“智學軟件”助力高中化學分層教學的實踐研究

王志華

摘要： 利用“智學軟件”的數據分析處理技術收集、整理、分析學生的作業和測試情況，對學生進行快速、科學的分層，探究高中化學分層教學的新樣態。構建分層操作路徑框架，從分層教學的分層依據、分層課堂、分層作業和分層評價四個方面開展實踐研究，突破傳統分層教學數據不充分、準備耗時長、評價不及時等問題。將分層教學對“人”的發展的有利作用和互聯網驅動下“分”的智慧有機結合，充分發揮分層教學的育人優勢，通過因材施教促進學生個體的個性化發展。

關鍵詞： 高中化學分層教學; 教學評一體化; 智學軟件; 大數據分析

文章編號： 1005-6629（2022）05-0027-07

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

分層教學符合因材施教的教育理念，對“人”的發展尤其是“個體的人”的發展起著積極作用。該理念自20世紀80年代起就受到我國教育工作者的廣泛關注。筆者檢索發現從2011年至今，“篇名”中含“分層教學”的文章竟然高達14696篇，其中同時含有“高中化學”和“分層教學”的文章有344篇，這意味著平均每一年就有30多篇有關高中化學分層教學的文章被收錄，如果再算上未收錄或未發表的，數據將更加龐大。雖然廣大教育工作者對分層教學“教”的迫切，但因其“分”的不足，如“分層數據不充分”“分層準備耗時長”“分層評價不及時”等問題，導致分層教學在課堂教學中的使用率并不高[1，2]。

隨著計算機和信息技術的飛速發展，各種教學輔助軟件層出不窮，特別是“智學軟件”的出現，為教師的閱卷和數據處理帶來了極大的便利?！爸菍W軟件”是指對學生作業和測試進行統計、處理和數據分析的應用軟件。主要包括網上閱卷、作業布置、試卷資源、學情報告等功能，分為教師軟件、學生軟件和家長軟件三部分。常見的“智學軟件”有智學網、極課大數據、學情達等，它讓快速處理和分析數據成為現實[3，4]。

通過“智學軟件”可以實現將分層教學對“人”的發展的有利作用和互聯網驅動下“分”的智慧有機結合。為此，筆者提出“智學軟件”助力下分層教學操作框架（圖1），并進行了實踐研究，取得了一定的收獲。教師在教學中利用“智學軟件”強大的數據分析功能，全面科學地了解學生的情況，根據“分層依據”，對學生進行合理分層，開展“分層課堂”、布置“分層作業”、進行“分層評價”，因材施教，以促進學生個體的個性化發展。

1 分層依據

1.1 “量”的依據

“智學軟件”的出現不僅能夠讓教師快速精準地了解學生的學習情況，還能搜集和整理學生的數據，這為分層教學的“分”提供了“量”的依據。

筆者將某校化學選修A2班的學生作為研究對象，將化學選修A1班作為對照組，收集2020年2月中旬至2020年4月底間兩個多月的作業和檢測情況。因某校所使用的是“智學網”，所以本文以“智學網”教師端所提供的情況對學生進行分析研究。

利用智學網將學生的檢測情況進行分析，可以快速地將學生分為A、 B、 C、 D、 E五個等級（圖2）。

在分等級的基礎上，智學網還能對學生的作業情況進行統計分析，如圖3為智學網提供的許同學的作業波動曲線，讓教師可以更加精準地掌握學生的整體情況。

1.2 “質”的依據

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中將化學學科核心素養的水平劃分為4種水平： 水平1、水平2、水平3和水平4，不同的水平代表不同的能力要求，這為分層教學的開展提供了“質”的依據。

其中“水平1”為了解，包括知道、說出、辨認、識別等;“水平2”為理解，包括認識、領悟、清楚、明白等;“水平3”為掌握，包括操作、控制、駕馭、支配等;“水平4”為運用，包括應用、遷移、創設、延伸等。

