科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)“小數(shù)據(jù)”連接教與學(xué)

謝燕

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，云時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)在商業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而，與教育相關(guān)的數(shù)據(jù)，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用卻尚未具備“大數(shù)據(jù)”的體量。與“大數(shù)據(jù)”的區(qū)別在于，“小數(shù)據(jù)”更多用于分析當(dāng)下的問題，即將個(gè)體的分析數(shù)據(jù)收集起來運(yùn)用于此對(duì)象，科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中時(shí)刻都在產(chǎn)生大量的“小數(shù)據(jù)”，若能將科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“小數(shù)據(jù)”加以應(yīng)用，發(fā)揮它的應(yīng)用功能，將為科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)帶來積極影響。

教育教學(xué)中的“小數(shù)據(jù)”

《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出：“鼓勵(lì)學(xué)校利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展對(duì)教育教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生行為數(shù)據(jù)的收集、分析和反饋，為推動(dòng)個(gè)性化學(xué)習(xí)和針對(duì)性教學(xué)提供支持。”具體到教育教學(xué)中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，不得不提到盛宏立學(xué)者的《初中物理探究實(shí)驗(yàn)中的“小數(shù)據(jù)”》。他通過一節(jié)簡(jiǎn)單的初中物理探索實(shí)驗(yàn)課，講述了在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，利用無(wú)線同步軟件、分組研究實(shí)驗(yàn)、智能手機(jī)等方法，對(duì)教育變革的嘗試令人印象深刻。小數(shù)據(jù)在其中發(fā)揮著舉足輕重的作用，課堂“小數(shù)據(jù)”雖然屬于新鮮的詞匯，卻引起了廣泛注意。

關(guān)于課堂中小數(shù)據(jù)的定義要借助一些學(xué)者的研究，如重慶市骨干教師張渝江在《課堂小數(shù)據(jù)的力量》一文中提出：大數(shù)據(jù)即將全部人的數(shù)據(jù)收集出來，并加以分析，最后運(yùn)用于個(gè)體;小數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)的不同之處在于，它將個(gè)體的分析數(shù)據(jù)收集起來運(yùn)用于此對(duì)象。而教育學(xué)者祝智庭提出大數(shù)據(jù)的新見解：通過廣泛關(guān)聯(lián)、精細(xì)刻畫、時(shí)間累積，小數(shù)據(jù)也可以躍升為教育大數(shù)據(jù)。

依據(jù)小數(shù)據(jù)定義：“小數(shù)據(jù)”在教學(xué)中是學(xué)生特征的完全表征，是學(xué)生在課堂中行為模式和思維方式的全部數(shù)據(jù)集合，具有鮮明的個(gè)體獨(dú)特性、具有復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)特性以及具有高度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性。盡管業(yè)界對(duì)于小數(shù)據(jù)的定義并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，借鑒小數(shù)據(jù)在圖書情報(bào)等領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生在課堂活動(dòng)當(dāng)中所產(chǎn)生的行為是小數(shù)據(jù)，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄、學(xué)生筆記、思維導(dǎo)圖、課堂中的師生互動(dòng)等。

課堂實(shí)驗(yàn)中“小數(shù)據(jù)”的重要性

在課堂教學(xué)中要引入“小數(shù)據(jù)”而非“大數(shù)據(jù)”，原因在于：在課堂教學(xué)中，相較于大數(shù)據(jù)，小數(shù)據(jù)的搜集更容易，可以更加精準(zhǔn)地了解個(gè)體的學(xué)情，可以更好地運(yùn)用于個(gè)性化教學(xué)之中。雖然小數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用尚少，但小數(shù)據(jù)對(duì)于課堂教學(xué)的作用不容忽視。

顯然，小數(shù)據(jù)可以提升教學(xué)質(zhì)量，但是，目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還未廣泛運(yùn)用于教育教學(xué)、學(xué)校軟硬件設(shè)施配備尚未齊全前，教師搜集小數(shù)據(jù)的途徑仍然欠缺。從硬件上來講，雖然課堂中會(huì)產(chǎn)生很多小數(shù)據(jù)，但關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)追蹤與檢測(cè)仍然較為困難，如果要達(dá)到存儲(chǔ)、共享，甚至編錄檢索就更加困難了。從個(gè)人來說，教師一般是在課堂教學(xué)中的某個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)完結(jié)后，才能對(duì)搜集來的信息得出一些判斷，這使數(shù)據(jù)分析的結(jié)果缺乏時(shí)效。

