大數據技術下基于精準預習的高中物理精準教學探討
——以“向心加速度”為例

祝令健 沈旭東

(浙江省吳興高級中學 浙江 湖州 313000)

《普通高中物理課程標準(2017年版)》提出 “……培養和發展學生的自主學習能力.通過多樣化的教學方式，利用現代信息技術，引導學生理解物理學的本質……”[1]，新課標不但對學生的自主學習能力提出了要求，而且還提到應該發揮現代信息技術的優勢，對教學活動起到一定的推動作用.

浙江省教育廳在《浙江省教育事業發展“十三五”規劃》中提出，要堅持“技術支撐和引領教育現代化”的理念，促進信息技術與教育教學的深度融合，推動教育變革和創新.

浙江省教研室決定成立中小學大數據研究聯盟，2018年11月，我校與新華書店和科大訊飛合作，引進智慧課堂系統，全面實施平板教學.

1 精準預習及其必要性

課前預習一般是指在教師講授新課之前，學生對所要講授的內容做一個預先的學習準備，以取得更好的課堂學習效果.精準預習，是相對于傳統的無指導的預習形式而言的，它是一種在教師指導下的高效預習形式.精準預習相比于傳統預習更有針對性，反饋更精準、快速，對學生學習能力的提高及課堂教學的指導意義更大.精準預習有3個主要特征：預習內容的精準性、預習檢測的精準性和預習反饋的及時精準性.

大數據下的精準預習可以解決傳統預習缺乏檢測監督機制的問題，使得學生的預習情況在教師面前一目了然，使教師對學生自學能力的提高有了一個有力的抓手.大數據下的精準預習可以解決學生預習盲目性的問題.傳統的預習往往是學生簡單地閱讀教材，學生閱讀教材時也是走馬觀花，毫無思考的過程.在大數據下的精準預習，教師已經提前給學生設置好了預習內容的學習目標，推送了相關的學習資料及檢測練習，使得學生的預習能有的放矢.

2 大數據技術支持下精準預習的實施流程

精準預習主要有制作學習目標，根據學習目標制作素材，向學生分享、推送素材、學生預習并提交反饋，教師依據反饋，進行精準教學幾個步驟.基于精準預習的內容、檢測和反饋幾個方面，設計了精準預習的實施方案，并作出精準預習操作流程，如圖1所示.

2.1 精準預習素材的制作及推送

預習內容的精準性要求教師依據教輔教材將教學內容進行系統梳理.再依據學情制定出詳細可操作的學習目標，給學生預習提供精準的方向.首先制定學習目標，教師首先查看課程標準、學科指導意見、教輔教材及學情梳理得出本節主要的學習目標.在學習目標的指引下，教師收集制作適合學生自學的學習素材，如PPT、微課、圖片、視頻、動畫等資源和學習目標一起通過平板班級空間發布分享給學生，給學生提供足夠的學習條件，以供學生預習時選擇使用.這樣，可以避免學生預習的盲目性，讓學生的預習具有一定的針對性.以“向心加速度”這節課為例，針對學習目標，制作了適合學生學習的PPT、一個推導向心加速度表達式的微課以及參考筆記，如圖2所示.

圖2 班級空間分享資源操作截圖

在精準的制定學習目標及給學生推送相關學習資源的基礎上，要有針對性地對學生的預習進行檢測，題目與學習目標的針對性越強越好.所選擇發送的題目根據課型而定，如概念、規律及物理學史的新課預習檢測以選擇題為主.

如“向心加速度”一節，設置了5個學習目標，針對這5個學習目標和推送的學習資源，設置了7個不同難度層次的選擇題和一個簡答題.向心加速度的方向和大小是本節課的核心內容，所以針對學習目標③和目標④各設置了兩道不同層次的題目.如，針對目標③，設置了難度不同的3和4兩題，而針對目標④，設置了難度不同的5和6兩題.

2.2 精準預習的反饋

大數據技術的優勢之一就是精準快速，學生在預習完相應的內容之后，在作業平臺中完成檢測并提交，系統會自動處理學生提交的數據.教師端能實時顯示學生作業的提交情況及已經提交學生的作業情況，能馬上得到學生預習情況的反饋.

如按時提交的人數、遲提交的人數和未提交的人數，以及優秀、良好、及格的人數都可以實時顯示出來.學生本節預習檢測的整體掌握情況，優秀率、良好率、及格率與不及格率都可以直觀地顯示出來.還可以查看學生對知識掌握的詳情，每道題目都可以查看得分率情況，如圖3所示.

圖3 學生預習檢測各題得分率情況截圖

通過反饋可以看出，學生通過預習可以較好掌握的題目有第2題、第5題和第6題.第1題、第3題和第4題學生不能通過預習很好的掌握.針對錯誤較多的題目，如第4題，將這個題目點開，可以看到學生的錯誤主要集中在選項A和選項D上.這樣，對學生預習情況的分析更為具體和精準.如圖4所示.

圖4 選擇題4答題情況截圖

這種反饋不僅讓教師及時獲得班級學生關于某個問題的大致掌握情況，而且可以分析出學生對此問題的錯誤思維主要集中在哪些方向.以大數據為技術支持的學生預習，就給教師留有足夠的時間根據學生預習的情況進行精準備課和課堂準備.真正做到讓課堂教學有的放矢.

