基于数据的高中化学学科教学研究

徐昱

摘要：《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出了坚持反映时代特色、关注信息化教学改革、关心学生个性化学习的要求。以往的数据采集方式往往关注的是学生的“群体水平”，对个体水平重视不够。而大数据的显著特点是可以深入到学生的微观表现，利用微课、校本题库和学习诊断等系统获取学生的个体数据，进而有针对性地进行个性化教学，达到提高教师的教学水平，提高学生化学素养的目的。

关键词：数据;高中化学;校本题库;学习诊断系统

《普通高中化学课程标准（2017年版）》修订的“基本原则”中提出：“要坚持反映时代特色，关注信息化支撑下的教学改革，关心学生个性化的学习和发展。”大数据已成为时下最流行的热词之一，大数据的应用正在逐步辐射到社会生活的各个方面，“互联网+教育”当然也不例外。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》的“基本理念”中积极倡导教、学、评一体化，以使每位学生的化学学科核心素养得到不同程度的发展。化学学习评价是化学教学中不可或缺的有机组成部分，是实施教、学、评一体化教学的重要链条。而基于数据的学习评价具有准确、客观和全面等优点。

目前，虽然国内外对教育大数据进行了一定的研究，但大多数关于教育大数据的研究都是基于在线网络教育进行的，很少有将教育大数据与高中实体教学相结合的，基于化学学科的大数据方面的研究更是少之又少。我校将信息技术支撑下的大数据与教育教学深入融合，在高中实体教学中利用大数据辅助教学。

在教育教学领域中，以往的数据采集方式更多关注的是学生的“群体水平”对个体水平重视不够。相对而言，大数据的显著特点是可以深入到学生的微观表现，且数据具有较强的客观性和真实性。能够实现对学生的全方面了解，有利于教学匹配，有利于更好地实现教学目标。

化学是一门既需要基础记忆又需要举一反三能力的学科，是一门数据说服力很强的学科。因此，利用大数据辅助教学，可以较好地提高教学质量和教学效率。“基于数据的化学学科教学研究”是一种具有探索意义的教学模式，随着现代化教学的逐步发展，本课题旨在为以后的数字化化学教学提供借鉴。

一、课前录制微课，分析学生学习数据

本课题是在大连市第八中学“翻转式教学、个性化学习、形成性评价”教学模式下的基于数据的个性化教学研究。该课题充分利用大数据以及学习诊断系统的优势，结合我校“六学六测”形成性评价法，在课前学案、随堂检测、周末卷、月考、期中考试和期末考试等环节进行制卡扫描和阅卷分析。

教师通过化学学案数据分析结果，可以清晰地看到学生哪些知识点预习得比较薄弱，使课堂教学更有针对性;通过随堂检测数据分析，可以更明确哪些知识还需要下节课继续强化讲解;通过周末卷和月考的数据分析，可以掌握近一段时间学生哪些知识点掌握得还不够扎实或者有遗忘的迹象，调整课堂教学，进而“重点知识重点讲，易错易忘知识反复讲”;通过期中、期末考试数据分析，可以了解半个学期或者一个学期学生对化学知识的总体掌握情况，为最后的“全面学，高考测” 夯实基础。

为了充分调动学生学习的积极性、提高课堂教学效率，教师在教学新知识之前，可以将一些基础的、易理解的知识通过微课的形式进行讲解，然后发布到微课学习平台，学生可以到学习平台上观看。

教师在正式上课之前，可以通过以下两种方式来收集学生学习情况的数据，以方便有针对性地修改上课思路，实现二次备课。

第一种方式是通过微课平台学生观看次数图，可以看到学生反复观看的地方，对应的知识点往往是较新颖、较难或者学生掌握较差的地方。如图1所示，在讲解化学能与电能第一课时时，学生对以前不熟悉的电极方程式观看次数较多，说明需要教师在课堂上进行重点讲解。

