数据赋能育人方式变革的思考

张汉泉 郜建辉 朱行建

【摘 要】大数据时代的到来给物理教学带来了新的机遇，现代教学信息系统可以为教师提供更为细致的学生学情相关数据，这些数据为课堂的精准教学提供了可能。教研部门通过大数据的获取和分析可以掌握真实的区域教学现状。教师通过数据的横向和纵向比较，可以了解学生真实的学习情况，进而合理地安排教学内容，选择合适的教学策略，促进学生的建构反思，同时布置个性化的贴合学生最近发展区的学习任务，让学生学习更高效。

【关键词】数据赋能；育人方式；精准教学；高中物理

党的二十大报告首次将教育、科技、人才三大战略摆在一起，提出要实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑。因此，需要重视科技赋能教育高质量发展过程中教育服务能力的提升和教育服务体系的完善［1］，将数据赋能于育人方式的变革，提高精准教学的实效性。精准教学是一种能够促进学生对知识理解和应用的新兴模式，可以有针对性地培养学生的学习能力，提高教学效率和教学质量。精准教学的核心在于聚焦学习者个体属性特征，提供适切的学习支持服务，达到符合其个性发展的教育目标。［2］我们知道，阶段性检测就是对学生知识建构成果的一种学习反馈。教师通过学习反馈可以了解学生对于知识的理解偏差，让学生在信息整合的基础上，通过新旧经验的相互作用，实现知识的同化和顺应，调整原有的认知结构，对建构产生的结构进行审视、分析、调整。而借助精准教学的核心理念，学生可以在教师的引领下，围绕一定的学习主题，获得发展的学习过程。

一、数据赋能课堂教学中“数”与“术”的关联

隨着大数据理念在教育界的受关注度增加，教育数据分析的结果用于教学，让精准教学成为可能。而数据挖掘和学习分析技术是连接教育大数据与智慧教育的桥梁［3］。具体到区域性教研和学校教学层面，将各种阶段性检测数据进行处理，真正把这些“数”用于教学的分析，可以精准定位教学。而“术”主要指教学策略。教学策略是教学设计的有机组成部分，是在特定教学情境中为完成教学目标和适应学生认知需要而制订的教学程序计划和采取的教学实施措施。［4］教学策略主要包括概念转变策略、任务驱动策略、图示策略、分层教学策略等。教学策略的选取要以是否能够很好地完成教学目标和能否适应学生的认知需要为原则进行选择。而学生学习的大数据就为教师深入、准确、系统地了解学生的学情提供了方便。不同学生学习数据的横向对比，可以为班级教学的策略选取提供参考；同一学生不同阶段学习数据的纵向对比，可以为个性化教学的策略选取提供参考。因此，大数据的全面分析既可以让教师深入了解学生的学情，也可以让教学策略的选择更加贴合教学实际的需要。

二、数据赋能课堂教学的靶向定位

在数字技术赋能和数字社会发展的时代背景下，教育信息化进入了教育数字化发展的新阶段。由于数字技术的加持和赋能，新时代的基础教育数字化具有了数据化、智能化、个性化和泛在化这样的新特征，实现了数字技术与教育教学的深度融合［5］，推动了教育的创新发展。

（一）数据为精准教学提供了可能

以计算机网络和软件系统为主体的信息技术应用于阅卷工作中，为教学质量的数据采集带来了便利，很多数据是以excel表格的形式呈现。如单科试卷得分明细表，包含考生每人每题的具体得分；客观题平均分统计表，包含试卷选择题的难度系数、标准差、平均分；双向细目表，包含试卷考核的所有知识点及其要求学生达到的学习能力、实际平均分、区分度等。每次物理阶段性检测之后，教师可以得到很多类似的电子表格，如此“海量”数据，为物理学科的深度学习提供了有力的支撑。

