概括
大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展重新激發(fā)了精準(zhǔn)教學(xué)的活力，本文通過(guò)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下高中物理精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，介紹了學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的采集方法以及學(xué)前測(cè)試數(shù)據(jù)、課堂反饋數(shù)據(jù)、實(shí)踐形成性數(shù)據(jù)、階段診斷性數(shù)據(jù)在教學(xué)過(guò)程中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞
大數(shù)據(jù) ； 物理學(xué) ； 精準(zhǔn)教學(xué)
精準(zhǔn)教學(xué)（）是由美國(guó)學(xué)者奧格登·林斯利基于心理學(xué)家斯金納的操作性條件作用理論創(chuàng)立的。林斯利創(chuàng)立的精準(zhǔn)教學(xué)主要由教師和學(xué)生記錄、分析和評(píng)估學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)行為和表現(xiàn)高中物理 隔離法，通過(guò)測(cè)量課堂上的學(xué)習(xí)行為和表現(xiàn)來(lái)完成。它要求準(zhǔn)確記錄學(xué)生學(xué)習(xí)行為的次數(shù)和持續(xù)時(shí)間，并繪制圖表。然后通過(guò)不斷的試錯(cuò)，找到能夠最大限度提高學(xué)習(xí)表現(xiàn)的行為和材料。在統(tǒng)計(jì)學(xué)生的錯(cuò)誤率時(shí)，經(jīng)常使用“積極”這個(gè)詞，并標(biāo)記出典型的錯(cuò)誤和優(yōu)秀的解決方案。在批改作業(yè)時(shí)，錯(cuò)誤率高的題目會(huì)得到詳細(xì)批改，突出典型錯(cuò)誤，并標(biāo)記出優(yōu)秀的解決方案。介紹和表?yè)P(yáng)。這些其實(shí)都是精準(zhǔn)教學(xué)的一個(gè)方面。事實(shí)也證明這樣的作業(yè)批改更有針對(duì)性，能更好地提高教學(xué)效果。但依靠人工準(zhǔn)確記錄和評(píng)估所有學(xué)生數(shù)據(jù)顯然是困難的，繁瑣且難以實(shí)現(xiàn)，因此精準(zhǔn)教學(xué)的推廣一度受到阻礙，失去了活力。但近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展以及在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，精準(zhǔn)教學(xué)又重新煥發(fā)出了生機(jī)，數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用變得更加便捷，因此大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)教學(xué)也越來(lái)越受到人們的青睞，借助一些智慧教育平臺(tái)回歸學(xué)校、回歸課堂，并且取得了很好的效果。下面我將我校大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)高中物理精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)踐與大家分享，希望能夠引發(fā)進(jìn)一步的討論。
一
數(shù)據(jù)收集
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)展離不開(kāi)數(shù)據(jù)采集，每個(gè)學(xué)校都有相應(yīng)的技術(shù)平臺(tái)支撐。中學(xué)學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的采集主要基于學(xué)生日常練習(xí)數(shù)據(jù)，我校的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于課前診斷練習(xí)和課堂反饋練習(xí)、課后鞏固練習(xí)和階段性測(cè)試。其中，課堂反饋練習(xí)直接在線完成，可通過(guò)平板電腦或答題機(jī)在線提交，及時(shí)反饋結(jié)果和數(shù)據(jù)；課前診斷或課后鞏固練習(xí)采用“先審閱后掃描”的方式，即先對(duì)紙質(zhì)試卷進(jìn)行答題和批改(客觀題采用機(jī)器批改)，學(xué)生和老師無(wú)需改變平時(shí)的作業(yè)處理習(xí)慣，練習(xí)上會(huì)留有批改的痕跡，可通過(guò)高速掃描儀掃描進(jìn)紙質(zhì)試卷系統(tǒng)(掃描一堂課大約需要3分鐘)獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;階段性測(cè)試采用“先掃描后審閱”的方式，即學(xué)生在答題紙上答題，然后掃描進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)分頁(yè)，再分發(fā)給相應(yīng)的審閱老師，老師可以在不知道學(xué)生姓名、班級(jí)的情況下在電腦或移動(dòng)設(shè)備上盲批試卷，每個(gè)老師只批改一道或幾道題，這樣有利于統(tǒng)一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，保證評(píng)分的公平性。
