大數據在化學課堂教學中的應用

熊國明

【摘 要】大數據為教育教學變革提供了新平臺和途徑，本文以高中化學教學為例，闡述大數據時代的內涵、特點和課堂教學改革發展的趨勢，從課堂導入、知識呈現、課堂延伸和教法優化，分析大數據在化學教學中的應用，為化學課堂教學提供參考。

【關鍵詞】大數據；化學課堂；應用

網絡信息技術的快速發展推動大數據時代的到來，海量化信息依托于多種新型媒介快速傳播，影響著教育體系內課堂教學的各個環節和多元化的教學資源，如何有效地將大數據運用到課堂教學中是教師當前面臨的新課題。

一、大數據時代的概述

大數據是無法在合理時間內通過人腦甚至用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的巨量信息資料的數據集合，也是巨量、高增長率和多樣化的信息資訊。巨量的信息資訊廣泛傳播影響著人們的工作和生活，對人類的認知理念和文化傳播體系產生深刻影響。目前學術界對大數據的理解有兩種代表性觀點：其一，特定范圍運用現代化處理軟件獲取、存儲和分析等的數據集合；其二，具體某領域范圍內的行為數據。基本特征：數據量大，計量單位至少是P、E或Z；類型繁多，內容豐富，包括圖片、視頻、音頻、網絡日志、地理位置住處等；隨著云計算、物聯網的發展，巨量信息無處不在，處理快速、及時高效。為學生全面深刻的學習化學知識、理解化學概念、掌握實驗技能、洞察化學的發展變化提供了前所未有的空間。

二、大數據背景下課堂教學改革發展的趨勢

大數據對課堂教學的影響是多方面的：其一，大數據下傳播信息的載體為課堂教學提供了新型的教學技術。目前大多數中學教室內都安裝多媒體教學設備、班班通光纖網絡，中學生都有智能手機或平板電腦、藍牙技術等，給大數據時代的課堂教學提供了物理的保障，進而要求課堂教學變革傳統的教學技術方法；其二，大量教輔資料和視頻呈現于網絡，使得局限于教室的教學形式發生了變化，如“愛課程網”、“學堂在線”等，利用新教學形式能補充課堂教學的有效性；其三，大數據下多元媒體為師生、生生溝通和交流提供了大平臺，要求變革傳統教學師生互動模式，采用多元互動形式。

三、大數據在化學課堂教學中的應用策略

（一）巧妙導入內容 充分激發學生興趣

課堂教學導入的內容和形式是影響本節課教學的質量和效果的關鍵因素之一。教學活動開始，學生的關注點和注意力分散，巧妙導入能在短時間內吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。大數據下，海量的教學資源信息和便捷的技術手段運用到課堂教學中，能有效地提高學生對所學知識的理解。如《無機非金屬材料的主角——硅》的教學，課前讓學生通過網絡了解硅的存在與用途，瀏覽網絡中學習課件，讓學生廣泛的了解非金屬材料硅，形成知識雛形。課堂導入，教師借助多媒體呈現長石、云母、黏土、橄欖石等自然界中硅酸鹽；水晶、瑪瑙、石英、砂子等硅石主要是氧化物，直觀地展示硅多彩的存在形式和生動的原子結構。以話題式和歷史式講解，硅在瓷器、建筑、玻璃、水泥、工程陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷以及現代醫療美容等方面的應用，歸納出硅在人們生活中的作用。

（二）交互呈現知識點 讓課堂教學充滿藝術

教學內容的呈現方式也是課堂教學成敗的關鍵。巧妙使用教室黑板、投影屏幕、音像設備等呈現教學內容，是影響學生對知識理解、概念的形成以及能力內化的催化劑。目前教師雖常采用多媒體授課手段，但板書仍不可缺，大數據下交互巧用黑板、屏幕、音像設備更彰顯教學的藝術魅力。一方面巧用黑板，將化學概念、化學方程式等呈現黑板左右角上，反復通過視覺刺激學生大腦，促進學生理解記憶基礎知識；另一方面，在黑板上構建本堂課的知識結構圖，輔之以多媒體投影，用文字、圖片、影像、音頻甚至網絡搜索等進行教學內容的解讀，多角度、全方位調動學生學習知識的感官和思維，充分揭示知識點聯系和內在規律，為學生學習掌握本堂課化學知識創造條件。

（三）充分利用大數據 讓課堂教學延伸

大數據應用于化學課堂教學在講解、實驗操作、現象觀察等方面，能持續有效直觀地呈現教材中不能呈現的知識內容，讓學生理解掌握，尤其是哪些在傳統教學中不便反復呈現給學生觀察實驗的現象和抽象、微觀的知識。利用大數據則可深入淺出地為學生呈現出來，為老師講解提供幫助，便于學生理解記憶形成知識體系。

如在《化學鍵》一節的離子鍵教學中，先讓學生通過手機、班班通網絡進行“鈉與氯氣反應”，“鈉與氯氣反應視頻”，百度搜索，分別可以找到497萬、108萬個相關內容，師生在網絡上下載相關文字、圖片、視頻等資料，直接在教學課堂上呈現，特別是，鈉與氯氣反應的實驗過程和現象學生可反復觀看；百度搜索“化學鍵教學課件”可找到20.5萬個相關結果讓學生學習教師借鑒。同時，將課堂教學內容錄制視頻資料，放在學校的網上課堂，讓師生再看再聽彌補課堂上的得失，為課堂教學延伸提供了強大的數據支持。

（四）優化課堂教學方法 突出知識重點化解難點

如何教會學生在短時間內掌握所學內容是教師教學的關鍵。化學教學中，特別是抽象的微觀的內容，傳統教學難以讓學生理解和掌握，大數據卻能使這些知識變得形象直觀。如講授原子核外電子的排布時，利用大數據形成的三維圖片、三維動畫和模型，將電子、質子、中子在原子中位置、電子的運動方式及排布規律在老師誘導下生動地揭示出來。在講解鈉與氯氣反應形成氯化鈉的過程，用動畫演示鈉原子失去電子達到穩定結構，變成帶正電荷的鈉離子；氯原子得到電子達到穩定結構，變成帶負電荷的氯離子，帶相反電荷的鈉離子和氯離子，通過靜電作用結合在一起形成氯化鈉，揭示了離子鍵的本質，突破教學難點。教學中教師再通過聲、光、影的變化，靈動地進行教學設計，強化教學重點。

大數據時代，教師靈活運用大數據為課堂教學帶來的便利，充分利用各種資源和技術手段，為學生提供多元的化學知識和吸納知識的渠道，培養學生自主學習能力，以彌補課堂教學的不足，提高教學效果和學生學習的質量。

【參考文獻】

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