教師也可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整后續(xù)的教學(xué)計劃。

2.4 創(chuàng)新作業(yè)設(shè)計形式，促進學(xué)生全面發(fā)展

雙減政策提出至今已有近兩年，各種各樣優(yōu)秀的教育改革成果極大的鼓舞著教師的課改信心[4]。初中物理教師在設(shè)計作業(yè)時要根據(jù)雙減政策的要求，創(chuàng)新作業(yè)形式，以綜合性、開放性、探究性作業(yè)為主，使學(xué)生真正借助這一平臺發(fā)展智力，提升能力。利用大數(shù)據(jù)的分析能力，教師可靈活調(diào)整作業(yè)內(nèi)容，并且還能在大數(shù)據(jù)的幫助下，篩選更多優(yōu)質(zhì)作業(yè)資源，豐富學(xué)生知識儲備，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣。

例如，教師可以構(gòu)建線上學(xué)習(xí)小組，每個小組既有優(yōu)等生，又有學(xué)困生，促進學(xué)生之間的交流和互助。不管是課前預(yù)習(xí)作業(yè)還是課后鞏固作業(yè)，教師都可發(fā)布到師生共享平臺中。小組中的每個成員在完成第一項任務(wù)之后自動解鎖第二項，大數(shù)據(jù)會根據(jù)學(xué)生作業(yè)完成情況實時推送與學(xué)生學(xué)習(xí)能力相關(guān)的作業(yè)資源，引導(dǎo)學(xué)生夯實基礎(chǔ)，從而促進學(xué)生學(xué)習(xí)進步。

總結(jié)

綜上所述，初中物理教師首先要認可大數(shù)據(jù)對教學(xué)帶來的便利之處，接著從數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、資源整合等角度探尋優(yōu)質(zhì)教學(xué)模式。本著生本理念、因材施教等原則，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展。只有教師重視大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、善于利用大數(shù)據(jù)，學(xué)生才能有效培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)。