第二种方式是通过微课学习情况检测卡，教师可以看到对应知识点的掌握情况，从而更加有目的地进行课堂教学（如图1所示）。

二、利用校本题库进行组卷，布置个性化作业

我校拥有长期积累的优质校本题库，教师可以有目的地选择适合本节课教学内容的试题进行课堂教学之后的当堂检测。通过校本题库选择的试题，我们可以看到试题来源以及具有可信性的难度系数。图2所选试题为2015届高三12月月考理综试题，当时学生的作答情况较好，难度系数为0.9。

教师通过学生当堂检测作答情况的数据，既可以清晰地了解不同学生对不同知识点的掌握情况，实现课后对不同学生布置有针对性的个性化作业的目标，又可以与历届学生作答的情况进行纵向对比，以更加全面地了解学生的整体学习情况。

三、利用学习诊断系统阅卷，细研学生作答情况

在阶段测试、期中和期末等考试中，利用学习诊断系统进行网上阅卷，可以获得更多的智能分析数据，如选项分析、目标达成度、班级成绩比较及分布、学生成绩比较、知识点纵向比较、题型纵向比较、认知维度和学生作答等数据。

对于学生整体情况而言，如图3所示，我们可以看到2017～2018学年度下学期高二化学期末考试中各个班级的平均分情况以及每个班的最高分，最低分以及中位数分数情况，方便更加全面地进行横向比较。

对于学生个体而言，通过图4和图5，我们可以看到学生对各个题的作答情况，单击饼状图的不同位置会显示出具体是哪些学生选择了对应的选项。我们还可以通过系统看到每位学生的主观题作答笔记，根据试卷发现学生存在的普遍性问题与个性化问题，以便在课堂上做到“易错内容重点讲，答错同学重点提问”。

可见，通过该系统的阅卷诊断功能，教师既能针对全体学生，掌握普遍性的知识漏洞，又能针对任何一名学生，了解个性化的知识盲区，使课堂更加有的放矢，事半功倍。

大数据教学贯穿于课前预习、课堂教学、随堂检测、作业巩固、教学检测和教学反思的各个环节中，通过对数据的分析，使各个环节衔接更加紧密，真正实现了教、学、评一体化，让各个环节直接作用于学生的化学学习，提高了学生的化学素养。

本课题研究对象为2018届和2019届两届学生，关注了他们自基于数据的化学教学实施以来两年多的历次大型考试的成绩，并利用数据分析结果不断调整化学教学各个环节。总体来看，学生对化学知识的掌握越来越细致，更加清楚自己化学学习中比较薄弱的地方，学习化学的兴趣更加浓厚，我校的化学成绩也在逐渐缩小与学校协作体内顶尖学校的差距。通过数据分析我们可以发现，基于数据的化学学科教学是有效的。

首先，它能促进教师专业成长，提高教学效率。教师通过微课平台和学习诊断等系统反馈回来的数据，可以系统地掌握学生对各个知识点的学习情况，一方面可以促进教师实现有针对性的教学，提高课堂教学效率;另一方面，教师通过扫描当堂检测卡反馈回来的数据，可以检验自己的课堂教学效果，发现哪些知识讲解还不够透彻，来实现自身专业方面的成长与进步。

其次，它能促进学生认清自我，有针对性地学习。学生通过学习诊断等系统可以及时地看到自己在当堂检测、月考、期中和期末等考试中的数据，通过横向比较可以看到各科在班级和学校的位置，从而合理定位，认清自我;通过目标达成度和维度分析图，学生可以清晰地看到自己各个学科知识点的掌握情况，从而可以进一步有目的、有针对性的学习。

当下，“互联网+教育”越来越多的受到人们的重视，大数据在教育方面的优势也体现得越加明显。作为教育工作者，我们要与时俱进，重视教育大数据并挖掘数据背后隐藏的对教育有帮助的信息。随着5G的逐渐普及，相信基于数据的教学在高中化学教学乃至所有学科教学中会有着更加广泛的应用。

参考文献：

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[2]王祖浩. 我国21世纪两版高中化学课程标准比较研究[J]. 化学教学， 2018（9）.

[3]李岩霞.推进信息化建设打造数字化校园[J]. 辽宁教育，2018（10）.

[4]丁延才. 现代化课堂的魅力[J]. 基础教育参考，2017（1）.

（责任编辑：杨强）