在“智學軟件”所劃分的不同等級的基礎上，結合教師對學生的宏觀評判，教師可將學生劃分為甲、乙、丙三個層次，對應化學學科核心素養的不同水平，三者關系如圖4所示。

丙層基礎層，主要由E等學生和部分D等學生組成。丙層學生基礎相對薄弱，對化學缺乏信心，學習存在逃避心理，作業得過且過，對于學習中的問題容易視而不見，一定程度上存在破罐子破摔的消極心態，化學學習處于水平1的階段。在教學中要幫助這部分學生夯實基礎，提高學習自信心和學習興趣，逐步向水平2邁進。

乙層平行層，主要由部分D等、全部C等和部分B等學生組成。乙層學生學習態度端正，化學基礎知識不夠扎實，思維能力一般，對知識理解、應用和融會貫通的能力不夠，成績中等，基本屬于水平2的階段。教學中要讓乙層學生在原有學習的基礎上，學會思考，學會分析，加強知識的鞏固和運用，提升解題能力，向甲層學生靠攏。

甲層學優層，主要由部分B等和全部A等學生組成。甲層學生化學基礎扎實，思維能力強，化學興趣濃厚，作業認真，成績優異，基本屬于水平3的狀態。教學中要繼續保持這部分學生的學習優勢，提升知識遷移和應用能力，成為班級的領頭羊，向水平4的方向邁進。

此外，在學生分層的基礎上，筆者又進一步將學生進行分組，期望通過小組的力量督促和幫助乙層平行組和丙層基礎組的學生共同進步。具體分組情況為： 每組6～8人，使每個小組中3個層次的學生基本上平均分布，選定小組長，制定小組口號。通過小組合作、小組互助等，實現從“個體→群體→個體”的共同進步。

2 分層課堂

2.1 “智學軟件”助力下高中化學分層課堂設計思路

一個知識的學習要經過由淺入深、由表及里的認知過程。高中化學課可以分為新授課、復習課和講評課三種類型。結合布魯姆的認知理論，根據化學學科核心素養水平的要求，筆者提出了“四水平”的“智學軟件”助力下高中化學分層課堂設計思路（圖5）。教師在教學中根據課程類型，結合四種不同的能力水平，設置教學環節，開展學生活動，借助小組合作和分層任務（如甲層回答甲層問題，乙層回答乙層問題，丙層回答丙層問題），提高課堂的參與度，了解各層學生的學習狀況，使每一層學生都獲得發展和進步。

在教學中，同一個知識點，在不同課型中的水平要求呈螺旋上升狀態，如以“化學平衡常數”為例，在新授課中的運用水平和復習課中的運用水平有所不同，在新授課中更強調鞏固提升，而在復習課中則要實現應用和遷移。因此在不同的階段教師要設置不同的教學任務。

2.2 “智學軟件”助力下高中化學分層課堂的實施

2.2.1 新授課的分層課堂——以蘇教版選修4“化學平衡常數”為例

新授課主要指新課，在這一過程中學生對知識的學習要經歷“了解、理解、掌握、運用”四個階段，對應四種能力水平。結合化學學科特色，筆者提出“核心概念→性質特征→相互關系→鞏固提升”四步教學過程。教師在教學中，設置四個“學生活動”，引導學生完成學習內容。在本節課的教學中，通過合理分工，開展小組合作，主要由丙層學生負責回答問題，乙層學生負責記錄，甲層學生負責階段小結。如蘇教版選修模塊《化學反應原理》專題2第二單元第三課時“化學平衡常數”的教學中，筆者教學設計如圖6所示。

