大数据背景下高中物理实验精准教学研究

孙跃玲 孙宝东

摘 要：“精准教学”理论是上世纪六十年代末提出的一种教学设想，由于当时的信息技术尚不成熟，故此使得其实际应用效果并不理想，随着现代教育技术手段的迅猛发展，如今不少学者对大数据时代背景下的精准教学模式展开了研究.本文结合高中物理实验教学，从大数据在物理实验教学中的实施入手，探讨精确教学模式、优化教学内容、促进师生互动以及開发物理实验等方面的教学策略.

关键词：大数据背景;高中物理;实验教学;精确教学;教学研究

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）15-0041-03

基金项目：黑龙江省教育教学“十三五”规划2019年度重点课题“中学物理课堂教学科学思维进阶培养的实践研究”（项目编号：JJB1319015）.

作者简介：孙跃玲（1980-），女，吉林通化人，本科，中学一级教师，研究方向：中学物理教学.

在课程改革的进程中，信息技术与教学活动的融合是现代教育的必然趋势.在大数据技术的支持下，教师在教学中能更加精准地把握学生的实际学情，更容易直观了解学生的学习需求，进而更加有效地与学生展开互动，促使知识在师生交流过程中获得更好的升华与凝炼.本文以大数据为背景，探讨如何开展高中物理实验精准教学.

1 大数据背景下的精准教学在物理实验课堂中的开展优势

1.1 数据采集更加精准

高中物理实验不仅过程繁琐，还包含着大量的实验数据统计工作.因课堂教学时间有限，导致学生在实验课堂中的操作时间很紧迫，有时无法有效地将实验数据呈现出来，因此导致了一些实验教学末能收获到理想的教学效果.而在大数据背景下的精准物理教学则避免了这一现象，比如利用Microcal Origin教学软件，学生可以在计算机的操作页面中直接输入数据，有系统进行辅助计算并呈现结果，从而减少了学生在实验过程中出现误差的概率，并极大地节省了教学时间，使学生能够在有限的时间内更好地运用实验原理开展更多的对比实验，不但提高了实验结果的准确性，还有利于学生自主探究得出相关的物理规律.如图1所示，盛宇航在“高中物理实验数据处理的创新实践”一文中，学生在“伏安法测阻值”实验过程中，提前在Microcal Origin教学软件中输入关于电流与流经电阻两端的电压成正比的计算，随后在进行相关实验的过程中，学生只要将电流表或电压表上的相关数据录入到系统当中，即由软件自动计算数值并生成相关的线状统计图[1].

1.2 数据的分析更加精确

大数据系统虽然能够更加精准地帮助学生分析实验数据，但是考虑到要通过物理课程培养学生逻辑思维与推理思维的能力，因此正常情况下教师应当尽量避免学生使用系统来辅助分析数据.而本文所讨论的数据分析，是基于精准教学模式下教师对于学生实际学情的把握.在传统教学模式中，教师在实验课程结束之后，对学生的学习反馈往往只能够通过实验数据来进行收集，这样的评价方式有失客观，同时也不够全面.而大数据在此方面的优势则体现在可以针对学生的实验完成度与数据结果进行综合统计与归类.学生在操作实验的过程中，可以通过录制视频的方式将整个实验过程录制下来，并上传到系统当中，而系统则可以根据学生的实验过程以及实验数据来判断学生的完成情况，进而为教师提供直观的参考意见，使教师能够根据学生的真实情况来灵活地调整教学计划.如图2所示，倪茫茫在“大数据背景下的高中物理精准教学”一文中，在学生进入到复习阶段之后，教师将学生一段时间以来的学习数据从系统当中调取出来，并进行对比分析，以此来考查学生对知识的掌握情况，从而有目的地集中为学生巩固某一方面的知识技能[2].

1.3 讲课环节更精准

传统教学模式中，教师由于接收学生反馈信号不及时，因此课堂上的教学计划设定缺乏一定的精准性，为了避免学生在学习过程中出现疏漏现象，因此只能够大范围地为学生展开教学，尽可能全面地为学生介绍知识内容.然而这种教学模式下，由于教学时间的限制，教师往往不得不对一些内容匆匆带过，使得教学进度慢或学生收效低.由于有了如图2的数据参照，教师便可以更加精确地了解学生的学习情况，从而在教学活动中侧重设计学生知识薄弱环节的有效训练，如此既避免了教学时间的浪费，同时又可以为学生开展更多的专项训练，使学生的学习效率获得提升.例如，在学习了“平抛运动”实验之后，教师根据系统中储存的数据分析，发现学生虽然完成了实验内容，但是在数据计算与统计上依旧存在不小的问题，侧面反映了学生对于平抛运动知识的储备不足，以及对公式的使用不熟练，因此教师在课堂中可以精心设计相应专项实验帮助学生突破学习难点.