因?yàn)椴煌念}目可能考查的是同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或方法，也可能一道題目考查多個(gè)知識(shí)點(diǎn)或能力，為了使系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的信息留學(xué)之路，教師在編寫練習(xí)或測(cè)試作業(yè)時(shí)，應(yīng)將關(guān)鍵詞按照知識(shí)點(diǎn)所屬的章節(jié)體系進(jìn)行輸入，如知識(shí)體系中的“粒子的運(yùn)動(dòng)”、“牛頓第二定律”、“科學(xué)史”等；處理方法中的“整體法”、“孤立法”、“形象法”、“分步法”等；典型問(wèn)題中的“動(dòng)態(tài)問(wèn)題”、“極值問(wèn)題”等，這些關(guān)鍵詞就像錨點(diǎn)一樣存在于題目信息中，可以被系統(tǒng)采集，形成重要的數(shù)據(jù)，從而從關(guān)鍵詞維度對(duì)學(xué)生的答案進(jìn)行分析。此外，學(xué)生的答題時(shí)間（一道練習(xí)花了多長(zhǎng)時(shí)間）、答題時(shí)長(zhǎng)（什么時(shí)候答的，是否來(lái)得及，影響休息）等信息也會(huì)被采集。結(jié)合學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)，為將來(lái)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
二
數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用
1. 預(yù)習(xí)測(cè)試數(shù)據(jù)有助于確定教學(xué)起點(diǎn)
物理知識(shí)來(lái)源于生活，生活中物理現(xiàn)象很多，學(xué)生會(huì)形成自己的判斷，在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，學(xué)生心中一般都會(huì)有一些關(guān)于物理的先入之見(jiàn)，有的對(duì)，有的錯(cuò)。以往依靠教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定教學(xué)的切入點(diǎn)和重點(diǎn)；現(xiàn)在有了平臺(tái)的支持，可以對(duì)所有學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)試，準(zhǔn)確了解學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的掌握情況，再根據(jù)教學(xué)要求確定教學(xué)的切入點(diǎn)和重點(diǎn)。
例如，在磁場(chǎng)的教學(xué)過(guò)程中，由于初中階段已經(jīng)學(xué)過(guò)一些磁場(chǎng)分布的知識(shí)，老師通常會(huì)對(duì)磁場(chǎng)分布進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)習(xí)，然后再進(jìn)行電流周圍的磁場(chǎng)分布的教學(xué)。但通過(guò)課前測(cè)試發(fā)現(xiàn)，有近六成的學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)分布并不了解，部分學(xué)生已經(jīng)忘記了一般磁場(chǎng)的性質(zhì)，因此有必要對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。
例如，在高一開(kāi)學(xué)時(shí)，教師通過(guò)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在初三畢業(yè)后就提前學(xué)完了高一物理運(yùn)動(dòng)學(xué)和部分力學(xué)內(nèi)容，因此在教學(xué)過(guò)程中要注意調(diào)整教學(xué)的切入點(diǎn)和重點(diǎn)。
2. 課堂反饋數(shù)據(jù)有助于調(diào)整教學(xué)策略
課堂反饋數(shù)據(jù)包括課內(nèi)反饋數(shù)據(jù)和作業(yè)反饋數(shù)據(jù)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，可以對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂反饋練習(xí)，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)策略、節(jié)奏和方法。對(duì)概念題的理解和分析可以通過(guò)選擇題或判斷題等形式進(jìn)行測(cè)試，反饋給全體學(xué)生，除了準(zhǔn)確率，還可以看到學(xué)生答題時(shí)間等信息。在反饋過(guò)程中，學(xué)生的答題信息會(huì)呈現(xiàn)在大屏幕上，每個(gè)答案都可以展開(kāi)顯示選擇該選項(xiàng)的學(xué)生姓名，老師可以讓學(xué)生展示自己對(duì)于某一選項(xiàng)的思考過(guò)程，以起到啟發(fā)和交流的作用。答案在大屏幕上展示，學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)效率普遍提高，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了學(xué)生的參與度。對(duì)于正確率低于70%的題目，建議老師調(diào)整教學(xué)策略，換個(gè)角度和方法來(lái)“重新教”。