2.2.2 復習課的分層課堂——以高三一輪復習“化學平衡常數”為例

同一個知識點在不同課型中要求和呈現方式不同，如同樣是化學平衡常數，在其復習課中，則要經歷 “知識回顧→針對訓練→概括總結→綜合應用”四個階段（圖7）。根據這一特點，筆者設計了高三一輪復習課“化學平衡常數”，通過對概念的回顧和復述，幫助學生充分理解平衡常數的概念和意義，并結合考點專練和鋪墊問題，兼顧各層次學生，使每一位學生均獲得提升。如對于基礎的內容，由乙層和丙層的學生負責回答，甲層學生負責補充和概括;對于有一定難度的內容，通過從易到難增加設問來搭梯子，使每一層次的學生都能得到發展。

2.2.3 講評課的分層課堂——以寧波市2020學年第二學期選考適應卷第29題為例

結合某校學生學情，在高難度題的處理上，筆者本著一次精講一題、一次精講一點的原則，開展分層課堂。如以寧波市2020學年第二學期選考適應卷的試卷講評課為例，處理完1～28題的常見問題后，筆者選擇第29題“化學平衡常數”作為精講題（耗時約15分鐘），增加丙層、乙層和甲層的分層設問（圖8），層層推進，幫助各層學生理解和掌握。

29. （10分）“碳中和”引起各國的高度重視，正成為科學家研究的主要課題。利用CO2合成二甲醚有兩種工藝。

工藝1： 先在設備一加氫合成甲醇，涉及以下主要反應：

Ⅰ 甲醇的合成： CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）? Ⅱ 逆水汽變換： CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）

再通過設備二由甲醇脫水合成二甲醚。Ⅲ 甲醇脫水： 2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

工藝2： 在雙功能催化劑作用下，由CO2加氫直接得到二甲醚（反應Ⅳ）。

已知： 相關物質變化的焓變示意圖如下：

（1） 請寫出工藝2中CO2直接加氫合成CH3OCH3（g）（反應Ⅳ）的熱化學方程式：???? 。

（4） 假定工藝2在一定溫度下，控制恒容0.6 L的剛性容器中進行，不考慮反應Ⅱ的逆水汽變換及其他副反應，將1mol CO2與3mol H2與雙功能催化劑充分接觸反應，測定CO2的平衡轉化率為80%，CH3OCH3選擇性為50%，求此溫度下反應Ⅳ的平衡常數K=??? 。（CH3OCH3選擇性=2×CH3OCH3的物質的量參加反應的CO2物質的量×100%）

丙層： 反應涉及哪幾個方程式？寫出反應Ⅳ的平衡常數表達式，寫出反應1的三段式。

乙層： 寫出反應Ⅲ的三段式和反應Ⅳ的三段式，計算反應Ⅳ的平衡常數。

甲層： 求出反應Ⅳ的平衡常數，若達到平衡后，容器的總壓強為P0，求反應Ⅳ的Kp。

在這一過程中，雖然丙層學生并沒有完成題目中的全部任務，但通過鋪設的問題，讓他們在完成自己任務的同時，能夠嘗試著去思考各個反應之間的關系，這有利于他們后續學習的開展和進步。乙層學生要在丙層任務的基礎上解決問題，有利于加強對知識的理解和掌握，舉一反三。甲層學生增加了問題的難度，讓學生在不同情境下對題目展開思考，更有利于學生的提升和突破。

3 分層作業

3.1 課后分層練習

課后分層練習，即學生學習完課堂內容后教師布置的作業。教師根據學生的學情，對題目進行分層處理，將題目劃分為基礎題、提升題和拓展題三個層次。在作業布置中，盡可能保持各層次學生完成題量相近。

如以《選修4作業本》（浙江教育出版社出版，浙江省教育廳教研室編寫）專題2第二單元“化學平衡常數”的作業為例，根據學生的學情，筆者將1、 2、 3、 4、 7、 9、 15題設定為基礎題;8、 10、 12、 14題設定為提升題;5、 6、 11、 13題較難，設定為拓展題。布置每層學生的作業任務如表1所示。