教育活動(dòng)時(shí)刻皆會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，若能對(duì)那些曾經(jīng)忽略的，卻又隱藏著巨大價(jià)值的小數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，或許會(huì)有新的收獲。

在小學(xué)課程中，小學(xué)科學(xué)是一門具有特殊性的學(xué)科，學(xué)科以探究為主，探究過程極為重要，探究的過程即課堂實(shí)驗(yàn)。“科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)小數(shù)據(jù)”是指在小學(xué)科學(xué)課堂中，科學(xué)課堂產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)記錄小數(shù)據(jù)，包括實(shí)驗(yàn)前的實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的學(xué)生筆記及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等，還包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)的行為模式和思維方式的全部數(shù)據(jù)集合，但是目前科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)記錄小數(shù)據(jù)的應(yīng)用不夠完備，學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)上的記錄和科學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄單數(shù)據(jù)還不能完全反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

從教育教學(xué)領(lǐng)域上來說，實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)在科學(xué)課堂的教學(xué)實(shí)踐中有了廣泛的應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)涉及到科學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄分析的研究仍較欠缺，大部分是關(guān)于如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄單，而涉及記錄單對(duì)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)、提高學(xué)生的科學(xué)觀察能力的作用等方面研究較少。

從教師個(gè)人方面來說，教師對(duì)于課堂上搜集的小數(shù)據(jù)，在信息認(rèn)知、信息加工方面，較為欠缺思考，課堂上產(chǎn)生的海量小數(shù)據(jù)往往容易被忽視，而這些小數(shù)據(jù)如果經(jīng)過加工和處理，將會(huì)是改進(jìn)教學(xué)策略的一些好的借鑒和參考。

從信息反饋方面來說，課堂搜集到的信息不能進(jìn)行及時(shí)的反饋，因?yàn)檎n堂時(shí)間及硬件設(shè)施的限制，信息的反饋相對(duì)滯后，教師一般是在課堂教學(xué)中的某個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)完結(jié)后，才能對(duì)搜集來的信息得出一些判斷，這使數(shù)據(jù)分析的結(jié)果缺乏時(shí)效。

“小數(shù)據(jù)”橋接“教與學(xué)”

美國(guó)加州蒙羅維亞高中曾運(yùn)用Illuminate系統(tǒng)挖掘?qū)W生學(xué)業(yè)水平表現(xiàn)的數(shù)據(jù)，學(xué)校借助這一平臺(tái)，對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)過程表現(xiàn)進(jìn)行綜合分析，直觀呈現(xiàn)，可以一目了然地了解每一位學(xué)生的特長(zhǎng)在哪里，從哪些部分可以作為優(yōu)先發(fā)展。同時(shí)，在加州諾瓦克市的查韋斯薩爾小學(xué)則采用數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)i-Ready，學(xué)校能夠即時(shí)地獲取學(xué)生學(xué)習(xí)中的實(shí)時(shí)信息，從而實(shí)時(shí)診斷學(xué)生的學(xué)情，從而發(fā)揮小數(shù)據(jù)的“大力量”。

利用小數(shù)據(jù)提供即時(shí)反饋，提供對(duì)應(yīng)指導(dǎo) 教學(xué)中的小數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、決策應(yīng)用、教育預(yù)測(cè)等相關(guān)數(shù)據(jù)資源的整合與集成，這些更加及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為教育決策提供了巨大的力量。目前，可以實(shí)現(xiàn)課堂中小數(shù)據(jù)管理的平臺(tái)有很多;2017年，希沃提出“教學(xué)小數(shù)據(jù)”，希沃信鴿就是教學(xué)小數(shù)據(jù)應(yīng)用的一個(gè)典型的例子。教師備課量、PPT下載量、學(xué)生點(diǎn)評(píng)次數(shù)和點(diǎn)評(píng)類型、學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握情況等教學(xué)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，都借助系統(tǒng)自動(dòng)生成并收集到希沃平臺(tái)中。如“懂你教育平臺(tái)”上，有針對(duì)每個(gè)學(xué)校、每個(gè)班級(jí)、每個(gè)學(xué)生在科學(xué)課中的學(xué)習(xí)情況的統(tǒng)一分析，還包括了知識(shí)點(diǎn)分析、班級(jí)對(duì)比分析、班級(jí)趨勢(shì)分析、學(xué)生成長(zhǎng)分析等。最終，教師、學(xué)生的在課堂中產(chǎn)生的小數(shù)據(jù)都能夠被收集和分析，最終被運(yùn)用到教學(xué)策略的指導(dǎo)上。

