基于大数据的中学化学校本作业设计研究

福建省福州第十一中学（350001） 林 敏

校本作业是指根据本校学生的学习实际自主编写的体现学校特色的作业。当前很多学校都推出自己的校本作业。为进一步提高校本作业的设计水平，学校应注重信息技术的应用，尤其要充分发挥大数据技术的优势。应用大数据技术分析海量教育数据，把握学生学习的相关规律，有针对性地设计分层、弹性、个性化的校本作业，可减少学生作业的总量和时长，提升作业的正确率，更好地激发学生的学习兴趣，提升教学质量，减少家长课后辅导时间，缓解家长课后辅导的焦虑，从源头上遏制校外培训需求，落实国家“双减”政策。本文结合笔者的教学实践，探讨大数据下中学化学校本作业设计，以期为广大化学一线教师提供参考。

一、中学化学校本作业设计的必要性

（一）符合新课程标准的要求

在新课程标准背景下，促进每一位学生的发展成为教育的核心，给教育教学活动带来新的机会和挑战。在中学化学教学中，应营造良好的课堂氛围，让学生自主学习探究，开展化学学习活动，明确学生是课堂教学活动的主体。而校本作业符合学生自主学习的要求，结合合理的课堂指导，可提高学生的创新能力，真正发挥学生的主体作用。

（二）符合素质教育的需求

随着素质教育的深入，教材改革是必然趋势，教学评价改革也随之展开。在新的考试制度下，更注重对开放性和情境性题目的设计，注重综合试题的编制，这指引着化学教师创新作业设计和评价。借助科学合理的校本作业设计，可加强学生创新精神的培养，提高学生的实践能力。

（三）符合教育减负增效的需求

减负增效是教育改革的重要内容，也是现代教育的主要方向。减负并不是说简单地减少学生作业的数量，而是要从教育改革总体入手，对于重复性、低层次操练以及偏、难等作业进行减负。而校本作业设计，注重学生的个性化发展，便于调整学生的作业结构，能更好地把握学生作业的量与质。

二、大数据下中学化学校本作业设计的具体实践

中学化学教师应利用大数据技术积极开展化学校本作业设计活动，探索协商性作业分层设计，利用信息化手段优化作业设计，减少作业总量和时长，减轻学生的作业负担，提高作业设计与实施的质量，提升学生的学习效率。

应用大数据技术开展化学校本作业设计的目标：利用信息化手段控制作业总量，精选作业内容，丰富作业形式，准确把握作业难度，精准实施作业指导。

应用大数据技术开展化学校本作业设计的原则：（1）个性化原则。通过针对教学目标、切合学生水平、考虑个体差异进行精心设计，增强作业的针对性和适应性。（2）多样化原则。作业形式要多样化，教师根据教学实际需要，灵活设计口头作业、书面作业、实践性作业等作业形式。（3）遵循教育规律，着眼学生身心健康成长，保障学生休息权益，整体提升学校作业质量，从而提升学生的学习效率，全面落实国家“双减”政策。

应用大数据技术开展化学校本作业设计的思路：利用学校的网络平台，收集分析学生考试、测验、作业等的过程性数据，实时了解学生的整体情况，关注学生的个体差异，开展精准化教学，设计差异化作业，形成个性化错题本，有针对性地进行拓展训练。（见图1）

图1

具体可采取如下措施：

（一）用好学校网络平台，收集分析相关数据

充分应用学校网络平台，收集分析相关数据。其一，应运用大数据技术认真分析学生的化学学习规律，包括哪些知识点学生理解较为困难，不易掌握，以及学生学习效果不佳的根本原因等。其二，充分利用学校网络平台收集中学化学各个章节的教学资料，主要包括多媒体课件、教学视频、训练习题等。同时结合学生的学习实际，对教学资源进行整合、筛选，以更符合本校学生的实际情况和学习需求。还可以根据教学设计运用相关的软件录制专门的微课视频来辅助教学，帮助学生理解学习的重点与难点。其三，中学生对信息技术、网络技术较为感兴趣，以班级为单位组建专门的QQ 群、微信群、微信公众号等，既方便教师定期上传化学学习资料、校本作业等，也便于学生结合自身实际进行下载、学习、训练。

（二）编写校本课堂笔记，提高听课效率

为了更好地提升学生的听课效率，设计校本作业时应结合学生实际编写相关的辅助资料，使学生更好地把握学习的重点、难点，提高学习的针对性。一方面，教师结合自身教学经验以及学生以往的学习反馈，从整体上认真研究中学化学各章节的知识，对每一章节的知识进行深入、细致的分析，为编写校本课堂笔记奠定坚实的基础；另一方面，为获得良好的教学效果，编写校本课堂笔记时应做到重点突出、难点分散，使知识条理化、系统化和整体化，让学生明确学习目标，最大限度地提高听课效率。另外，教师在编写校本课堂笔记的过程中既要向经验丰富的教师请教，又要与其他同事认真商讨，及时解决编写过程中的各种问题，科学合理地控制校本课堂笔记的容量，避免学生产生学习枯燥感，更好地提高学生学习的自主性。

（三）发挥数据资源优势，全程有效渗透

为了提升化学教学质量，在教学前教师应积极做好准备，充分发挥大数据资源优势，将大数据分析应用渗透至教学全过程、各环节中，使不同层次的学生都能学有所得、学有所悟。

首先，将大数据分析渗透至课前预习环节中。在上化学新课之前，要求学生预习学校网络平台上教师上传的学习材料，并在线提交预习作业。通过分析学生提交的预习作业数据，掌握学生的预习情况，了解学生“会了什么“”会了多少“”还有哪里不会”。