1.通过数据掌握真实的区域教学现状

教研部门通过数据可以及时了解区域教学的现状，以此调整或改进教学的帮扶策略，做到精准施策，使区域教学质量整体提升。如表1为某区高三物理试卷对比报表，表2为某区高三物理试卷分数段统计表。教研部门可以通过表1中的“优秀率”“良好率”“及格率”“低分率”，结合表2中各分数段学生的人数，从宏观的角度了解当地学生学习的情况。

由表1的数据，可以得出本次物理阶段性检测中各校的及格率，了解大部分学校教学的情况。通过表2分数段统计发现，区域内中低分数的人数最多。由此可以思考是教师教学质量的问题，还是命题难度过大的问题。同时，在每次检测后，将这些数据留存，在一段时间后进行比对，就可以了解各学校成绩分布的变化情况，进而为指导教学提供抓手。

2.通过数据定位精准教学的目标

数据可以真实反馈区域内学生在不同题型的不同学习能力的情况，教研部门对比实测情况与教学指导中的教学策略，就可以从宏观上确定后期教学的改进内容或强化着力点。表3为某区高三物理学习能力平均分统计表。由表3可以看出，本次检测中各校学生在某学科的理解、识记、实验和运用等四个学习能力要求中的检测情况是不同的，有些低于全区预估平均分，而有些高于全区预估平均分。由此说明，有些学校的教学整体上达到了全区检测的预期水平，有些还未达到，这为今后指导学校改进教学明确了目标。

（二）数据为精准教学锁定了内容

1.通过数据锁定精准教学的主题

在教育信息化不断发展的今天，大数据时代的到来是每位教师都要面对的。科学分析数据，合理使用数据，发挥其诊断功能，对于教师教学工作的有效性和质量提升的可行性都有着积极的作用。当然，教师还可以挖掘出数据中蕴含的信息，有的放矢地指导学生，促进其深度学习。表4为某区高三物理学科双向细目统计表。由表4可以看出本次高三物理学科检测中考核知识点的情况，根据表格反馈的教学不到位的知识内容，将成为今后教研活动和教学工作的重点。如此，通过检测数据的分析，可以锁定检测后精准教学的主题。

2.通过数据锁定精准教学的对象

教师可以根据检测数据定位的深度学习主题，锁定精准教学的对象。如表5为某区高三物理学科试卷成绩表，教师可以通过表5中的“闪光点”和“薄弱点”精准定位基于该主题的学习对象。拥有“闪光点”的学生应予以肯定，存在“薄弱点”的学生，要指明他的突出问题，列入重点解决范畴。同时，教师可以结合检测中各题型的统计分析，根据学生在检测试卷中出现的如概念理解不深入造成的客观题判断失误，审题不细致、书写不规范造成的主观题失分，知识的综合运用能力不强造成的计算题失分等因素，确定该学生具体的失分点，将其细化到每一小题。教师依据学生各个知识点的得分情况，可以确定该学生是在哪个物理知识点的哪种题型的考核上存在不足，从而为该学生“量身定制”精准教学计划书。

3.通过数据建立精准教学的跟踪档案

大数据的另一个好处是可以将数据用excel表格形式建立学生个人电子档案。如表6是某学生的个人电子档案，教师通过表6，可以动态关注学生答题的得分情况、作答灵活性、主观题整体的得分情况等相关信息。这样，教师就实现了对学生个体学习效果的动态关注，因材施教。在此基础上，教师也可以在教学中建立学生互助小组，依据科学数据的统计作为分组依据，通过小组合作学习的方式，促进组内学生在学习上的交流、合作与互助。

综上，充分利用大数据优势，基于数据诊断的精准教学理念开展教学，可以使学生更快更准确地理解知识，突破重难点，从而提高课堂教学质量和效率，激发学生学习的潜能。

三、数据赋能课堂教学精准施策的可行性分析

（一）数据为教学目标的确定提供了方向

在一份试卷中，不同题目的难度系数会有所不同，不同学生的学习能力和学习所处的阶段也不同。在教学过程中，教师应准确定位学生的最近发展区，即了解学生的现有水平和学生的潜在发展水平之间的差距。如果只基于班级的实测难度进行教学，就容易忽视某学生与全体学生对比的相对水平，有的题目学生的实测难度系数比较低，可能是题目比较难，但学生做得相对不错；有的题目学生的实测难度系数比较高，可能是题目比较简单，但学生做得不太理想。因此，只看难度系数是不容易看出学生的实际水平的。