3.2 分層設問練習

在作業布置中，教師可以選擇一些有代表性的題目，通過增加設問，布置分層設問的練習，讓每一層的學生都能獲得發展和提高。

3.3 學生錯題練習

“學生錯題練習”即“智學軟件”為每個學生量身定做打造個人專屬“錯題本”。借助“智學軟件”的收集整理功能，可以輕松整理學生的錯題。教師可以定期分析錯題情況，梳理薄弱知識點，有針對性地布置“錯題練習”，幫助學生查漏補缺、精準糾錯、不斷進步。

4 分層評價

4.1 “量”的評價

“量”的評價包括“課堂表現評價”和“作業評價”兩部分，其中“課堂表現評價”即筆者通過不同層面學生的答題情況，對學生的課堂狀況進行整體評判?！白鳂I評價”即學生分層作業的答題情況，利用“智學軟件”，實現對學生的“量”的評價，及時了解學生對知識的掌握情況，適時修正教師的“教”和學生的“學”。

4.2 “質”的評價

“質”的評價包括“階段性檢測評價”、“學生波動評價”和“學生能力水平評價”三部分。其中“階段性檢測評價”指一個階段的學生測驗情況的評價，教師可以借助“智學軟件”進行分析?！皩W生波動評價”即借助“智學軟件”的統計功能，查看學生在這段時間的作業波動圖（圖3），對學生進行整體評價。“學生能力水平

評價”即對學生能力水平進行的概括性評價，它由自評、互評和師評三部分組成（表2），可以更加全面地了解學生的整體情況。

通過上述評價，實現對學生的整體性和科學性的評價，并在此基礎上，對進步或退步的學生，進行重新分組，為下一階段分層教學的開展做好分層準備。

5 教學成效

5.1 學生層面——三個“提高”

5.1.1 提高了學習成績

通過分層學習，提高了學生的化學成績。下圖分別為分層前和分層后A1班、A2班成績對比圖（圖9），通過成績的變化，可以看出學生的學習成績提高了。

5.1.2 提升了學科學習興趣

通過將近一年的學習，學生學習化學的興趣提升了，解決問題的能力提高了，對于一些難題也敢于去思考嘗試了。還有些學生在完成份內作業之外，還愿意看一看其他層次的問題，學習動力和積極性都提高了。

5.1.3 提高了選拔能力

2021年高考模式進行了新的調整，化學學科地位和重要性都得到了大幅度的提升。本研究通過對不同層面學生的分層教育，有利于不同層次的學生獲得發展和進步，這對于幫助學生合理選擇選考科目、選拔學科優秀人才等具有重要的意義。

5.2 教師層面——兩個“形成”

5.2.1 形成了教學范式

形成了一種高中化學分層教學范式。在互聯網技術的支持下，教師在日常教學中能夠輕松快捷地對學生分層、分組，根據四種能力水平設計教學過程，以人為本、因材施教，使每一個學生都得到發展和進步。

5.2.2 形成了研究方式

為網絡信息時代下“教、學、研”和“教師專業發展”打下了堅實的基礎，提升了教師個人教研能力，促進了專業發展，形成了以“數據驅動”為基礎的教學研究方式。

5.3 學校層面——兩個突破

5.3.1 突破了傳統的教學方式

本研究改變了滿堂灌、一刀切的傳統教學方式，建立了以學為主、以生為本的分層教學范式。在本課題的研究中，某校其他化學教師也開始嘗試著使用本課題的教學策略開展課堂教學，對化學教學的改革起到了積極的推進作用。

5.3.2 突破了“合而不作”的小組學習現狀

在以往的小組合作中，總有一部分學生特別是學困生的參與程度不高。本研究中，通過小組分工合作、設置梯度問題等方式，使每一層次的學生都有任務，特別是加大了丙層基礎生的答題機會，并通過分層評價加以引導督促。突破了分組合作中“合而不作”的小組學習現狀，對其他學科教師的教學研究也有一定的借鑒和促進作用。

參考文獻：

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[4]梁峰麗. “極課大數據”在高中化學教學中的有效應用[J]. 化學教與學. 2015， （9）： 20～21， 43.