基于“智學網(wǎng)”支持的精準教學初探
——以“動能和動能定理”為例

賈 劍

(湖州市第二中學 浙江 湖州 313000)

1 引言

近幾年來，“精準”一詞成為許多領(lǐng)域關(guān)注的熱詞，被不斷應用于各個領(lǐng)域．比如，2013年習近平總書記提出的“精準扶貧”，就被應用于政府工作領(lǐng)域．但是，將“精準”應用于課堂教學已不是新鮮事．精準教學的概念由奧格登·林斯利于20世紀60年代提出，應用于國外課堂教學．精準教學是指通過頻繁測量學習過程來記錄學生的學習表現(xiàn)，以精確地判定學習者存在的當前問題及潛在問題，采用適當?shù)臄?shù)據(jù)技術(shù)以及教學策略進行精準的優(yōu)化和干預．相關(guān)專家強調(diào)，精準教學并不是一種具體的教學方法，而是一種可以對任何教學策略和課程進行精準、系統(tǒng)評估的方法．然而，近些年來，國內(nèi)一些學者在將精準教學研究擴展到教學活動的過程中發(fā)現(xiàn)其一些不足之處，比如因人工觀察和手動記錄完成標準變速圖表的過程過于繁瑣，不但增加了教學工作量，甚至會短時打斷教學進程，在一定意義上可以說是降低了教學效率．近些年來，隨著信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)的高速發(fā)展，“智學網(wǎng)”等網(wǎng)絡教學平臺如雨后春筍般出現(xiàn)，在日常教學活動中扮演了越來越重要的角色．我國學者祝智庭[1]構(gòu)建了一套以信息技術(shù)為依托的精準教學模式，使得教師節(jié)約了課堂教學時間，能更專注于教學設(shè)計和個性化干預，為學習者提供更精準的學習服務．

2 基于“智學網(wǎng)”支持的“云課堂”模式下的精準教學

精準教學過程中需精準定位分析“預學習數(shù)據(jù)的精準挖掘”“預學習情況的精準定位”和“基于預學習數(shù)據(jù)的精準教學決策”，從而形成“挖掘→定位→決策”的遞進過程．但在傳統(tǒng)課堂過程中教師很難有時間停下來手動記錄學生的學習表現(xiàn)，這使得精準教學在傳統(tǒng)課堂中很難展開應用．基于“智學網(wǎng)”的精準教學的這一迭代過程解決了傳統(tǒng)課堂教學難以解決的問題，幫助教師在課前、課中、課后快速地記錄每一名學生的學習表現(xiàn)，為教師在每一個教學過程中關(guān)注每一個學生提供了可能．傳統(tǒng)課堂的教學是“5+4”的教學流程結(jié)構(gòu)，本文在劉邦奇提出的智慧課堂使用教學流程結(jié)構(gòu)——“三段十步”的教學流程模式基礎(chǔ)上繼續(xù)探究精準教學的模式，即在課前、課中、課后3個階段中做到“數(shù)據(jù)挖掘→精準定位→教學決策”的迭代應用過程[2]，如圖1所示.

圖1 精準教學具體實施過程

具體實施方式為在課前精心開發(fā)導學資源，利用錄制微課視頻和布置預習習題等方式挖掘?qū)W生的學習數(shù)據(jù)以此掌握學情，教師進行學情分析并二次備課，精確樹立學習目標，合理定位教學內(nèi)容，從而有針對性地開展教學設(shè)計.課中階段的主要手段是在開展教學時根據(jù)教學內(nèi)容和學生學情精巧設(shè)計課堂提問，循序漸進引導學生．同時根據(jù)“智學網(wǎng)”上隨堂鞏固作業(yè)的反饋數(shù)據(jù)不斷完善教學，精準實施課堂干預，同樣是“數(shù)據(jù)挖掘→精準定位→教學決策”的迭代應用過程.課后階段的主要方式是教師依據(jù)課前和課中的作業(yè)情況為學生精細挑選個性化作業(yè)以達到練習鞏固、分層教學的目的．本來筆者所在學校無法做到課堂上每位學生都能通過手持電子設(shè)備進行精準教學，但是疫情期間通過“智學網(wǎng)+電腦”的“云課堂”模式剛好滿足教學所需的硬件和軟件條件．筆者就以“云課堂”期間高三物理一輪復習中“動能和動能定理”為例，利用“智學網(wǎng)”進行了一些初步的研究，從課前、課中、課后三方面入手，探討信息技術(shù)支持下精準教學的優(yōu)勢[3]．

