大數(shù)據(jù)支持下高中物理課堂精準(zhǔn)教學(xué)的有效落實(shí)

摘 要：近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)在語言理解、深度學(xué)習(xí)與圖像識(shí)別等多個(gè)方面取得重大突破，對(duì)教育教學(xué)也帶來一定的影響.在高中物理課堂教學(xué)中，教師需在大數(shù)據(jù)支持下創(chuàng)新教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)流程，豐富知識(shí)呈現(xiàn)形式，全力提升課堂教學(xué)的精準(zhǔn)度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，幫助他們牢固掌握物理知識(shí)，有效落實(shí)精準(zhǔn)教學(xué).筆者針對(duì)大數(shù)據(jù)支持下如何落實(shí)高中物理課堂精準(zhǔn)教學(xué)進(jìn)行探討，同時(shí)制定一系列有效對(duì)策.

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高中物理課堂；精準(zhǔn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）36-0098-03

收稿日期：2023-09-25

作者簡介：吳宜文（1978.7-），男，福建省閩清人，本科，中學(xué)一級(jí)物理教師，從事高中物理教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：福建省閩清縣教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2023年度立項(xiàng)課題“大數(shù)據(jù)背景下高中物理學(xué)科精準(zhǔn)教學(xué)的策略研究”的成果（課題編號(hào)：MQ202306Z）

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們逐漸進(jìn)入到信息化和智能化時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)是一個(gè)典型代表，對(duì)教育教學(xué)有所影響，對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容、流程與形式均帶來更多的新思路.高中物理教師在課堂教學(xué)中同樣如此，需在大數(shù)據(jù)支持下制定整體課堂教學(xué)規(guī)劃，師生、生生之間通過多媒體技術(shù)同教育資源聯(lián)系起來，借此幫助學(xué)生學(xué)習(xí)好物理這門課程.

1 合理采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，精準(zhǔn)引發(fā)學(xué)生興趣

在以往的高中物理教學(xué)中，大部分教師都采用照本宣科的模式，學(xué)生極易產(chǎn)生抵觸心理，影響學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)較為被動(dòng)與機(jī)械，學(xué)習(xí)效率不高，課堂教學(xué)效果一般.為解決這些問題，高中物理教師可從大數(shù)據(jù)視角出發(fā)，以大數(shù)據(jù)為基本立足點(diǎn)，精準(zhǔn)誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與內(nèi)在動(dòng)力，使其學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，為精準(zhǔn)教學(xué)做好鋪墊^[1].

比如，在實(shí)施“加速度”教學(xué)時(shí)，教師先利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)上搜集以下動(dòng)畫：拖拉機(jī)2秒內(nèi)速度從0變到2 m/s，自行車5秒時(shí)間速度從0變到10 m/s，飛機(jī)2秒內(nèi)速度從0變到100 m/s.要求學(xué)生一邊觀看，一邊判斷速度變化得快，使其通過比較發(fā)現(xiàn)相同時(shí)間內(nèi)速度變化大的運(yùn)動(dòng)變化快，相同速度變化量所用時(shí)間少的變化快.設(shè)疑：不同時(shí)間、不同速度變化，該如何比較快慢？由此引出本節(jié)課的新內(nèi)容——加速度.接著，教師引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合以往學(xué)習(xí)速度所用的方法得出加速度的概念，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用比值法比較速度變化得快慢，然后指導(dǎo)他們運(yùn)用木條、毛巾和小車演示小車速度變化快慢的不同表示方式，結(jié)合小車運(yùn)動(dòng)情況來定性地表示速度變化快慢，使其根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出加速度的物理意義.

2 善于利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，物理課堂精準(zhǔn)有效

大數(shù)據(jù)是一個(gè)較為抽象的概念，以信息技術(shù)為依托，輔以網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)等，屬于典型的現(xiàn)代化產(chǎn)物，對(duì)多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域均產(chǎn)生一定的影響.在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理課堂教學(xué)中，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)，教師需要善于利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，提升教學(xué)行為、內(nèi)容與流程的精準(zhǔn)性與有效性，且適當(dāng)轉(zhuǎn)變物理知識(shí)呈現(xiàn)形式，易于學(xué)生理解和接受，提高他們的學(xué)習(xí)效率.

