大数据视野下问题解决初探

卢秉政 陈学侃

摘 要：本文以初中化学教学过程中测试为例，论述如何对大数据进行整理及深度挖掘，如何利用大数据进行说明、解释，进而对教学成效进行评价，发现问题，解决的问题。文章以试卷中典型试题为案例，展示了利用智慧教学软件开展补短板，提升学生化学思维的过程，揭示了信息技术手段对破解教学关键性问题，提高教学有效性的和学生化学科学素养的能动作用。

关键词：化学 大数据 问题解决

随着我国教育信息化逐步实施，如何利用互联网+，利用大数据增强教学数据分析，从数据中发现教学短板，提高教学质量已经成为当前教师的教学追求之一。笔者以本市一个初中校的初中化学测试，开展大数据分析和教学补救融合的教学测评析活动，发现教学过程中存在问题，及时进行分析，转变师生原有的偏差认识，建构正确学科观念，丰富认识角度，形成更高阶认识方式及思路，从而实现能力和素养的发展。

一、大数据对于初中化学教学意义

教育时机是非常重要的，把握好教育时机，可以“事半功倍”；延误教育时机，则“事倍功半”。几乎每个学科，在一段时间学习之后，都会通过不同形式的测验来取得有关数据，进而分析问题，解决问题。如美术老师可能让学生画一幅素描，体育老师可能组织学生进行体能测试，语数英理化老师就可能组织一次纸笔测试，分析教师教得怎样，学生学得如何，从而促进师生发现问题，进行反思，采取有针对性的教学补救措施。

以往教师在缺乏互联网大数据分析手段情况下，日常的纸笔测验，通常需花大量时间通过人工分析统计，工作量大，所得数据只能是抽样分析。一方面时效滞后，另一方面精度效度差。不容易对班级整体教学情况、学生个体学习情况有精准分析和持续跟踪关注。因此，通过测评把握教学实际情况由于缺乏大数据支撑成效有限。

本市化学从九年级开始学习，学生要在一个学年完成新课学习，参加初中结业水平测试和升学选拔考试，多数学生学业压力极大，每个学生学习能力和学习障碍又各不相同，如何在短时间内，掌握学生整体和个体存在的问题，进行问题解决。我们通过基于大数据测评活动，可以准确、及时掌握教学数据，再利用大数据进行分析，有效把握存在的问题。如：教学班级的整体学生层次，不同阶段学生学习水平变化情况，每位学生所学习的化学知识点掌握情况以及学习过程中的障碍点。通过合理有针对性的因材施教，解决存在问题，促进学生个性化发展，提升学生能力，提高教学效益。

基于互联网的大数据具有四种基本维度。时间维度：数据分析即刻完成，让施测后数据分析在短时完成；数据深度：发现数据价值，挖掘问题深度；数据广度：拓宽问题辐射领域；数据宽度：跳出知识看科学素养达成。基于互联网大数据分析对于精准教学实施，问题解决如虎添翼，“数据挖掘→学情定位→教法决策”，让教学少走弯路，指向性强，让学生在原有认识水平上得到迅速发展。

二、基于大数据及时精准追踪

学校通过引入大数据分析系统，利用系统命制试卷、赋知识点，学生完成考试，教师批阅，系统扫描，同时系统完成数据统计分析、错题整理，实时传送到云端；教师、学生、家长都可以在线利用手机或电脑实时查看。教师通过对数据的挖掘，及时掌握影响学生整体、个体学习水平的关键问题，根据关键问题分析学生化学知识、学科思维等不足及差异，及时改善教学行为，做出正确的教学决策。

我们通过大数据分析系统，对第七单元《溶液》教学成效进行分析。首先对班级教学群体进行分析。样本试卷根据福建省化学中考指导意见命制，卷面总分75分，时间45分钟。测试情况如图1，及格学生（得分45分以上）有40人，其中60-75分数段有27人；不及格学生有14人，其中30-45分数段有11人。60-75分数段学生占班级数50%。基本可以对整个群体学生对本单元的学习情况有个大致的了解。从知识维度和能力维度对各得分点的学生得失分情况分析，找出知识缺陷或是能力不足各层面不同群体。可帮助教师开展分层次教学，因材施教，积极关注薄弱群体。教师还可以利用数据对学生采取异质分组，更为合理的开展小组合作学习，促进学生以强带弱，共同进步。大数据还会按照一定统计方式呈现班级学生在年段中排名情况；对于成绩波动较大的学生，教师能够根据系统及时提醒予以关注。

利用大数据分析系统，能够从不同维度了解教学目标达成情况，挖掘数据价值，发现影响学科教学关键问题。有利于教师实现课堂的高效统筹，实现课堂教学的多样化和精准化，改变传统的教与学方式，从而达到减负增效目的。