其次，将大数据技术分析、渗透至课堂教学环节中。教师通过大数据技术分析、掌握学生的实际预习情况，及时调整教学方案，有针对性地进行重点讲解，精讲释疑，还可以利用思维导图或图表帮助学生梳理学习内容，把握重点、突破难点，使学生思路清晰，轻松掌握知识。如在初中化学唯一的一个定量实验“配制一定溶质质量分数的溶液”的教学中，通过分析学生课前预习数据，发现学生对该实验的误差分析有困难。为了突破这一难点，笔者在校本课堂笔记中设计表格，分别从溶质的质量偏大（偏小）、溶剂的质量偏大（偏小）的角度分析造成所配制的溶液溶质质量分数存在偏差的原因。利用表格数据的比较来引导学生厘清思路，有助于学生组织信息和当场记录，最大限度地提高学生的学习效率。

最后，将大数据分析渗透至课后复习环节中。学生完成课后练习后，教师通过大数据技术分析学生的完成情况，发现学生在练习中存在的问题，并采取个别辅导、全班讲评等有针对性的措施予以解决。通过大数据分析掌握学生感觉难度比较大的化学实验探究题，再根据教材实验有针对性地设计实验小专题，帮助学生逐个突破。例如，对于“空气中氧气含量测定”实验的复习，可以从回顾历史、重温教材、实验改进、拓展探究四个方面层层递进，并通过图文结合、视频演示等方式（如图2），帮助学生掌握相关化学实验探究题的解题要领。

图2

（四）开展在线检测，增强学习体验

中学化学教学中教师应积极运用信息技术开展在线检测活动，进一步增强学生的学习体验。如设计校本单元练习及试卷，改变传统的检测方式，要求学生根据所学知识在线完成习题以及试卷。根据学生作答情况，利用信息平台对学生的知识掌握情况进行分析，找到学生的学习薄弱点，形成个性化的错题本并设计相关的拓展题，要求学生结合自身实际及时进行查漏补缺。同时，为进一步提高学生做作业的积极性，教师应允许学生根据自身情况自行选择作业，并鼓励学生做好作业总结；针对学生作业中存在的共性问题，在课堂上进行统一讲解，帮助其各个击破。另外，为了更好地增强学生的学习体验，在线检测活动中应多给予学生鼓励，尤其是进步较大的学生，应在课堂上提出表扬，使其获得化学学习的成就感。

三、大数据下中学化学校本作业设计的实践效果

大数据下的中学化学校本作业设计在实践中取得了良好的效果，具体体现在以下五个方面。

（一）提高了训练的灵活性

传统的中学化学习题训练局限在课堂上，而且训练习题通常面向全班学生，针对性较差。通过大数据分析学生课前预习、课堂训练、课后复习中的表现数据，教师掌握了学生的具体情况，可有针对性地编写校本作业。而且借助网络技术进一步拓展了学生的学习空间，学生通过网络平台可在课下不受时间、场所的限制，自主地选择训练习题，使习题训练变得更为灵活。

（二）减轻了学生的作业负担

应用大数据技术设计符合学生年龄特点和学习规律、体现素质教育导向的中学化学校本作业，加强作业设计指导，统筹管理作业，控制作业总量，布置分层、弹性、个性化作业，发挥作业的诊断、巩固、学情分析等功能，杜绝机械、无效、重复性、惩罚性作业，可切实提高作业的质量和针对性。根据大数据统计和调查问卷回访，基于大数据设计与应用中学化学校本作业，作业量整体减少约1/3，学生作业正确率提升3%～5%。

（三）激发了学生的学习热情

基于大数据设计与应用中学化学校本作业，激发了学生的学习热情，挖掘了学生的学习潜力。通过对学生课前预习、课堂听讲、课后训练情况的仔细分析与综合评估，教师可有针对性地对各教学环节进行优化与调整，让学生感觉到中学化学学习并没有想象中的那么难，当在学习过程中遇到问题时也能更加积极主动地查阅资料，向教师或其他同学请教。很多学生能够熟练地使用错题本，开展精准训练，厘清解题思路，进而提升解题能力。如以前学生感觉难度较大的化学实验方案设计题，经过一段时间的训练，学生的答题合格率从27.10%提升到了63.00%。

（四）提升了教学质量

教师运用大数据技术设计中学化学校本作业，关注不同学生的学习行为、学习结果差异，针对学生作业中存在的问题，及时调整教学方案，实施精准教学，充分发挥校本作业对教学的诊断与改进功能，提高了课堂教学质量。

（五）遏制了校外培训需求

教师运用大数据技术整体规划设计中学化学校本作业，提供菜单式课后服务项目和内容，供学生自主选择，增强了课后服务的吸引力，减少了家长课后辅导时间，缓解了家长课后辅导的焦虑，从源头上遏制了校外培训需求。根据大数据统计和调查问卷回访发现，79.48%的家长觉得孩子需要自己辅导的时间减少了，其中33.33%的家长认为孩子需要自己辅导的时间减少了很多；25.9%的家长认为自己用于孩子的校外培训费用减少了，其中12.82%的家长减少校外培训开支达20%以上。

综上，中学化学教学中为提高教师的教学效率以及学生的学习效果，应充分运用大数据技术做好教学资源的收集与整合工作，掌握学生的学习实际情况，并根据学生的学习实际情况设计差异化、个性化的校本作业，帮助学生有针对性地进行查漏补缺以及拓展训练，从而实现精准高效的教学目标。