此時(shí)，在開展“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師先利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搜集一些生活中常見的落體現(xiàn)象，如春天的細(xì)雨蒙蒙，夏天的暴雨傾盆，秋天的黃葉飄落，冬天的雪花紛飛，等等.講述：在現(xiàn)實(shí)世界中不同物體進(jìn)行落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，下落速度的快慢往往是不一樣的，如蘋果與樹葉會(huì)同時(shí)從蘋果樹上下落嗎？重的物體是否肯定比輕的物體下落快？如何證明各自的觀點(diǎn)？組織學(xué)生進(jìn)行討論：物體在下落過程影響運(yùn)動(dòng)情況的因素有哪些？質(zhì)量重的物體下落速度是否比質(zhì)量輕的快？指引他們拿出兩個(gè)一樣的硬幣及兩張同硬幣表面大小一樣的紙張，其中一個(gè)揉為團(tuán)，按照數(shù)學(xué)中排列組合的原則實(shí)驗(yàn)，使之均從同一高度自由下落，觀察硬幣和紙的下落快慢情況，使其得出結(jié)論：物體下落過程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量沒有關(guān)系.

3 借助大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)學(xué)生精準(zhǔn)發(fā)展

高中物理教師可基于大數(shù)據(jù)視角出發(fā)，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況推送不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓其根據(jù)個(gè)人能力選擇學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)，從而推動(dòng)他們精準(zhǔn)發(fā)展，縮小彼此之間的差異.

例如，在進(jìn)行“動(dòng)能和動(dòng)能定理”教學(xué)時(shí)，動(dòng)能具有瞬時(shí)性，是指力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功等于在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化，動(dòng)能是狀態(tài)量，無負(fù)值.動(dòng)能定理描述的是物體動(dòng)能的變化量與合外力所做的功的關(guān)系，具體內(nèi)容為合外力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化量.面對(duì)這一概念，部分學(xué)生的理解可能存在一些問題，不過有的學(xué)生則能夠?qū)?dòng)能定理完整理解，但在解題中不會(huì)使用公式W_合＝ΔE_k，他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)及疑難點(diǎn)通常有所差異.這時(shí)教師需借助大數(shù)據(jù)技術(shù)將本章節(jié)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行重新整合，包括從牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理的過程、動(dòng)能定理的物理意義、運(yùn)用動(dòng)能定理解題的技巧等，學(xué)生個(gè)人需要自由選擇，輔助他們加以鞏固個(gè)人弱點(diǎn).

4 科學(xué)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，積極打造精準(zhǔn)課堂

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)中，涵蓋的數(shù)據(jù)信息相當(dāng)豐富，教師應(yīng)對(duì)這些教學(xué)資源進(jìn)行適當(dāng)加工與整合，對(duì)數(shù)量龐大的互聯(lián)網(wǎng)信息精煉處理，為學(xué)生找到適合實(shí)際學(xué)習(xí)需求的教學(xué)資源，避免他們?cè)谒鸭c會(huì)的學(xué)習(xí)資源時(shí)花費(fèi)太多時(shí)間和精力.另外，高中物理教師在日常教學(xué)中需格外注重學(xué)生遇到的障礙與疑難點(diǎn)，給予及時(shí)點(diǎn)撥與指導(dǎo)，打造精準(zhǔn)課堂^[2].

在這里，以“力的合成”與“力的分解”教學(xué)為例，教師先通過大數(shù)據(jù)技術(shù)播放“曹沖稱象”的視頻，設(shè)問：曹沖是怎樣“稱出”大象重量的？采用的是什么方法？學(xué)生知道是用石頭代替大象，稱出石頭的重量就知道大象的體重，這是等效替代法.讓學(xué)生思考生活中還有哪些也是利用這種替代的關(guān)系，鼓勵(lì)他們自由發(fā)揮，分享一些常見的替代關(guān)系.接著，教師在多媒體課件中以小孩和大人提水、人和大象拉木材、兩根繩子和一根繩子吊著燈泡為例，講述這些情況下用一個(gè)力代替幾個(gè)力，引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己歸納合力和分力的定義，引出問題：合力與分力之間是什么關(guān)系？利用信息技術(shù)手段同步展示上述幾種受力情況的示意圖，使其發(fā)現(xiàn)求幾個(gè)力的合力過程叫力的合成，求一個(gè)力的分力叫力的分解，助推他們理解合力與分力.

5 巧妙運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，精準(zhǔn)破解課堂難題

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)中，教師可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)了解學(xué)生的不解之處，借助多媒體手段形象生動(dòng)地展示知識(shí)要點(diǎn)，精準(zhǔn)破解教學(xué)難題，輔助他們更好地理解與內(nèi)化知識(shí)^[3].