2 大数据背景下的精准教学在物理实验课堂中的实施途径

2.1 优化高中物理实验课程的教学内容

物理实验是通过科学探究培养学生物理观念和科学思维应用意识的重要环节，是培养学生辩证思维的有效途径，通过物理实验，学生可以掌握自主学习与合作探究的重要能力，对学生进一步的学习和发展来说有着至关重要的作用.因此在大数据背景下的精准教学模式，教师应整合传统实验教学中的优秀资源，利用大数据平台的广阔渠道，进一步为学生开发更加丰富的学习内容，使学生在此过程中不光是通过物理实验收获知识，同时也能够感受到实验学习的乐趣所在[3].

高中物理课程中主要涵盖了“运动”“力学”“电学”“光”“能量”等五大模块，在精准教学的前提下，教师首先需要分析学生在学习过程中的短板所在，并以此为基础，重点为学生开展某一方面的教学.例如，高中“电学”知识一直以来都是学生的薄弱项，教师可以通过网络渠道，来搜集有关电学方面的实验内容，特别是一些操作程序较为复杂，或是受到教学资源限制而无法为学生展开的内容，利用视频形式将这些课件上传到教学软件的数据系统当中，教师可以实时在后台观察学生的观看记录，并通过学生留言来获取学生在学习过程中产生的一些问题，从而在线为学生进行解答.通过这种方式，不仅简化了学生的学习难度，同时也提供给学生更好的学习体验.以“密立根油滴”实验为例，这是一种观察电荷量以及元电荷的物理实验，但是由于设备要求较为严格，因此在教学过程中常常无法为学生有效呈现，因此教师可以通过课件为学生进行展示，并在课件最后提出相关问题，引导学生通过不同油滴所带电量的测量，来总结其电量的变化规律[4].

2.2 构建大数据师生交流互动平台

为了保障师生交流的即时性与有效性，高中物理教师可以利用校园网络平台作为基础，为学生开展无障碍的师生沟通交流渠道.课余时间，师生除了可以通过留言互动进行交流之外，教师还可以将实验内容提前录制下来，上传到网络平台当中.如此一来，学生无论是利用手机还是平板电脑，都可以随时登陆网站进行观看，从而达到了一定的课前预习效果，使学生进入到实验室之后对于各种实验器材不再感到陌生，而是能够有条不紊地进行实验操作.例如，在学完人教版高中必修1“用打点计时器测速度”一课之后，教师可以在录制视频的过程中为学生详细介绍每一项实验器材的作用，并通过远近镜头的切换来帮助学生详细地观察实验细节，从而促使学生可以熟悉每个操作流程，使得教学活动变得更加精准、高效.

2.3 面向学生全面开放实验室

开展实验教学的最终目的是提高学生的自主学习能力、培养学生的学习兴趣.因此在实践教学过程中，教师可以为学生设置半开放的物理实验室，以此来鼓励学生能够主动投入到实验学习当中[5].

例如，在学习了“电磁场”这一章节的内容之后，由于电磁现象并不是以实物形象的方式存在于人们的生活当中，因此学生对于这部分内容的掌握并不是很深刻.教师便可以开放物理实验，允许学生以小组为单位，在课余时间通过临时权限的许可登录校园服务器平台，在系统软件的辅助下进行自主实验探究，并根据系统的自动分析功能来总结出一些有关电磁场的物理特性与工作原理，从而使学生对电磁场获得更加全面的了解.

3 结束语

在物理实验教学过程中，教师通过大数据技术的支持为学生开展精准教学，是课程改革的需求，是落实物理学科核心素养的有效途径之一，如此不仅能够丰富学生的课程设置，同时还能够准确地把握学生的学习需求，从而为其开展更加具有针对性的教学活动.

参考文献：

[1]盛宇航.高中物理实验数据处理的创新实践[J].中國教育技术装备，2019（15）：102-103

[2]倪茫茫.大数据背景下的高中物理精准教学[J].中外交流，2019（11）：204-205.

[3]丁彦龙，马广平，付静.基于手机加速度传感器的高中物理实验教学探索——以实验探究“超重与失重”为例[J].中学物理，2019，37（09）：30-32.

[4]张杰.大数据视野下借助数字化物理实验深度开发初中生科学思维的探讨[J].物理教学，2018，40（08）：49-50+13.

[5]曾心，刘健智.Origin软件在中学物理实验数据处理中的应用——以“自由落体运动”实验教学为例[J].物理教师，2019，40（09）：74-77.

（收稿日期：2021-04-25）