例如：通过上述试卷实测得到如表1数据，样卷在该班实测难度为0.7，属于中等难度；选择题难度为0.9，区分度为0.6，说明选择题通过率较好，该部分知识目标达成较好。非选择部分难度为0.6，区分度达到1，说明该部分知识能力目标达成不佳，同时高区分度也表明不同水平学生学习差异过大，存在两极分化现象，需要教师在后续教学中注意低分组学生学习发展情况。通过这些数据的分析，使得教师既可以从整体层面分析学生作答情况，也可以从学生个体层面发现学习中的薄弱环节，进而有利于教师引导学生个体总结优势、认清问题、找准差距。

大数据还提供了丰富的数据量表，从大题到小题，非常详尽。對选择题的分析可以及时了解错误人数，得到高频错误选项及学生数。从学生错题的共性问题入手逐一分解难点知识。如表2，这是部分选择题答题情况，第3小题错误人数在5人，说明该知识点大家基本掌握，不需要进行全班讲评，只需由学生小组课下或教师个别辅导完成，这样让课堂始终围绕大多数群体开展活动；第9题错误人数有17人，高频错误有8人。第10题，错误人数有26人，高频错误15人。说明这部分教学目标没有达成，存在关键问题没有解决，这些问题的解决将极大促进学生整体的化学学习水平提高。

三、基于大数据进行问题解决

结合学生试卷中出现的典型错误，授课教师采用多种教学方式，不仅实现了共性问题的集中讲解，更有个性问题智能化地解决。例如前述样卷中的第10题选择题。

第10题.将一定质量的饱和氯化钠溶液通电一段时间后

2NaCl+2H20通电通电==========2NaOH + H2↑+ C12↑），下列叙述正确的是（ ）

A.氯化钠溶液的溶质质量分数减小

B.溶液中钠元素的质量增大

C.溶液中氧元素的质量分数不变

D.溶液的pH逐渐减小

试题分析：本题考查了酸碱盐化学性质、化学反应变化观、元素观、守恒观、溶液的溶质质量分数等在具体问题中综合应用能力，是一道难题，对学生综合能力要求较高。

本题正确答案为A选项，从表3可以看出本题错误人数多达到26人，而错选C选项有15人。B、D选项错误学生不多，说明绝大部分学生能够理解问题。A、C选项考查了溶液中部分与整体关系，有相当部分学生是了解溶液中溶质的质量分数决定于溶质与溶剂的质量，但对元素在溶液中质量关系没有任何分析思路。这种情况，具体而言就是对物质及其组成元素的整体与部分关系不明确，因而不能够及时从整体转化为部分来分析问题。因此，要对A、C选项着重分析，帮助学生理清问题思路，建立正确化学科学思维。

通过针对性细致分析，教师通过列表方式，将解决问题的逻辑与思维方式呈现给学生，根据化学反应变化关系，分析化学反应前后物质及元素变化，利用溶液有关溶质质量分数计算方法结合极限法分析溶质中氯化钠、氧元素变化，溶液变化（见表3），学生很快就能够根据关系分析得出溶液中相关的部分与整体关系。

这样通过大数据分析，挖掘需要解决的关键问题，让教学更为精准，教师有的放矢针对问题设计教学，分析思路，将内隐的问题用不同形式外显，解决学生迷思，培养学生解决问题能力。

教师课堂上还可以针对学生试卷中呈现的不同错误类型，在梳理知识系统和申明知识要点之后，借助教学互动平台，实时推送个性化的习题进行针对性训练，第一时间掌握每一位学生的答题情况以及全体学生的高频错题，当场进行有针对性的讲解，对错误实时纠正，提升教学的时效性。

信息技术发展不仅让大数据成为日常分析手段，课堂教学活动还可以借助智慧教学软件简化教学工作，提高效率，通过数据分析，发现问题，从而帮助学生更为有效理清关键问题的分析思路与方法，进行问题解决。

“互联网+”教育時代已经向我们走来，在大数据的指引下，精准讲评、高效互动的课堂，已然成为智慧教育发展中的常态。利用信息技术开展智慧教学已经是必然，教师开展教学活动过程中要主动利用大数据进行分析，可以通过从试卷中的错题出发，发现知识的薄弱点，归纳考点应对技巧，寻找内在规律，优化教学方法；直击学生的错误答案，分析得出学生错题的共性问题，进行归因分析，从典型题入手，适时点拨解题技巧，逐一分解难点知识；从学生优秀试卷出发，深度挖掘学生潜能的同时让学生领会解题方法与技巧；为不同层次的学生个性化推送视频讲解和拓展练习，融合动手实验和细节挑错，在习题训练中加深对知识的理解与能力的提升。高效帮助学生学会巩固化学知识，帮助学生发展化学学科思维，促进认识向更高阶段发展，提升科学素养。

参考文献

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[2]胡志刚.教育时机论[M].黑龙江人民出版社，2003（08）.

[3]雷云鹤，祝智庭.基于预学习数据分析的精准教学决策[J].中国电化教育，2016（06）.