3 高三一輪復習“動能和動能定理”課堂實例

3.1 課前

3.1.1 精心開發(fā)導學資源

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，學習者獲取知識的方式不再局限于傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材，而是更多地趨向于電子設(shè)備，如電腦、pad、手機等，而微課正是在這些設(shè)備的廣泛運用中產(chǎn)生的．微課因其特殊的教學方式，受到廣大學生的青睞．因此，筆者在課前制作了名為“動能及動能定理”的微課視頻，上傳到智學網(wǎng)平臺的“練習中心”．微課視頻包括初步復習動能和動能定理的基本概念和定義、熟練運用動能定理分析解決有關(guān)問題等內(nèi)容．

說明：總體而言，利用智學網(wǎng)，依托電子設(shè)備，學生可以在任何地點、任何時間進行個性化學習．學生的學習地點由課堂拓展至課外，學習時間更加充足，學習方式更加自由，學習效率更加高效．

3.1.2 精確樹立學習目標

信息技術(shù)支持下的精準教學中，首先是需要教師精確樹立具體的學習目標．但在傳統(tǒng)的一輪復習中，教師依據(jù)多年的教學經(jīng)驗，模糊地猜測學生可能存在的理解問題和知識缺陷，導致教師在課堂上花了九牛二虎之力講解知識點，卻不是眼前學生真正需要的．而利用了智學網(wǎng)平臺，我們恰恰能做到精準地“備學生”．筆者在智學網(wǎng)上的“練習中心”上傳預習微課視頻的同時也導入了一些動能定理的題目．

【問題1】如圖2所示，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點P在最低點時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則( )

圖2 問題1題圖

【問題2】如圖3所示，質(zhì)量為m的小球用長L的細線懸掛而靜止在豎直位置．現(xiàn)用水平拉力F將小球緩慢拉到細線與豎直方向成θ角的位置．在此過程中，拉力F做的功為( )

圖3 問題2題圖

A．FLcosθB．FLsinθ

C．FL(1-cosθ) D．mgL(1-cosθ)

【問題3】一滑草場中某條滑道由上下兩段高均為h、與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為μ.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8)．則( )

C．載人滑草車克服摩擦力做功為mgh

說明：學生在網(wǎng)上觀看微課后，回答筆者上傳的題目．筆者及時得到反饋，分析出全班小題的得分率(圖4)，甚至是每一位學生的正確率．

圖4 某一題的答題情況

分析數(shù)據(jù)后，筆者發(fā)現(xiàn)學生對于利用動能定理解題的思路和步驟已有所遺忘，同時在利用動能定理求變力做功和多過程問題中存在困難．在這些分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進行二次備課，突破傳統(tǒng)教學中學情分析的困境，真正做到了精確針對學生所存在的問題進行教學．在精心開發(fā)導學資源和精確樹立學習目標之后，教學的重中之重是課堂教學．

3.2 課中

3.2.1 精巧設(shè)計課堂提問

在課堂教學中，教師設(shè)計提問時應以學生為中心，從學情出發(fā)，考慮何時需要提問，如何進行提問，提問到什么程度等問題．精巧地設(shè)計課堂提問，有助于糾正學生的思維誤區(qū)，規(guī)范學生的思維認識，進一步提高課堂教學的高效性和目的性．

【例題1】我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一．如圖5所示，質(zhì)量m=60 kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6 m/s2勻加速滑下，到達助滑道末端B時速度vB=24 m/s，A與B的豎直高度差H=48 m，為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧．助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h=5 m，運動員在B與C間運動時阻力做功W=-1 530 J，取g=10 m/s2.

