大數(shù)據(jù)背景下智慧課堂與精準(zhǔn)教學(xué)在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

【摘要】當(dāng)前科技的飛速發(fā)展使得我們進(jìn)入信息化、智能化的時(shí)代，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多，將數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于教學(xué)中的智慧課堂教學(xué)手段是目前教育信息化研究的一個(gè)熱點(diǎn).高中階段是學(xué)生夯實(shí)物理知識(shí)基礎(chǔ)的重要時(shí)期，教師利用智能化手段進(jìn)行高中物理的精準(zhǔn)教學(xué)，一方面可以打破現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，提升教學(xué)效率；另一方面因新型技術(shù)的加入，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得學(xué)生對(duì)原本抽象乏味的物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣大幅提升，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生的目的.

【關(guān)鍵詞】智慧課堂；大數(shù)據(jù)；精準(zhǔn)教學(xué)；高中物理

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新型信息技術(shù)的發(fā)展，以及國(guó)家對(duì)學(xué)校教育的重視程度逐步提高，目前信息技術(shù)已經(jīng)滲透到教育的各個(gè)領(lǐng)域[1].當(dāng)傳統(tǒng)的課堂與新型的信息技術(shù)相互結(jié)合后，一種幫助學(xué)生學(xué)、協(xié)助教師教的基于大數(shù)據(jù)、教學(xué)全過(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)新型信息化課堂形式——智慧課堂應(yīng)運(yùn)而生.如何利用信息化的手段幫助教師突破傳統(tǒng)物理教學(xué)瓶頸、提升物理教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教育均衡和精準(zhǔn)教學(xué)、使學(xué)生的個(gè)性得到發(fā)展，是一線教師值得研究和思考的問(wèn)題.筆者以此為基礎(chǔ)在高中物理教學(xué)中展開了分析與研究.

1大數(shù)據(jù)分析背景下利用智慧課堂進(jìn)行高中物理精準(zhǔn)教學(xué)的意義

1.1打破物理教學(xué)教育瓶頸

在傳統(tǒng)大班教學(xué)的教學(xué)模式下，學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)與教學(xué)起點(diǎn)不一致，課堂片面利用部分學(xué)生的過(guò)程性評(píng)價(jià)來(lái)替代全體學(xué)生學(xué)情，相似的高中物理教學(xué)瓶頸已很難從教師自身來(lái)突破、克服.而在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下，教師可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜集到更加全面、精良的教學(xué)資源，同時(shí)智慧課堂具備在線及時(shí)反饋、自動(dòng)采集學(xué)生數(shù)據(jù)、分析學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)等功能.教師通過(guò)利用信息化的手段來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的傳授，能提升教學(xué)效率，精準(zhǔn)掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況，進(jìn)而突破上述教學(xué)瓶頸.

1.2激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)師生課堂角色轉(zhuǎn)變

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的安排上，傳統(tǒng)教學(xué)的流程一般是“預(yù)習(xí)—課堂講解—練習(xí)”，教師是講授者，而學(xué)生是知識(shí)的被動(dòng)接受者[2].同時(shí)，傳統(tǒng)課堂依靠教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的主觀理解來(lái)規(guī)劃課堂授課中的側(cè)重點(diǎn)，缺乏學(xué)生學(xué)情的數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)存疑，但由于心理素質(zhì)相對(duì)較弱，不敢私下向教師求教，進(jìn)而從“學(xué)不會(huì)”陷入“不想學(xué)”的困境.而在智慧課堂的教學(xué)模式下，教學(xué)流程轉(zhuǎn)化為自主學(xué)習(xí)—課中教師引導(dǎo)、小組學(xué)習(xí)—課后自主補(bǔ)救學(xué)習(xí)，學(xué)生課前自學(xué)[3].教師在課上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)共同存疑的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行集體討論、分析，課后利用智能平臺(tái)進(jìn)行復(fù)習(xí)、提問(wèn)，使教師的身份從講授者向引導(dǎo)者轉(zhuǎn)變，而學(xué)生則從知識(shí)的被動(dòng)接受者向?qū)W習(xí)的主動(dòng)研究者轉(zhuǎn)變、從“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”轉(zhuǎn)變，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體地位，使學(xué)生更好地投入學(xué)習(xí).

1.3加強(qiáng)師生、生生間的互動(dòng)交流，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)

傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教學(xué)互動(dòng)大多存在于課中的師生之間，教師在課堂中通過(guò)隨機(jī)提問(wèn)、邀請(qǐng)學(xué)生協(xié)助課堂實(shí)驗(yàn)等方式進(jìn)行互動(dòng).受傳統(tǒng)課堂影響，學(xué)生習(xí)慣灌輸式的學(xué)習(xí)方式，導(dǎo)致開展小組討論時(shí)缺乏激情，使生生互動(dòng)流于形式.同時(shí)由于受時(shí)間、空間限制，這些互動(dòng)大都片面單一，難以保證每位學(xué)生都能參與其中.而智慧課堂中的互動(dòng)系統(tǒng)很好地解決了這一問(wèn)題.課上教師可以通過(guò)利用系統(tǒng)中搶答、投票、討論、小組PK等功能，通過(guò)積分榜的形式激發(fā)學(xué)生間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，營(yíng)造活躍的課堂學(xué)習(xí)氛圍，加強(qiáng)師生與生生的互動(dòng)，提高物理課堂教學(xué)效率.而在課前課后，學(xué)生同樣可以利用智慧課堂平臺(tái)自由、輕松地與教師進(jìn)行交流，增加了師生間的互動(dòng)頻率，教師在回答學(xué)生的問(wèn)題時(shí)也能從思考中得到教學(xué)啟發(fā)，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的[4].