为了解决此问题，我们在教学实践中编创了“班级难度偏差系数[α]”，以此了解班级学生在某考点上相对于自己平均学业表现来说的偏差。首先，我们从全卷的角度进行考察，用班级全卷难度系数与年级全卷难度系数做差值，再除以全卷分值，得到的值称为“全卷学业表现相对值”。该值可以反映该班级从全卷角度看班级相对于年级的学业表现水平。然后，我们从某道题的角度进行考察，用班级单题难度系数与年级单题难度系数做差值，再除以该题目分值，得到的值称为“单题学业表现相对值”，该值可以反映该班级从某题角度看相对于年级的学业表现水平。用该班单题学业表现相对值与全卷学业表现相对值做差值得到该班某道题的难度偏差系数，这样就可以反映该班级在某考点上相对于自己平均学业表现来说的偏差。

班级难度偏差系数[α]的公式如下：

[α]＝[（班级单题难度系数-年级单题难度系数）题目分值][-]

[（班级全卷难度系数-年级全卷难度系数）全卷分值]

班级难度偏差系数最终可以用百分数的形式来呈现，正数表示该题目做得相对较好，负数表示该题目做得相对较差。笔者根据教学实践经验，得出班级难度偏差系数与学习情况的对应关系如下（见表7）。

在某一次考试后，教师对X、Y两个班级的难度偏差系数进行计算，汇总如表8所示。

教师通过计算班级难度偏差系数，可以更直观地了解班级的学情，更好地发现学生学习的薄弱点，具体的优势体现在以下几个方面。

第一，班级难度偏差系数反映的是该班学生相对于自己平均学业水平的偏差，而平均学业水平在一定程度上反映了学生的学习能力，因此计算的是学生基于自己学习能力的学业表现偏差，这是应用该系数的优势。比如表8中X班学生的全卷学业表现值相对更高，说明X班学生在本次考试中表现出的学习能力更佳。而对于第6题，两个班级的实测难度系数是相同的，都是0.23，但X班的难度偏差系数要低于Y班的难度偏差系数，说明对于X班学生来说，这道题相对于自己的学习能力掌握得更薄弱一些，提示可以更加重视落实相应的知识点。

第二，班级难度偏差系数反映的是该班学生在某题上学业水平与年级平均水平的相对关系，而不是绝对难度。比如，9.3.1题X班学生的实测难度系数只有0.58，低于0.60，從难度系数上看作答情况并不好，但考虑到年级的实测难度系数是0.45，计算出来的难度偏差系数是6.43%，这反映了该班学生这道题做得相对较好。

第三，班级难度偏差系数反映的是经过除权之后的难度偏差，便于教师在各题之间进行横向比较，配合难度系数，更好地了解该班学生的最近发展区情况，进而更合理地确定教学目标。比如，教师通过对表8进行分析得出，第9.3.1题Y班学生的难度系数是0.33，且难度偏差系数是-5.99%，学生相对来说还有较大的提升空间。教师应该针对这道题的知识点进行精准教学，加强学生的理解和掌握。

以上方法不仅可以应用在班级教学的分析上，还可以应用在校际学习情况的分析比较上，帮助教师更好地了解学生的学情，为精准教学目标提供了方向。

（二）数据为教学策略的选择提供了方向

在实际教学中，选择合适的教学策略往往会使教学效果事半功倍。教师在选择教学策略进行反思教学时，不仅要看学生的平均分数，也要关注学生的具体作答情况。比如，选择题中学生的错误选项分布是否集中，计算题中学生的得分分布是否集中。这些都在一定程度上反映了学生在学习知识中出现错误的具体类型，教师可以根据具体情况选择更为合适的教学策略。

