發現數據背后的知識
——淺析大數據和數據挖掘技術的初中化學精準教學模式

王琳瑛

(江蘇省南京市揚子第一中學 210048)

大數據的出現，讓教育教學發生著前所未有的變革，讓初中化學的教學更具有精準性.精準的教學模式是在20世紀60年代根據Skinne的行為理論提出的一種教學方法.精準的教學面向中小學教育，其中目的是測量的過程中，能夠不斷地追蹤學生在學習過程中的表現，根據數據的信息提供相應的決策，能夠把有效的成果呈現在教學過程中.社會的不斷進步，評估任意給定的教學方法有效性的框架基本就使用精確教學.歷經幾十年的更新，精確教學模式有著自己的一套教學理論.可是在化學的課堂上，因為一些客觀條件的因素影響，教學形式的單一性，導致學生在學習的過程中依然是一種被動的狀態，筆者根據自己的教學實踐，談談精準教學模式.

一、精準教學模式的現狀以及運用中的困惑

1.精準教學的研究現狀

國外的精準教學盡管歷經了半個世紀，但是發展得很緩慢，主要就是通過一些大數據來評估精準的教學效果.精準教學可以提高學生的閱讀能力，而且在化學教學中精準教學模式可以幫助一些學困生走出困境.我國的精準教學也或許剛剛起步，在國內的期刊上精準教學的的論文也是寥寥幾篇，由此可以看出國內的精準教學模式存在著這樣的問題：首先就是研究的總量偏少，研究者關注、跟進的教學效果不明顯，其次就是研究的范圍較少.

2.精準教學運用的困惑

精準教學雖然是一種有效的教學方法，可是在傳統的教學環境下運用起來，并不是很樂觀，其中的原因之一便是精確教學忽略了學生學習的行為的過程與學生個性的發展，精準教學是通過測量獲得學生學習的行為結果，進而根據學生的學習結果進行有效的強化練習，這樣就能提升學生的學習質量，是一種典型的結果驅動的教學.在這個過程中，學生的個性的發展不能被激活，忽視學生學習行為的關注.二是精準教學缺少一種技術的支撐.精準教學就是測量、記錄學生的學習情況，來分析數據為基本的技術，而在大數據出現以前，這些數據的分析全是人工操作，其工作效率不高.三是大數據的時代，化學的課堂不是僅僅傳授知識，而是在傳授知識的過程中，要能關注學生學習的能力和思維方法的習得.特別是化學中涉及到一些專業的知識，使化學的理論性和應用創新得到限制，學生的表現很難用這些知識進行測量、記錄.這樣精準教學在化學中的使用就受到了限制.

二、大數據促進精準教學的價值剖析

大數據走進人們的生活，將數據價值推向了新的高度.大數據正在改變人們的思維方式，正在以前所未有的速度引發教育的深刻變革.在大數據激發的教育變革中，以測量、記錄數據為基礎的精準教學迎來了新的生機.

1.大數據使得精準教學測量數據更為精準可行

隨著信息時代的發展，教學呈現了一些新興的系統和課堂模式，這些都是運用了大量的數據，讓數據悄然走進了教育教學.學生的某些行為可以用各類的數據進行捕捉和量化.一些智能手機、各種傳感器等等都使數據自動采集并且應用到各個環節，讓智慧課堂、空中課堂等都成為了現實，這些精準的數據測量更為精準化.首先大數據依賴一些智能的系統，可以實現學習變成自動化的測量、記錄及結果的可視化的呈現，也可以提高數據的采集率，進而提升教學的流暢度.例如在教學二氧化碳對生活和環境的影響時，這樣的問題，教師無需在課堂上大費口舌，只要教師在借助于大數據統計的數字的呈現，學生就能明白.空氣中二氧化碳的體積達到1%，就會使人感覺氣悶、頭昏、心悸；空氣中二氧化碳的體積達到4%～5%就會使人感覺到氣喘、頭痛、眩暈，當空氣中的二氧化碳的體積分數占到10%，就能使人神志不清、呼吸停止，以致死亡.這些數據的背后的知識，教師呈現數據，學生就能明白二氧化碳本身是無毒的，但是二氧化碳不能供給呼吸.其次就是大數據海量數據處理的能力，讓教學擺脫規模的束縛，實現從簡單少量的化學元素的積累，過渡到極為復雜的化學計算.

2.大數據中精準教學的個性化的發展

在大數據的環境下，數據可以記錄學生在學習中的表現，甚至各種狀態.從另一個層面上說傳統的教學模式，就是過于強調學習行為的結果分析，并結合結果的分析來干預學生的學習行為，而在大數據下，精準學習不再依賴于結果的分析，而是考量學習行為的過程等其他要素，即通過學生學習行為過程中產生的各類狀態信息，形成反應學習情況的數據源，然后再通過各類化學建模方法和大數據的處理技術對數據源進行測量、分析與比較，并能夠根據結果對學生的行為進行干預的方法和改進的措施.這樣就能保障學生的個性化的發展.

3.大數據推動化學教學穩步發展.

在傳統的教學模式中，化學課堂教師喜歡套用一些傳統的較為成熟的教學模式，可是精準教學是一種教學的評估或者是化學課堂的一種教學方法，而不是教學模式.精準教學在課堂上應用往往受到一些化學教師理念的阻礙，大數據的出現突破了傳統教學環境的諸多制約，這樣有利于推動教師在思維理念上接受并認可精準教學.因此大數據構建可供教師借鑒的精準教學模式，對推動教學的發展、促進精準教學的應用具有重要的意義.

精確教學的首要目標就是確立精確化的教學目標.在傳統教學的教學環境下，教學的目標是模糊的.如在微粒子的認識中讓學生能夠熟練應用粒子結構的示意圖.其中“能夠熟練”就是一個模糊的概念.可是在精準教學中就不能以這樣的形式定目標，必須設計精準化的教學目標，也就是對學生掌握的知識或者技能程度必須都有一個精準的解釋和描述——解釋的基本的思想是問題的分解或者細化.描述的方式也就是量化.簡單地說在精準教學中每一條目標應該轉化成對應的問題，每一個問題都應該分解成可以量化的描述小問題.如：掌握粒子結構示意圖、判斷微粒的種類和性質的方法.甚至可以細化為“3s內能夠判斷出微粒子的種類，而且正確率能達到100%”等等.

大數據的精準教學中，能將每一個學生的學習情況予以精準記錄，這些精準的記錄能幫助學生有效的提高，同時數據背后的知識，學生在學習的過程也能潛移默化的掌握，這些大數據的出現，給教育教學帶來了前所未有的變革，教師要能迅速地更新自己的教學理念，讓大數據走進課堂，讓學生掌握數據背后的知識，這是當下社會的所需，也是時代的需求，更是提升學生化學綜合素養的需要.