1.4個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)體現(xiàn)因材施教的教育理念

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)過(guò)程中，教師大多依據(jù)當(dāng)堂課學(xué)生的表現(xiàn)、直接利用習(xí)題冊(cè)、以基礎(chǔ)題為主的原則來(lái)選擇當(dāng)天的課后習(xí)題，隨后教師還要通過(guò)對(duì)課后作業(yè)進(jìn)行批改方可了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況.要求不同層次的學(xué)生完成同一內(nèi)容，難免會(huì)出現(xiàn)優(yōu)生覺得作業(yè)簡(jiǎn)單、缺乏挑戰(zhàn)性，而后進(jìn)生覺得十分困難無(wú)法完成的情況.問(wèn)題反復(fù)出現(xiàn)得不到解決，易使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)科的厭倦情緒，影響學(xué)生的全面均衡發(fā)展.由于智慧課堂的每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都利用了大量的分析數(shù)據(jù)，使得教師可以具體、準(zhǔn)確地把握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，系統(tǒng)還能智能化針對(duì)每位學(xué)生推送個(gè)性化作業(yè)，進(jìn)而達(dá)到因材施教的作用[5].

2利用智慧課堂進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)解決的主要問(wèn)題，及其解決過(guò)程與方法

2.1客觀數(shù)據(jù)打破傳統(tǒng)教學(xué)中教師經(jīng)驗(yàn)性、主觀性的教學(xué)預(yù)設(shè)

在傳統(tǒng)課堂課前，教師無(wú)法精確對(duì)學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行調(diào)查和分析，教學(xué)預(yù)設(shè)全靠經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏科學(xué)依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐[5].如今可利用智慧課堂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，當(dāng)學(xué)生在系統(tǒng)上完成預(yù)習(xí)和教師提前設(shè)置好的預(yù)習(xí)檢測(cè)題目后，教師根據(jù)系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)反饋，精準(zhǔn)詳細(xì)掌握不同班級(jí)各個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，便于教師及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)、引導(dǎo)討論的側(cè)重點(diǎn)，從而提高課堂教學(xué)效率[6].

2.2即時(shí)數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)幫助教師解決教學(xué)中“以個(gè)別代替全部”的問(wèn)題

傳統(tǒng)課堂教學(xué)反饋采用課堂提問(wèn)的方式，由個(gè)別學(xué)生回答，以此判斷所有學(xué)生掌握情況.課堂提問(wèn)中教師得到的反饋片面、模糊，不夠全面、精準(zhǔn).傳統(tǒng)課堂的課后反饋較為同樣如此，作業(yè)從教師布置到批改耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，導(dǎo)致反饋粗略.嚴(yán)重滯后.現(xiàn)利用智能終端來(lái)布置課堂練習(xí)及課后作業(yè)，學(xué)生只需使用終端在規(guī)定時(shí)間完成提交，而教師批閱時(shí)也僅需批閱主觀題，大大減輕了師生負(fù)擔(dān).智能化的系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅使得教師批改作業(yè)時(shí)間節(jié)約50%以上，同時(shí)還讓教師可以精確、及時(shí)地了解學(xué)生作答情況.而且利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)得出的反饋較為客觀、精準(zhǔn)，使得教師可根據(jù)客觀數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，做到精準(zhǔn)教學(xué).

2.3微課錄制及教師課后在線解答，幫助全體學(xué)生解決課堂問(wèn)題

學(xué)生在傳統(tǒng)課堂中面對(duì)課堂重難點(diǎn)時(shí)，難免會(huì)有當(dāng)堂難以理解消化的部分.但部分學(xué)生由于心理素質(zhì)差，不愿私下向教師提問(wèn)，而在課后老師也不能兼顧每個(gè)同學(xué)當(dāng)天遇到的問(wèn)題，便使學(xué)生對(duì)許多物理知識(shí)并沒有做到真正的理解.現(xiàn)采用智慧課堂的微課錄制，即在教學(xué)過(guò)程中即時(shí)錄制微課，教師在課后將微課與講義一同推送到班級(jí)空間，使學(xué)生在終端上能隨時(shí)隨地收看和提出仍然存疑的問(wèn)題.教師在終端中發(fā)現(xiàn)學(xué)生提出的問(wèn)題后及時(shí)回答，使得問(wèn)題解決率大幅提升.