圖5 例題1題圖

(1)求運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大小；

(2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應為多大．

圖6 例題2題圖

圖7 例題3題圖

(1)小物塊Q的質(zhì)量m2；

(2)燒斷細繩后，物塊P第一次到達D點時對軌道的壓力大小；

(3)物塊P在MN斜面上滑行的總路程．

說明：在這一節(jié)“動能及動能定理”復習課中，筆者利用例題1引導學生重溫利用動能定理求解的過程，提出以下問題.

(1)研究對象選哪個，選定它的哪個運動過程；

(2)受哪些力，每個力是否做功，做正功還是負功；

(3)研究對象在過程的初末狀態(tài)的動能Ek1和Ek2；

(4)如何列動能定理等式．

通過循序漸進的提問設(shè)計，使學生更容易學會動能定理的基本解題思路和步驟，真正體現(xiàn)了教學的精確性．在學生思考例題2前，筆者拋出兩個問題.

(1)阻力能否用恒力做功的公式計算；

(2)為何能或者不能．

學生思考以上問題后，逐漸了解和熟悉了利用動能定理能輕松解決變力做功的問題．利用例題3，筆者提出讓學生分別思考利用多個過程的動能定理和整個過程的動能定理解題的優(yōu)缺點，進一步熟練運用動能定理解決多過程問題，從而完成課前樹立的學習目標．當然，筆者的提問和學生的回答皆使用“智學網(wǎng)”的“口袋課堂”中的連麥功能來完成．

3.2.2 精準實施課堂干預

A．返回斜面底端時的動能為E

C．返回斜面底端時的速度大小為2v

【鞏固2】如圖8所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g.質(zhì)點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為( )

圖8 鞏固2題圖

【鞏固3】有兩條滑道平行建造，左側(cè)相同而右側(cè)有差異，如圖9(a)所示的一個滑道的右側(cè)水平，如圖9(b)所示的另一個滑道的右側(cè)是斜坡．某滑雪者保持一定姿勢坐在雪橇上不動，從h1高處的A點由靜止開始沿傾角為θ的雪道下滑，最后停在與A點水平距離為s的水平雪道上．接著改用另一個滑道，還從與A點等高的位置由靜止開始下滑，結(jié)果能沖上另一個傾角為α的雪道上h2高處的E點停下．若動摩擦因數(shù)處處相同，且不考慮雪橇在路徑轉(zhuǎn)折處的能量損失，則( )

圖9 鞏固3題圖

A．動摩擦因數(shù)為tanθ

C．傾角α一定大于θ

D．傾角α可以大于θ

說明：教師在每一個階段的教學完成之后需及時觀察和測量教學目標的完成情況，從而調(diào)整下一個階段的教學方法和進度．傳統(tǒng)的課堂一般是通過例題檢測的手段來完成．教師可以讓學生站起來回答或者進行板演，但這往往只了解到個別學生的掌握情況，卻不知道全班每一位學生是否學會了，更不知道每一位學生學到了什么程度．在信息技術(shù)的支持下，筆者利用智學網(wǎng)和學生端的電子設(shè)備剛好解決了這個問題．上課之前，筆者在智學網(wǎng)上輸入這節(jié)課需要用到的例題．在上課過程中，學生在各自的學習設(shè)備上回答教師推送的問題．智學網(wǎng)即時顯示整個班級每道例題的答題情況、每個學生答題的正確率．筆者對一目了然的統(tǒng)計數(shù)據(jù)診斷后，針對錯誤率較高的例題作進一步詳細地分析和講解．課堂教學中依托信息技術(shù)和電子設(shè)備，課堂干預的精準性和即時性讓教師更有效地做到了因材施教．

3.3 課后

課后教師要精細挑選個性化作業(yè)，使每位學生都能找到適合自己的題目.