在某一次教学反馈中，高三物理4班学生的计算题得分分布情况如图1所示。由图1可以看出，得满分16分的学生很少，但分数在12—14分之间的学生很多。这种情况可能是由于学生出现了几种主要的细节失误造成的。教师在教学中可以应用任务驱动策略，将几种典型的错误找出来，让学生共同完成“挑错”任务，使学生共同进步。

学生对于另一道计算题的得分情况分布如图2所示。由图2可知，学生得分的分布显示出正态分布的特征，分布较为均匀，得分率偏低，这说明学生对于该题的理解是参差不齐的，大部分学生都存在一定的问题。为此，教师在教学中可以应用图示策略，带领学生一起梳理做题的逻辑思维导图，进而帮助学生厘清思路，提高学生的知识建构能力和思维理解水平。

（三）数据为课后作业的制订提供了素材

传统的作业形式一般是面向全体学生进行布置，往往是教师依据教学经验，针对班级的学业水平情况，选择合适的练习题作为作业，或者是采取系统化练习册作为作业，所有学生的作业往往是相同的。在大数据的背景下，教师可以基于学生学习数据的分析，针对性地布置学习内容和课后作业，进行有效的精准学习。

如图3所示是某名学生在高三物理的练习中，学习信息系统统计的错题分布图。从图3中可以看出，该学生在动量部分的错题最多，达到了23%，接下来是电磁感应12%、牛顿运动定律12%、静电学8%、磁场8%、曲线运动8%，这就揭示该学生对于动量观点和动力学观点的学习还有待加强。同时，这部分内容的学习也会影响到电磁学部分的学习，于是可以建议该学生重点针对动量内容和动力学内容进行建构反思为主的深度学习，同时课后作业也可以适当侧重这两部分内容。

除此之外，教师还可以利用学习信息系统将每次考试和练习题所处的知识板块进行设定，经过一段时间的统计，就可以形成学生的学习漏洞手册，帮助学生有针对性地进行深度学习和反思。在这个基础上，教师可以利用学习信息系统的题库，自动生成学生的个性化习题册，做到“一生一案”的个性化教学。这样的教学因为是面向学生的个性化需求来进行的，所以会更加高效，也更加人性化。

总而言之，大数据时代为我们的教学工作提供了更多的参考依据，教师合理地应用这些数据，就能更加全面地掌握学生的学情，进而依据学情选择合适的教学策略、教学主题、教学内容、课后作业等。同时，教师可以依据学生的最近发展区和知识生长点开展建构反思，实现精准教学，促进学生核心素养的发展。

参考文献：

［1］郑永和，王一岩. 科技赋能教育高质量发展：价值内涵、表征样态与推进策略［J］. 中国电化教育，2023（1）：118-126.

［2］郝建江，郭炯. 智能技术赋能精准教学的实现逻辑［J］. 电化教育研究，2022（6）：122-128.

［3］柯清超. 大數据与智慧教育［J］.中 国教育信息化，2013（24）：8-11.

［4］张大均，余林. 试论教学策略的基本涵义及其制定的依据［J］. 课程·教材·教法，1996（9）：6-8.

［5］邢西深，胡佳怡，管佳. 新时代的基础教育数字化：发展动因、基本特征和实践进路［J］. 中国电化教育，2022（12）：107-113.

（责任编辑：罗小荧）

【作者简介】张汉泉，高级教师，天津市跨学科类领航学科基地项目负责人，天津市南开区青年骨干教师，主要研究方向为中学物理教学；郜建辉（通讯作者），正高级教师，特级教师，物理教研员，天津市首批学科骨干教师、学科带头人，主要研究方向为中学物理教学与教研；朱行建，正高级教师，特级教师，物理教研员，主要研究方向为中学物理教学。

【基金项目】天津市教育学会“十四五”（2021）教育科研规划课题“新时代中学物理教师学科教研的策略研究”（KT-［十四五］-006-GH-2131）