大數據在初中物理教學中的應用研究

焦有剛

（白銀市景泰縣草窩灘初級中學 甘肅 白銀 730400）

引言

初中階段的物理科目是培養學科學思維的關鍵科目，教師在課堂活動設計中既要重視學生的基礎知識掌握，同時也要利用大數據全面分析學情，更新教學理念，讓學生意識到科學技術的發展為社會進步和人類生活帶來的影響，并端正物理學習態度，養成良好學習習慣。教師也要不斷提升自身的信息素養，用專業的知識帶領學生探索物理世界的奧妙。

1.大數據在初中物理教學中的應用意義

1.1 有助于優化課堂教學內容

通過分析大數據收集學生的學習數據，教師可以了解學生在特定話題上的理解程度、興趣和學習速度，并使用這些數據來調整和優化教學內容，使之更好地適應學生的學習需求。大數據可以幫助教師分析哪些教學內容和教學方法對學生的學習效果最好[1]。例如，如果數據顯示一種特定的實驗教學方法能幫助學生更好地理解物理概念，那么教師就可以在未來的教學中更多地使用這種方法。通過分析學生在測試和作業中的表現，大數據可以幫助教師發現學生的學習難點，指導教師在未來的教學中更加關注這些難點。大數據不僅可以分析過去的學習數據，還可以預測未來的學習趨勢，真正幫助教師優化課堂上的教學內容。

1.2 有助于滿足學生學習需求

通過收集和分析學生的學習數據，教師可以了解學生的學習風格、能力和興趣。這些信息可以幫助教師定制個性化的教學策略，以滿足每個學生的學習需求。學生的學習過程需要教師的高度關注，利用大數據可以幫助教師追蹤學生的學習進度，通過對學生在不同時間點的學習數據進行分析，教師可以識別學生的學習困難，及時提供幫助。另外，通過分析歷史數據，大數據可以預測學生的學習成果，幫助教師提前發現可能的學習問題，及時進行干預。最重要的是，通過利用大數據，教師還可以設計更有吸引力的教學活動，提高學生的課堂學習參與度。當然，大數據并不能解決所有的教學問題，它只是一個工具，重要的是如何將大數據的分析結果轉化為實際的教學策略。

1.3 有助于提升教師執教能力

初中物理教師要不斷增強自身的執教能力和職業素養，以滿足不斷變化的學生的學習需求。大數據通過收集和分析學生的學習過程，形成分析報告，可以為教師提供反饋，幫助教師了解自己的教學方法是否有效，哪些地方需要改進，為教師提供有關教學決策的信息，例如，哪些課程內容需要更多的關注，哪些教學策略更有效等。在大數據的幫助下，教師還能夠有效地分配課堂教學時間和資源，如，通過識別學生的學習難點，教師可以將更多的時間和注意力集中在這些地方。并且教師通過使用大數據工具和方法，可以提高自己的數據分析和解讀能力，培養信息素養，這對于現代教師的專業發展非常重要。

1.4 有助于構建良好學習氛圍

大數據會對學生的物理學習態度進行匯總，通過大數據分析，教師可以發現哪些教學活動或方法能更好地引發學生的參與和興趣，從而創建更有吸引力的課堂，提高學生的參與度。大數據還可以幫助教師了解學生的學習進度和理解程度，從而及時調整教學策略，避免課程太快或太慢，讓學生感到壓力或者無聊。這種適應性的教學可以提高學習效率，提供更舒適的學習環境[2]。通過分析大數據，教師還可以發現哪些互動方式對提高學生學習效果最有效，例如在線討論、小組合作等，從而營造更加互動和合作的學習氛圍。大數據不僅幫助教師調整教學內容，還可以為學生提供反饋，讓學生了解自己在哪些地方做得好，哪些地方需要改進，從而鼓勵學生自主學習，培養學習自主性。

2.大數據在初中物理教學中的應用措施

2.1 收集學生學習數據，了解學生學習需求

在初中物理不斷發展背景下，學科知識和技能的要求越來越高，教學方式也在不斷更新和變革，學生數據的收集成了教師進行有效教學的重要工具。同時，隨著信息技術的發展，大數據在教育中的應用也變得更加廣泛和深入，學生數據的收集和分析也將成為未來教學的重要趨勢。

例如，講解“聲音傳播”的相關內容時，教師可以設計一系列有關聲音傳播的學習任務，如閱讀相關材料，完成在線測試，進行實驗等，這些任務應該涵蓋聲音傳播的基本概念，如聲波、振動、介質、聲速等。接著教師使用在線學習平臺或者課堂應用軟件收集學生完成學習任務的數據，這些數據包括學生的在線學習時間，測試答題情況，作業完成情況等。如教師可以設置一項關于“聲音是怎么傳播的”的在線測試，記錄每個學生的答題情況和用時。在實驗課中，教師可以讓學生進行“探究聲音在不同介質中的傳播速度”的實驗，并記錄學生的實驗數據和報告。除了學習數據，教師也可以收集學生的反饋。如，教師可以讓學生在學習結束后填寫一個反饋表，了解他們對于聲音傳播這個話題的理解程度，對于教學活動的滿意度，以及學生對于未來學習的建議和需求。