練習課后作業(yè)是物理教學不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是學生查漏補缺的主要途徑．限時訓練可培養(yǎng)學生快速思維能力，提高課堂效率，鞏固知識框架，起到查漏補缺的作用．但因每個人自身素質(zhì)和聽課效率的不同，必然會導致不同學生有不同的知識缺陷．大數(shù)據(jù)時代下，“智學網(wǎng)”可精準查找學生個體及其知識薄弱點，平臺統(tǒng)計學生在課前和課中的解答結(jié)果和學習表現(xiàn)，幫助教師監(jiān)測教學效果，精細挑選個性化作業(yè)，自動分配給學生適合自身難度的題目，從而達到分層教學的目的．

4 課后反思

隨著5G技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備的普及，信息技術(shù)支持下的課堂教學手段已經(jīng)逐漸滲透到傳統(tǒng)的課堂教學中．而在疫情期間，在國家的號召下全國教師開展網(wǎng)上“云課堂”更是完全采用了“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學方式，為課堂教學的變革帶來了新的契機．趁此機會，筆者通過幾個月的實踐認為“智學網(wǎng)”支持下的精準教學其核心優(yōu)勢有以下幾點.

4.1 操作簡單 及時反饋

著名教育家李林斯說過：“一旦我們把所有的行為都標繪在頻譜上，我們相信很快就會對學習行為有重大發(fā)現(xiàn)”．所以早期的精準教學是教師在相關(guān)測量工具的支持下手工記錄學生的學習行為變化，通過直觀地體現(xiàn)長時間內(nèi)的學生學習數(shù)據(jù)為教師的課堂教學提供幫助．但是這種操作和記錄不僅給教師額外增加了工作量，而且還可能短時中斷教學進程，在一定程度上不被教師所接受．而“智學網(wǎng)”支持下的精準教學的一大亮點就是在課堂練習環(huán)節(jié)中平臺能對學生的答題進行實時統(tǒng)計．教師只需在課堂上通過平臺即時查看學習平臺的統(tǒng)計結(jié)果，就能了解學生的學習情況，及時發(fā)現(xiàn)學生的不足，為下一步教學決策的調(diào)整提供幫助．

4.2 統(tǒng)計全面 數(shù)據(jù)清晰

大部分教師在傳統(tǒng)的作業(yè)批改之后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于某一題目得失分的情況只是停留在錯得多或少的大概印象上，常常不會統(tǒng)計或者沒時間統(tǒng)計每個題的得分情況，更無法統(tǒng)計每一題每個選項的選擇人數(shù)，所以只是在宏觀上對學生個體或者整個班級有一個大概的了解．而借助“智學網(wǎng)”平臺，各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以非常清晰地反饋給教師(圖10)．

圖10 智學網(wǎng)上的學生數(shù)據(jù)分析

由圖可知，教師可以從圖中獲得班級的作業(yè)平均分、最高分及最低分這些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，還能反饋出每道題的得分情況、每個學生的總分及耗時等詳細信息．全面、清晰的數(shù)據(jù)幫助教師從各個方面對自己任教的班級有一個非常具體的了解，做到了如指掌、心中有數(shù)．

4.3 教學分層 針對性強

傳統(tǒng)的課堂教學后，教師往往只是統(tǒng)一布置全班的課后作業(yè)，每個學生的作業(yè)千篇一律，無法體現(xiàn)不同學生的差異性．而在信息技術(shù)支持下，通過在“智學網(wǎng)”上答題，平臺自動會對學習者長時間的學習表現(xiàn)進行記錄，無需教師在課堂教學中及課后批改作業(yè)中花過多時間進行記錄，使得教師能夠?qū)W生在最近一段時間的學習效率和學習成果有一定的了解．教學者借助網(wǎng)絡教學平臺上統(tǒng)計出來的每個學生的錯題，更有針對性地進行布置作業(yè)和知識講授，也可以更加關(guān)注到每個學生的差異性．同時經(jīng)過一段時間的積累，平臺還會根據(jù)這段時間內(nèi)每個學生對這塊內(nèi)容的掌握情況自動推送不同的個性化手冊．個性化手冊中包括學生最近幾次作業(yè)的得分情況、薄弱知識點以及錯題解答和相應的變式訓練．通過以上方式，真正做到了個性化教學的目的．

以上是筆者在基于“智學網(wǎng)”支持下的“云課堂”模式下的精準教學中的一些做法和體會．通過“智學網(wǎng)”平臺的支持，使我們能在教學中充分了解教情和學情，猶如給我們的教學裝上了導航系統(tǒng)，使得教學更加精確、精細和精準．