大數據下的物理習題課精準教學探討

沈旭東

(浙江省吳興高級中學 浙江 湖州 313000)

鄭玲玲

(浙江省湖州市舊館中學 浙江 湖州 313000)

習題課教學是物理課堂教學中的重要組成部分．在新課程的要求下，教師應把握學業質量要求，運用習題將理論與實踐結合到一起，靈活運用物理知識，培育與提升學生的科學素養．但傳統的習題課在推送習題、收集學生反饋和課堂批改等環節上都較為繁瑣，不利于教師在課堂上了解學生的需求，課堂教學的效率不高.

為了改進傳統習題課的不足，在今天信息技術被廣泛應用，利用大數據平臺對物理習題課中最常見的3種題型——選擇題、計算題和實驗填空題進行有針對性的教學，旨在使課堂教學的效率得到提升．在現代教學技術的支持下，利用學生手上的平板電腦內的大數據平臺，教學界面如圖1所示，可實現高中物理習題課的精準教學．

圖1 平板教學教師端教學界面

在數據下習題課精準教學流程圖如圖2所示.在備課階段，教師要有針對性地選擇習題，并把習題中考點所涉及到的核心素養目標進行分解．對于課堂習題的推送和收集這兩個步驟，可利用大數據平臺傳送到學生平板電腦上，省去了紙質試題收發的時間．對于學生反饋的收集和教師的批改這兩個環節，則根據題型不同，采取不同的操作方法．對于選擇題和答案表述較簡單的填空題，可在發布時直接設置答案實現自動批改；對于答案較復雜的填空題和計算題，則是根據學生提交答案的時間差，對先上交的學生進行批改．批改后，借助大數據平臺的統計功能，教師將得到一份包含學生提交率、提交時間、得分率、答案分布等信息的作答報告，結合備課時分解得到的核心素養目標，即可診斷學生核心素養的欠缺情況，針對薄弱環節制定更為精準的教學策略．

圖2 大數據下的物理習題課精準教學流程圖

下面就以物理課堂最常見的3種題型——選擇題、計算題和實驗填空題為例，對大數據下的物理習題課精準教學進行探討．

1 選擇題的精準教學實施流程

【例1】如圖3所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A的B兩個輕環，系在兩環上的等長細繩拴住的書本處于靜止狀態，現將兩環距離變小后書本仍處于靜止狀態，則( )

A．桿對A環的支持力變大

B．B環對桿的摩擦力變小

C．桿對A環的力不變

D．與B環相連的細繩對書本的拉力變大

圖3 例1題圖

該題涉及到的核心素養有物理觀念(運動與相互作用觀)、 科學思維(建構模型、科學推理)．對題目選項涉及到的核心素養進行分解，得到如表1所示的素養目標．

表1 例1的素養分解

將學生的反饋匯總之后，得到如圖4所示的數據報告．從圖4中可以明顯看出，大部分學生對于這類基礎題型的知識點掌握得很好．已無需教師在課堂上花費太多時間去進行講解和展開．對于極個別的學生在整體法和隔離法、受力分析、三力平衡等方面有問題，可調取學生名單，在課后單獨對其進行輔導．

圖4 學生的選項分布及正確率情況

2 計算題的精準教學實施流程

【例2】小明以初速度v0=10 m/s豎直向上拋出一個質量m=0.1 kg的小皮球，最后在拋出點接住．假設小皮球在空氣中所受阻力大小為重力的0.1倍．求:

(1)小皮球上升的最大高度；

(2)小皮球從拋出到接住的過程中重力和空氣阻力所做的功；

(3)小皮球上升和下降的時間．

該計算題涉及到的核心素養類型主要有物理觀念(能量觀)、 科學思維(科學推理)．對題目各小題涉及到的核心素養進行分解，得到如表2所示的素養目標．作為計算題，在發布時需設置好分步給分，以方便在課堂快速批改和統計學生的核心素養情況．

表2 例2的素養分解

將習題推送給學生，利用學生提交的時間差快速批改習題(快速批改界面如圖5所示)．在教師認真備課并熟悉答案的前提下，可在10～20 s內批改一份學生的答卷，并將典型錯誤收藏用于課堂展示，加深學生對錯誤的理解．將批改后的反饋匯總，得到如下的數據報告．整體得分情況如圖6所示，各小題的得分情況如圖7所示．