2.2 分析學生學習數據，解決學生學習困難

教師需要整理收集到的學生學習數據，去除無效數據，處理缺失數據等，以確保數據的準確性。然后使用統計和大數據分析工具對數據進行分析，如教師可以計算學生的平均成績，查看學生的成績分布，分析學生的答題情況等。通過數據分析，教師可以發現學生的學習困難，以此判斷出學生在哪些知識學習中可能存在困難。發現學習困難后，教師需要找出解決的策略，如可以安排更多的實驗或者實例，讓學生通過實踐來理解和掌握知識。為了檢驗學生的學習成果，教師需要持續收集和分析學生的學習數據，以追蹤解決策略的效果[3]。如果數據顯示學生的理解程度有所提高，那么說明這個策略是有效的。如果沒有明顯改善，教師可能需要調整或者尋找新的策略。

以能量守恒定律為例，如果數據顯示學生在理解能量轉換時的表現較差，那么教師就知道這是一個需要重點解決的問題。該定律涉及能量的轉換和守恒，這是一種抽象的概念，對于初中學生來說，可能難以理解。另外，學生可能對如何將能量守恒定律應用到具體的物理問題中感到困惑。教師可以通過設計和實施一系列的實驗，幫助學生理解和掌握能量守恒定律。以擺球實驗為例，首先，教師介紹實驗的目的和設備，讓學生了解這個實驗是用來驗證能量守恒定律的。然后，教師可以演示如何操作實驗，如如何提起和釋放擺球。在實驗過程中，教師可以引導學生觀察擺球的運動情況，如當一顆擺球被釋放后，對面的一顆擺球會被彈起，其他擺球保持靜止。最后，教師可以引導學生分析實驗結果。在這個實驗中，擺球的動能和位能在運動過程中不斷轉換，但總能量是守恒的，這就驗證了能量守恒定律。針對學生答題能力較弱的問題，教師可以在此基礎之上開展一些變式訓練，強化學生的解題能力。

2.3 設計分層學習任務，循序漸進提升能力

大數據可以提供深入且廣泛的學生學習數據，從而幫助教師進行精確的教學調整。以光的折射為例，教師可借助大數據開展分層教學。在教學開始之前，教師可以通過在線測評或者課前小測的方式，收集學生對于光的折射基礎知識的掌握情況，這些數據將為后續的教學提供基礎。針對基礎層次的學生，教師首先講解光的折射的基礎知識，然后通過一些基礎的習題來檢測學生的理解程度，學生完成的習題和測驗的結果會被收集并儲存為數據。針對應用能力較強的學生，教師根據基礎層的數據，為每個學生定制適合他們的應用層習題，這些習題旨在讓學生將光的折射知識應用于具體問題，學生的習題完成情況和測驗成績將被收集為數據。針對分析能力較強的學生，教師根據前兩層的數據，為每個學生定制適合學生的分析層任務，這些任務讓學生分析更復雜的光的折射問題，針對創先能力較強的學生，教師根據前三層的數據，為每個學生定制適合學生的創新層任務，例如設計一個實驗或探究光的折射在日常生活中的應用。在每一層的教學結束后，教師都會分析收集到的數據，了解學生的學習情況，并根據這些數據給學生提供反饋，指出他們的優點和需要改進的地方。此外，教師也可以根據這些數據調整后續的教學計劃。

2.4 創新作業設計形式，促進學生全面發展

雙減政策提出至今已有近兩年，各種各樣優秀的教育改革成果極大的鼓舞著教師的課改信心[4]。初中物理教師在設計作業時要根據雙減政策的要求，創新作業形式，以綜合性、開放性、探究性作業為主，使學生真正借助這一平臺發展智力，提升能力。利用大數據的分析能力，教師可靈活調整作業內容，并且還能在大數據的幫助下，篩選更多優質作業資源，豐富學生知識儲備，激發學生物理學習興趣。

例如，教師可以構建線上學習小組，每個小組既有優等生，又有學困生，促進學生之間的交流和互助。不管是課前預習作業還是課后鞏固作業，教師都可發布到師生共享平臺中。小組中的每個成員在完成第一項任務之后自動解鎖第二項，大數據會根據學生作業完成情況實時推送與學生學習能力相關的作業資源，引導學生夯實基礎，從而促進學生學習進步。

總結

綜上所述，初中物理教師首先要認可大數據對教學帶來的便利之處，接著從數據收集、數據分析、資源整合等角度探尋優質教學模式。本著生本理念、因材施教等原則，關注學生的全面發展。只有教師重視大數據的應用、善于利用大數據，學生才能有效培養物理核心素養。