課后作業(yè)是對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固和反饋，教師批改后可掃描進(jìn)系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析調(diào)整復(fù)習(xí)策略。圖1為“安培力的應(yīng)用”相關(guān)作業(yè)班級(jí)整體反應(yīng)情況。可以看出，該練習(xí)完成度一般，難度系數(shù)為0.73，分?jǐn)?shù)分布具有一定的離散性，該班作業(yè)成績(jī)?cè)?個(gè)班級(jí)中排名第一。
圖1 全班整體答題情況
圖2是作業(yè)批改的界面，批改是從得分率低到得分率高的順序進(jìn)行的，得分率低的題目是常見(jiàn)的“學(xué)習(xí)痛點(diǎn)”，從“痛點(diǎn)”開(kāi)始批改更能激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。另外，上課初期學(xué)生注意力比較集中，批改效果更好。批改過(guò)程中，可以重點(diǎn)關(guān)注正確率在70%以下的題目；正確率在70%-90%之間的題目給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評(píng)。問(wèn)題量大的時(shí)候，可以采用異質(zhì)分組的方式，讓學(xué)生互相討論幫助，交流解決問(wèn)題的思路，畢竟大多數(shù)學(xué)生的答案都是正確的，討論可以提高課堂效率。正確率在90%以上的題目，就不需要集體批改了，可以通過(guò)自學(xué)、課后輔導(dǎo)，或者對(duì)答對(duì)的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)來(lái)解決。所有答案數(shù)據(jù)均可精準(zhǔn)展現(xiàn)到每個(gè)人、每個(gè)選項(xiàng)，為教學(xué)過(guò)程中點(diǎn)面結(jié)合、分層教學(xué)提供了有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
圖2：學(xué)生作業(yè)復(fù)習(xí)
3. 練習(xí)形成性數(shù)據(jù)以促進(jìn)個(gè)性化教學(xué)
精準(zhǔn)的教與學(xué)建立在精準(zhǔn)的測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，單次練習(xí)中學(xué)生的知識(shí)測(cè)評(píng)與能力表現(xiàn)可能會(huì)有一些偶然因素，但對(duì)某一或某幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)或能力進(jìn)行多角度、多角度的測(cè)評(píng)，才能客觀反映學(xué)生的掌握程度與能力。學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以幫助教師了解學(xué)生的進(jìn)步與不足，進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)輔助指導(dǎo)，推送相關(guān)的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生還可以通過(guò)圖3展示一段時(shí)間內(nèi)某班學(xué)生的部分練習(xí)數(shù)據(jù)，各知識(shí)點(diǎn)的得分率，直觀的展現(xiàn)出學(xué)生這段時(shí)間的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。知識(shí)薄弱之處（分?jǐn)?shù)越低，線越短，各分?jǐn)?shù)段也以顏色區(qū)分）。例如，第二名的學(xué)生，有“爆炸”、“動(dòng)量定理”、“光的衍射現(xiàn)象”等知識(shí)點(diǎn)比較薄弱，需要及時(shí)鞏固，教師可以根據(jù)學(xué)生情況推送相關(guān)資源高中物理 隔離法，或提醒學(xué)生自行復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，教師可以進(jìn)行抽查。從圖3的縱向視角，教師還可以發(fā)現(xiàn)班級(jí)整體對(duì)“光的衍射現(xiàn)象”、“能量量子化”等內(nèi)容掌握得不夠好，教師可以從學(xué)生身上了解情況或者進(jìn)行有針對(duì)性的小測(cè)試，查找原因，及時(shí)處理。
圖3：學(xué)生學(xué)業(yè)狀況
教師可以從時(shí)間序列、得分率、與年級(jí)平均得分率對(duì)比等角度對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。圖4上半部分是某學(xué)生幾個(gè)月的班級(jí)排名曲線圖，可以看出數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，測(cè)試內(nèi)波動(dòng)較大，說(shuō)明該學(xué)生應(yīng)該復(fù)習(xí)鞏固成績(jī)不好的“墊底”部分，然后再重新測(cè)試。圖4下半部分是該學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)得分率與年級(jí)平均得分率對(duì)比。在更大的數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行分析，按照得分率從低到高排列，可以發(fā)現(xiàn)該學(xué)生這些知識(shí)點(diǎn)的得分率均低于年級(jí)平均得分率，這確實(shí)是他的薄弱環(huán)節(jié)。有了這些數(shù)據(jù)，教師可以在教學(xué)過(guò)程中對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行精準(zhǔn)指導(dǎo)，學(xué)生也可以有針對(duì)性地提高學(xué)習(xí)成果。