舉個(gè)例子，在“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”教學(xué)實(shí)踐中，本節(jié)課的知識(shí)難點(diǎn)是牛頓第一定律的內(nèi)涵，即為揭示出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，改變?nèi)祟惖淖匀挥^和世界觀，為進(jìn)一步探究力和運(yùn)動(dòng)之間的定量關(guān)系指明方向，揭示物體存在慣性、確立慣性參考系，以此為基礎(chǔ)建立牛頓第二定律.在本節(jié)課教學(xué)過程中，教師可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)督與分析學(xué)生的交流情況，記下他們?cè)谡麄€(gè)學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)檔案.當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到障礙時(shí)，如力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系、慣性的概念、通過慣性解釋自然現(xiàn)象等，教師可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)及時(shí)掌握他們的學(xué)習(xí)動(dòng)向與情況，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度與態(tài)度進(jìn)行評(píng)估，家長也可以實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)與教師溝通、處理.

6 靈活使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動(dòng)學(xué)生精準(zhǔn)學(xué)習(xí)

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)過程中，教師需充分借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來打造高效物理課堂，安排好各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)結(jié)合他們的生活實(shí)際進(jìn)一步提高物理教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義.對(duì)此，高中物理教師在具體的課堂教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)靈活使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，以學(xué)生的實(shí)際生活為基本立足點(diǎn)整合教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)他們精準(zhǔn)、高效地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，使其在課堂上學(xué)習(xí)效果更佳.

比如，在“牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律”教學(xué)中，本節(jié)課以學(xué)習(xí)作用力與反作用力之間的關(guān)系為主，教師可先展示一個(gè)雞蛋與石頭相碰的畫面，鼓勵(lì)學(xué)生猜測(cè)可能出現(xiàn)的情況，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象引出問題：為什么雞蛋會(huì)碎，而石頭不會(huì)碎？使其仔細(xì)搜索后討論答案，讓他們積極學(xué)習(xí)新課內(nèi)容.之后，教師展示生活中常見的水杯放在桌面上、踢足球與擊掌等畫面，提出問題：當(dāng)你擊掌時(shí)雙手會(huì)產(chǎn)生什么感覺？踢足球時(shí)腳會(huì)產(chǎn)生什么感覺？在桌面上靜放的水杯，獲得桌面支持力時(shí)桌面是否出現(xiàn)變化？學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)將會(huì)回答：手會(huì)有麻麻的感覺，腳會(huì)痛，桌面因杯子對(duì)它的壓力而發(fā)生形變.使其意識(shí)到力的作用是相互的，提出作用力與反作用力的概念，讓他們探索作用力和反作用力之間的關(guān)系.

7 巧妙應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，精準(zhǔn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在整個(gè)高中物理課程體系中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)同理論知識(shí)一起構(gòu)建成完整的物理知識(shí)體系.但是，在以往的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，容易受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境、條件與資源等因素的限制，不少實(shí)踐環(huán)節(jié)都難以確保每位學(xué)生都參與其中，影響他們對(duì)理論知識(shí)的正常學(xué)習(xí)、理解與掌握.對(duì)此，高中物理教師可巧妙應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式，對(duì)部分物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真或者模擬，精準(zhǔn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引發(fā)學(xué)生的求知渴望，讓他們高效探究與發(fā)現(xiàn)物理科學(xué)現(xiàn)象^[4].

例如，在展開“磁場(chǎng)及其描述”教學(xué)時(shí)，教師先提出問題：磁鐵是否為磁場(chǎng)的唯一來源？利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在多媒體設(shè)備上演示“奧斯特”實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生觀察通電前后的磁針指向，分析原因且體會(huì)到磁鐵周圍與電流周圍均存在著磁場(chǎng)，使其結(jié)合牛頓第三定律說明磁針對(duì)電流也有力的作用，讓他們猜想是否能夠通過實(shí)驗(yàn)獲得更為明顯的驗(yàn)證.接著，教師現(xiàn)場(chǎng)演示“磁極對(duì)電流的作用”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以看到通電后，靜止的線圈在磁極中發(fā)生擺動(dòng)，讓他們得出“磁極對(duì)電流能夠產(chǎn)生力的作用”的結(jié)論.之后，教師借助大數(shù)據(jù)技術(shù)在課件中演示：兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以同向或反向電流時(shí)，兩導(dǎo)線間相互作用，學(xué)生可以看到通以同向電流時(shí)，兩條平行直導(dǎo)線相互吸引，通以反向電流時(shí)相互排斥，讓他們發(fā)現(xiàn)電流和的電流之間可以通過磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作.

在大數(shù)據(jù)支持下的高中物理教學(xué)活動(dòng)中，教師需極力發(fā)揮出大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，高度重視對(duì)數(shù)據(jù)的采集和使用，并合理借助信息技術(shù)手段優(yōu)化教學(xué)，為學(xué)生帶來優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)的有效落實(shí)，提高學(xué)生的物理知識(shí)水平與學(xué)習(xí)能力.

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：李 璟]