圖5 快速批改界面

圖6 例2的整體得分情況

圖7 例2每個小題的得分率

該題是豎直方向上的勻變速直線運動的求解，重點在于考慮阻力對運動的影響．通過當堂批改和對報告數據的解讀發現：第(1)問主要是有極個別學生忽視了阻力存在，直接用豎直上拋的公式來解答，只需提示其注意審題即可．第(2)問需要學生結合做功的定義以及重力和阻力的特點進行計算，需要明確重力方向始終豎直向下，而阻力則與相對運動方向相反，在上拋與下落時方向會發生改變．第(3)小題是第(2)問的具體計算，若學生未判斷出上升和下降過程中阻力會反向，用相同的加速度去計算上升和下降的時間，自然也就錯了．因此對于例2，在課上對該題的第(2)、(3)問涉及的過程進行分析，并以相同類型的習題進行拓展與延伸，在今后的課堂中，要引導學生將物理知識和實際情況聯系起來，培養他們科學思維，做到學以致用．

3 填空題的精準教學實施流程

【例3】在“探究電磁感應的產生條件”實驗中，實驗連線后如圖8所示，感應線圈組的內外線圈的繞線方向如圖9粗線所示．

圖8 實物連線圖

圖9 感應線圈組分離元件圖

(1)接通電源，閉合開關，G表指針會有大的偏轉，幾秒后G表指針停在中間不動．將滑動變阻器的觸頭迅速向右滑動時，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)；迅速抽出鐵芯時，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)．

(2)斷開開關和電源，將鐵芯重新插入內線圈中，把直流輸出改為交流輸出，其他均不變．接通電源，閉合開關，G表指針____________(“不動”“右偏”“左偏”“不停振動”)．

(3)僅用一根導線，如何判斷G表內部線圈是否斷了？____________________

該實驗題涉及到的核心素養主要有科學思維(科學推理)和科學探究(問題)，屬于探究型問題，難度較高．如圖10所示，對于填空題的前兩問，答案形式較為固定，可設置自動批改，減少課堂批改時間．第(3)問屬于開發方式問題，需要學生拍照提交，教師手動批改．對題目各小題涉及到的核心素養進行分解，得到如表3所示的素養目標．

圖10 填空題批改設置

表3 例3的素養分解

將學生的反饋匯總之后，得到如下的數據報告．整體得分情況如圖11所示，各小題的得分情況如圖12所示．

圖11 例3的整體得分情況

圖12 例3每個小題的得分率

通過分析數據發現，對于第(1)小題和第(2)小題，學生在電路分析和利用楞次定律推導感應電流方向的綜合運用上掌握不牢固．對于第(3)小題這樣的開放型習題，由于平常學生動手操作的機會少，缺少綜合運用物理知識解決實際問題的能力，而毫無解題的頭緒和方法．該題錯誤率高，涉及素養要素多，是需要在課堂重點講解和討論的習題．第(1)小題得分率接近七成，說明學生對楞次定律的基本內容已經了解，但運用還不太熟練．故在講解時需要注重演示推理過程，將復雜的模型逐漸拆分成簡單模型再組合起來，強化學生分析問題、解決問題的能力．第(2)小題，可在第(1)小題的基礎上引導學生自主討論和推導，再結合實驗驗證得出的結論．第(3)小題，可利用實驗儀器進行實驗演示，由現象入手，引導學生發現問題、探究問題和得出結論．對于這一類思維能力要求較高的習題，更多注重對實驗操作與演示過程中涉及思想方法的提煉，將更多的課堂時間留給學生，引導學生自我發現、自我學習．在該題講解之后，應當用類似的開放性習題對學生進行鞏固，引導學生利用身邊的實驗儀器去進行探究現實中的物理現象．

4 總結與反思

通過對以上3個案例的實施發現，大數據下高中物理習題課的精準教學可以有效地提升課堂節奏，減少不必要的時間浪費，將更多的時間留給學生學習和探究．同時教師通過大數據手段，可以在課堂上快速掌握學生的核心素養目標達成情況，時刻了解學生的需求，為課堂下一步的教學提供精準指引，大大地提升課堂效率．當然，由于不同班級的學生其核心素養水平都有差異，為了能夠更精準地掌握學生的核心素養情況，需要花更多精力去親近學生，更有針對性地選擇習題，更精細化地編制習題的核心素養目標，才能達到更好的教學效果．