圖4 學(xué)生個(gè)人學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)
4.階段性診斷數(shù)據(jù)有利于準(zhǔn)確檢測(cè)和填補(bǔ)空白
日常作業(yè)或小練習(xí)的數(shù)據(jù)是在教學(xué)過(guò)程中每日采集的，具有常態(tài)化的特點(diǎn)，但也存在很多偶然因素，如學(xué)生的認(rèn)真程度、作業(yè)時(shí)間、是否獨(dú)立完成等，這些都會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。月考、期中考試、期末考試等階段性考試是測(cè)試和診斷學(xué)習(xí)狀況的重要手段，教師和學(xué)生都十分重視。試卷由專人出題，學(xué)生在限定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成，教師和學(xué)生往往有充足的時(shí)間準(zhǔn)備考試，由于學(xué)生有更多的時(shí)間復(fù)習(xí)和準(zhǔn)備考試，考試結(jié)果具有良好的信度。分析這些數(shù)據(jù)有助于準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)差距，把握未來(lái)的教學(xué)方向，除了程度等信息外，還可以提供每道題的分?jǐn)?shù)、與學(xué)校全班的差異對(duì)比等。形式可以是詳細(xì)的清單（見(jiàn)圖5），也可以是清晰的圖形（見(jiàn)圖6）。
圖5 數(shù)據(jù)列表呈現(xiàn)
圖6 雷達(dá)圖呈現(xiàn)數(shù)據(jù)
教師可以分析年級(jí)與橫向數(shù)據(jù)的得分差異，然后通過(guò)備課小組討論找出原因，取長(zhǎng)補(bǔ)短，調(diào)整課堂教學(xué)節(jié)奏。從圖6中可以看出，學(xué)生得分整體分散度不大，但1班各年級(jí)之間差異不明顯，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)表現(xiàn)良好。5班在第6、10、12題上得分較低，整體有待提高。從圖7中知識(shí)點(diǎn)分布情況看，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)得分均較低，可以看出平行四邊形力的合成定律和速度隨時(shí)間變化定律兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是基礎(chǔ)內(nèi)容，得分率與預(yù)設(shè)難度相差較大，可見(jiàn)教師和學(xué)生要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，愿意花時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生耐心處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
圖7 知識(shí)點(diǎn)分布雷達(dá)圖
三
結(jié)論
在信息時(shí)代，教師不應(yīng)回避技術(shù)帶來(lái)的變化，而應(yīng)更加深入地思考如何將信息技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合，使后者更加高效。大數(shù)據(jù)技術(shù)使教師能夠根據(jù)每個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確定位教學(xué)目標(biāo)、準(zhǔn)確設(shè)定教學(xué)內(nèi)容、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成績(jī)、準(zhǔn)確制定教學(xué)決策提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)使課內(nèi)課外部分題型的自動(dòng)批改成為可能，在一定程度上解放了教師，使教師能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容、教學(xué)狀況、學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行更加深入的研究，并進(jìn)行個(gè)性化的微課、練習(xí)等資源的推送。這為精準(zhǔn)指導(dǎo)、精準(zhǔn)教學(xué)提供了保障，幫助學(xué)生成為知識(shí)和能力的自主建構(gòu)者。
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參考
[1]雷云鶴,朱志婷.基于學(xué)前數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)決策[J].中國(guó)電化教育,2016(6):27-35.
[2]郭黎明,楊獻(xiàn)民,張瑤.大數(shù)據(jù)時(shí)代精準(zhǔn)教學(xué)的新發(fā)展及價(jià)值取向探析[J].電化教育研究學(xué)報(bào),2019(10):76-81,88.
[3]段莎,周毅.精準(zhǔn)教學(xué)研究綜述[J].英語(yǔ)教師,2017(24):64-70.
作者簡(jiǎn)介：吳志山，碩士，高級(jí)教師，江蘇省南通市第一中學(xué)