2.4利用拍攝投屏及擬真實(shí)驗(yàn)，打破傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生“只能看”的教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂物理課上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，由于設(shè)備小，實(shí)物展臺(tái)投放復(fù)雜，易導(dǎo)致后排的同學(xué)看不清真實(shí)的情況.現(xiàn)利用智慧課堂的拍攝投屏以及三維擬真實(shí)驗(yàn)功能，學(xué)生在課上可通過(guò)投屏清晰觀看，而且課下還可以反復(fù)觀看實(shí)物實(shí)驗(yàn)視頻，并利用三維擬真實(shí)驗(yàn)功能動(dòng)手操作.一方面解決了課堂中學(xué)生看不清的問(wèn)題，另一方面加深了學(xué)生對(duì)一些非必做實(shí)驗(yàn)的理解，鞏固相關(guān)物理知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理課程的學(xué)習(xí)興趣[7].

2.5利用閱卷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總功能及時(shí)反饋學(xué)生學(xué)情，輔助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略

過(guò)去批閱試卷、作業(yè)后的講評(píng)課一般靠教師的經(jīng)驗(yàn)主觀、大致判斷學(xué)生的答題情況來(lái)選擇講評(píng)題目，無(wú)法精確了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度.利用閱卷系統(tǒng)采集的作業(yè)、周練、月考、期中、期末全過(guò)程考試數(shù)據(jù)，不但可以精確反饋每個(gè)學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)，還可以匯聚每個(gè)學(xué)生的錯(cuò)題.同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)給出的考后分析報(bào)告做精準(zhǔn)的試卷講評(píng)，只講班級(jí)共性錯(cuò)題，和過(guò)去相比更加高效、更加有針對(duì)性.

2.6利用智能系統(tǒng)分析學(xué)生薄弱點(diǎn)，推送個(gè)性化作業(yè)，達(dá)到精準(zhǔn)教學(xué)目的

日常作業(yè)、考試講評(píng)后智能系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析出每位學(xué)生薄弱的知識(shí)點(diǎn)，精準(zhǔn)推送適合每位學(xué)生的個(gè)性化作業(yè)，讓學(xué)生每周重做錯(cuò)題和開展與錯(cuò)題相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)拓展訓(xùn)練，做到錯(cuò)題周周清.這在使學(xué)生適時(shí)得到幫助和支持的同時(shí)，還能落實(shí)分層、高效、個(gè)性化的精準(zhǔn)教學(xué).

3利用智慧課堂進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)的應(yīng)用效果

基于上述的智慧課堂和精準(zhǔn)教學(xué)的新型教學(xué)模式開展了班級(jí)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)步驟為：從高二年級(jí)中選取處于年級(jí)平均水平的兩個(gè)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)班級(jí)（該年級(jí)有12個(gè)班，皆為平行分班）利用智能系統(tǒng)以及新型的教學(xué)模式對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班級(jí)開展教學(xué)，記錄兩個(gè)班級(jí)每學(xué)期末考成績(jī)直至高考.實(shí)驗(yàn)歷時(shí)高二、高三兩年，通過(guò)統(tǒng)計(jì)四個(gè)學(xué)期內(nèi)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班級(jí)物理平均分、與年級(jí)平均分差值以及年級(jí)名次，對(duì)利用智慧課堂進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)的作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析.

表1記錄了歷次重要測(cè)試的數(shù)據(jù).

（說(shuō)明：2024年云南高考中物理、化學(xué)、生物合在一起成為“理綜”考試，只能知道三科的總分，無(wú)法知道單獨(dú)物理的分?jǐn)?shù)，因此只能通過(guò)理綜分?jǐn)?shù)大致推測(cè)物理平均分.）

通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)班一與實(shí)驗(yàn)班二在四個(gè)學(xué)期內(nèi)與年級(jí)平均分差值可知，在大數(shù)據(jù)支持下利用智慧課堂與精準(zhǔn)教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行高中物理教學(xué)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提升有很大的幫助.

4結(jié)語(yǔ)

總之，在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下，應(yīng)用智慧課堂精準(zhǔn)教學(xué)以及個(gè)性化教育等信息化的新方式，使得高中物理課堂趣味性增強(qiáng)，師生互動(dòng)更加全方位、立體化.信息化手段與教育相互融合帶來(lái)的是一把雙刃劍.對(duì)學(xué)生而言，這是一種全新、多元化、開放性的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，提升對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自身人格魅力以及思維品質(zhì).但課堂上電子設(shè)備的加入對(duì)學(xué)生的視力等身心健康的影響是否可控，仍待作進(jìn)一步的思考.對(duì)教師而言，智慧課堂的應(yīng)用促使教師必須不斷思考、發(fā)現(xiàn)，成為教學(xué)研究的開發(fā)者和創(chuàng)造者.同時(shí)，也是自身對(duì)紛繁復(fù)雜的教育資源整合、精煉能力的提升，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)自身數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程.

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