在科學(xué)課的實(shí)驗(yàn)里，教師可以對(duì)學(xué)生的記錄單作出一些分析。畢竟，在課堂實(shí)驗(yàn)中，很難保證每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是準(zhǔn)確無(wú)誤的。如在《小車的運(yùn)動(dòng)》這一課中，運(yùn)用“懂你教育平臺(tái)”進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄入，教師規(guī)定答案范圍，即可以找出存在“特殊數(shù)據(jù)”的小組，從而關(guān)注這些數(shù)據(jù)，研究這些數(shù)據(jù)。對(duì)癥下藥，就會(huì)發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，看出實(shí)驗(yàn)操作中仍然有一些小組存在操作不規(guī)范，導(dǎo)致容易引起實(shí)驗(yàn)的巨大誤差。通過小數(shù)據(jù)的分析，便于教師的監(jiān)控和即時(shí)反饋，對(duì)應(yīng)指導(dǎo)。

利用小數(shù)據(jù)鏈接相關(guān)人群，關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng) 科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)是一個(gè)從實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象落實(shí)到實(shí)驗(yàn)記錄，再進(jìn)入到數(shù)據(jù)分析、最終歸納總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程。它也是一個(gè)從具體感性認(rèn)識(shí)到抽象邏輯認(rèn)識(shí)的思維過程，這一過程是學(xué)生的一次質(zhì)的飛躍。所以在科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力和習(xí)慣，并且有意識(shí)地讓學(xué)生的歸納總結(jié)能力得到提升。

通過在線工具的使用，可以很好地解決這一問題。通過在線工具的使用，將課堂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過整理，納入到數(shù)據(jù)的決策之中，幫助教師鏈接相關(guān)人群，特別是實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)問題或者實(shí)驗(yàn)速度相對(duì)較慢的人群，進(jìn)行針對(duì)性的輔導(dǎo)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納表述的分析，主要從學(xué)生的正確性進(jìn)行分析、評(píng)定。接著，由教師判斷其科學(xué)性、正確性、創(chuàng)造性等方面，依次評(píng)定;最后，教師判斷其記錄的有序性、完整性和組織性。這樣，每一位參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都可以得到關(guān)注，通過評(píng)定等級(jí)，可以關(guān)注到每一位學(xué)生的成長(zhǎng)。

利用小數(shù)據(jù)幫助教師創(chuàng)新，豐富課堂教學(xué) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，產(chǎn)生的小數(shù)據(jù)經(jīng)過分析，可以看出課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，教師若能夠以其中的小數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，作出教學(xué)的改進(jìn)和創(chuàng)新，將極大地豐富課堂教學(xué)，從而推動(dòng)其提升。

利用小數(shù)據(jù)輔助學(xué)校管理，提升教學(xué)質(zhì)量 小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中的小數(shù)據(jù)能夠橋接“教與學(xué)”，從學(xué)術(shù)的需求出發(fā)，能夠掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)情況，豐富課堂教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量;從學(xué)校管理方面出發(fā)，還可以幫助學(xué)校管理人員實(shí)施校內(nèi)信息化建設(shè)的全面評(píng)估和診斷，從科研方面，小數(shù)據(jù)可以用于評(píng)價(jià)教學(xué)，助力教師專業(yè)發(fā)展，使學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。最終，通過小數(shù)據(jù)的連接，形成從教師至學(xué)生、再到學(xué)校管理者的完整閉環(huán)，形成管理與應(yīng)用的優(yōu)良循環(huán)，使學(xué)校教育信息化水平持續(xù)提高。

（作者單位：福建省廈門市江頭中心小學(xué)）