3 基于精準預習的精準課堂教學

精準教學是一個系統，不是教學過程中一個動作.精準預習的實施，是實現課堂精準教學的前提，是精準教學系統的一部分，沒有精準預習的精準教學是不完整的精準教學.同時，精準預習也不是目的，是為精準教學服務的.整個精準教學的實施過程，大致可以分為課前、課中和課后3個過程.大數據技術下基于精準預習，筆者設計了精準教學實施流程，如圖5所示.

圖5 精準教學實施流程圖

課前：有了精準預習的數據，根據學生預習檢測的反饋情況，教師對學生通過預習能夠基本掌握的知識點和內容及不能掌握的知識點和內容有了一個比較清楚細致的了解.依據預習反饋情況，教師適時調整學習目標及學習重難點.針對新調整的學習目標及學習重難點，準備相應的教學資源及課堂練習，并對教學活動進行設計.

課中：根據教學設計，展開教學活動，針對一個知識點或講授或演示.及時對相應知識點進行課堂練習，通過大數據及時反饋，如果正確率比較高，只是極個別學生做錯，那么就可以進行下一個知識點學習.如果正確率不高或者本知識點是本節的重難點，則需要換一個角度再進行講授或演示，直到課堂練習的正確率相對較高.

課后：教師根據學生預習反饋及課堂的練習反饋布置有針對性的課后作業.然后根據作業反饋及課堂教學反饋再結合預習反饋，有針對性地對學生進行個別輔導.

如“向心加速度”一節，根據學生的預習反饋情況，學習目標由原來的5個調整為3個，并且將課堂教學的重點確定為“對向心加速度意義的理解”及“向心加速度表達式的理解與應用”.

根據教學設計完成向心加速度物理意義的教學之后，向學生推送一道習題進行課堂互動.學生提交的情況可以在屏幕上實時顯示出來，如圖6所示.

圖6 課堂上學生實時提交情況截圖

當提交人數達到一定要求之后，教師可以點擊“打開報告”，查看學生答題的正確率及詳細情況.點開“打開報告”詳情如圖7所示.從學生答題的情況可以看出，個別學生對向心加速度的物理意義及相關問題掌握還不是很牢固，需要進一步講解及鞏固.另外，課后還可以回頭查看“課堂實錄”，對個別做錯的學生或者是沒有進行及時提交的學生，課后可以進行個別交流.教師從另外一個角度重新對此知識點進行講解之后，又給出第二個針對此知識點的題目.學生提交之后正確率達到了92%.說明學生對向心加速度的物理意義問題已經有了進一步的理解和掌握.如圖8所示.

圖7 第1題學生解題情況結果反饋截圖

圖8 第2題學生解題情況結果反饋截圖

通過第2題的答題情況可以看出，學生對向心加速度已經掌握牢固，課后就不需要對類似題型進行練習.只需要課后對3位錯誤的學生進行個別輔導即可.所以，大數據下的精準課堂教學對課后作業的布置也具有重要的指導意義，避免了學生大量精力的浪費.

智慧課堂系統，不單單是對選擇題的反饋及時快速，還可以對計算題進行及時的點評，讓學生及時了解到自己的解題過程中存在的問題.如，在向心加速度這節課中，教師在對學生知識掌握情況進行檢測時，用了一個計算題跟學生進行互動.發布時教師選擇讓學生拍照提交，學生解答完畢，進行拍照提交后，教師可以帶領學生一起查看學生們的答題情況，并且可以及時對答題情況進行點評，如圖9所示.

圖9 計算題學生解題情況教師及時講解點評截圖

通過這樣的點評，讓學生能及時清楚在解題方面的問題，包括知識掌握的問題和解題規范的問題，都可以在課堂上達到直觀清晰的掌握.

向心加速度這節是承前啟后的一節，向心加速度是學生較難理解和掌握的概念.但是經過基于精準預習的精準教學之后，學生對相關的概念和內容有了較為準確的掌握.學生也普遍反映，這樣的教學過程，使得學習過程更為具體和清晰，哪些知識已經掌握、哪些還沒有掌握清楚都一目了然，也知道課后應該朝著哪些方向努力，使得學習更加積極主動.

4 小結

教學的過程包括預習、課堂教學、課后作業與輔導幾個過程.精準預習是實現精準教學的前提，沒有精準預習就不能實現教師對學情的精準把握，就無法精準確定課堂教學目標及教學重難點.基于精準預習的課堂教學才能實現真正的精準教學.

精準的課堂教學情況的反饋又為學生課后作業的布置提供了重要依據，僅需要布置學生勉強知道但是掌握不是很牢固的知識點，這樣做可以使學生在有限的時間內盡量做到學習效率的提高.如果教師精力允許，在布置作業時還可以針對不同情況的學生布置更有針對性的作業，實現精準的作業布置，進一步提升教學的效率.另外，教師在一節課及相關作業都已經完成的情況下，可以再次翻查學生預習情況反饋、課堂教學過程中課堂練習的反饋數據及課后作業的反饋數據，這就可以精準地圈定課后輔導對象并進行精準課后輔導.

綜上所述，大數據技術支持下的精準預習可以及時反饋學生的預習情況，使教師及時準確地把握學生在預習、課堂及作業的情況，對學生的學習實現精準監控與指導，不再對學生的學習情況停留在憑經驗的估計和猜測.