大數據支持下高中物理課堂精準教學的有效落實

吳宜文

(福建省閩清高級中學,福建 福州 350800)

基金項目：福建省閩清縣教育科學研究“十四五”規劃2023年度立項課題“大數據背景下高中物理學科精準教學的策略研究”的成果(課題編號:MQ202306Z)

隨著科學技術的迅速發展,人們逐漸進入到信息化和智能化時代,大數據技術是一個典型代表,對教育教學有所影響,對傳統課堂教學內容、流程與形式均帶來更多的新思路.高中物理教師在課堂教學中同樣如此,需在大數據支持下制定整體課堂教學規劃,師生、生生之間通過多媒體技術同教育資源聯系起來,借此幫助學生學習好物理這門課程.

1 合理采用大數據技術,精準引發學生興趣

在以往的高中物理教學中,大部分教師都采用照本宣科的模式,學生極易產生抵觸心理,影響學習興趣,導致對物理知識的學習較為被動與機械,學習效率不高,課堂教學效果一般.為解決這些問題,高中物理教師可從大數據視角出發,以大數據為基本立足點,精準誘發學生的學習興趣與內在動力,使其學習態度由被動轉變為主動,為精準教學做好鋪墊[1].

比如,在實施“加速度”教學時,教師先利用大數據技術,從網絡上搜集以下動畫:拖拉機2秒內速度從0變到2 m/s,自行車5秒時間速度從0變到10 m/s,飛機2秒內速度從0變到100 m/s.要求學生一邊觀看,一邊判斷速度變化得快,使其通過比較發現相同時間內速度變化大的運動變化快,相同速度變化量所用時間少的變化快.設疑:不同時間、不同速度變化,該如何比較快慢?由此引出本節課的新內容——加速度.接著,教師引領學生結合以往學習速度所用的方法得出加速度的概念,初步學會運用比值法比較速度變化得快慢,然后指導他們運用木條、毛巾和小車演示小車速度變化快慢的不同表示方式,結合小車運動情況來定性地表示速度變化快慢,使其根據實驗得出加速度的物理意義.

2 善于利用大數據技術,物理課堂精準有效

大數據是一個較為抽象的概念,以信息技術為依托,輔以網絡資源和數據等,屬于典型的現代化產物,對多個行業與領域均產生一定的影響.在大數據支持下的高中物理課堂教學中,為實現精準教學,教師需要善于利用大數據技術,提升教學行為、內容與流程的精準性與有效性,且適當轉變物理知識呈現形式,易于學生理解和接受,提高他們的學習效率.

此時,在開展“自由落體運動”教學時,教師先利用大數據技術搜集一些生活中常見的落體現象,如春天的細雨蒙蒙,夏天的暴雨傾盆,秋天的黃葉飄落,冬天的雪花紛飛,等等.講述:在現實世界中不同物體進行落體運動時,下落速度的快慢往往是不一樣的,如蘋果與樹葉會同時從蘋果樹上下落嗎?重的物體是否肯定比輕的物體下落快?如何證明各自的觀點?組織學生進行討論:物體在下落過程影響運動情況的因素有哪些?質量重的物體下落速度是否比質量輕的快?指引他們拿出兩個一樣的硬幣及兩張同硬幣表面大小一樣的紙張,其中一個揉為團,按照數學中排列組合的原則實驗,使之均從同一高度自由下落,觀察硬幣和紙的下落快慢情況,使其得出結論:物體下落過程的運動情況與物體質量沒有關系.

3 借助大數據技術優勢,推動學生精準發展

高中物理教師可基于大數據視角出發,根據學生的實際情況推送不同的學習內容,讓其根據個人能力選擇學習任務與目標,從而推動他們精準發展,縮小彼此之間的差異.

例如,在進行“動能和動能定理”教學時,動能具有瞬時性,是指力在一個過程中對物體所做的功等于在這個過程中動能的變化,動能是狀態量,無負值.動能定理描述的是物體動能的變化量與合外力所做的功的關系,具體內容為合外力對物體所做的功,等于物體動能的變化量.面對這一概念,部分學生的理解可能存在一些問題,不過有的學生則能夠對動能定理完整理解,但在解題中不會使用公式W合=ΔEk,他們在學習過程中表現及疑難點通常有所差異.這時教師需借助大數據技術將本章節的知識內容進行重新整合,包括從牛頓第二定律與運動學公式導出動能定理的過程、動能定理的物理意義、運用動能定理解題的技巧等,學生個人需要自由選擇,輔助他們加以鞏固個人弱點.

4 科學應用大數據技術,積極打造精準課堂

在大數據支持下的高中物理教學中,涵蓋的數據信息相當豐富,教師應對這些教學資源進行適當加工與整合,對數量龐大的互聯網信息精煉處理,為學生找到適合實際學習需求的教學資源,避免他們在搜集與會的學習資源時花費太多時間和精力.另外,高中物理教師在日常教學中需格外注重學生遇到的障礙與疑難點,給予及時點撥與指導,打造精準課堂[2].

在這里,以“力的合成”與“力的分解”教學為例,教師先通過大數據技術播放“曹沖稱象”的視頻,設問:曹沖是怎樣“稱出”大象重量的?采用的是什么方法?學生知道是用石頭代替大象,稱出石頭的重量就知道大象的體重,這是等效替代法.讓學生思考生活中還有哪些也是利用這種替代的關系,鼓勵他們自由發揮,分享一些常見的替代關系.接著,教師在多媒體課件中以小孩和大人提水、人和大象拉木材、兩根繩子和一根繩子吊著燈泡為例,講述這些情況下用一個力代替幾個力,引導學生嘗試自己歸納合力和分力的定義,引出問題:合力與分力之間是什么關系?利用信息技術手段同步展示上述幾種受力情況的示意圖,使其發現求幾個力的合力過程叫力的合成,求一個力的分力叫力的分解,助推他們理解合力與分力.

5 巧妙運用大數據技術,精準破解課堂難題

在大數據支持下的高中物理教學中,教師可利用大數據技術了解學生的不解之處,借助多媒體手段形象生動地展示知識要點,精準破解教學難題,輔助他們更好地理解與內化知識[3].

舉個例子,在“牛頓第一運動定律”教學實踐中,本節課的知識難點是牛頓第一定律的內涵,即為揭示出力不是維持物體運動狀態的原因,而是改變物體運動狀態的原因.推翻亞里士多德的錯誤觀點,改變人類的自然觀和世界觀,為進一步探究力和運動之間的定量關系指明方向,揭示物體存在慣性、確立慣性參考系,以此為基礎建立牛頓第二定律.在本節課教學過程中,教師可以借助大數據技術實時監督與分析學生的交流情況,記下他們在整個學習中的表現,建立相應的學習檔案.當學生在學習中遇到障礙時,如力與運動之間的關系、慣性的概念、通過慣性解釋自然現象等,教師可通過大數據技術及時掌握他們的學習動向與情況,對學習進度與態度進行評估,家長也可以實時跟蹤學生的學習情況,及時與教師溝通、處理.

6 靈活使用大數據技術,推動學生精準學習

在大數據支持下的高中物理教學過程中,教師需充分借助大數據技術來打造高效物理課堂,安排好各項教學活動,同時結合他們的生活實際進一步提高物理教學的現實意義.對此,高中物理教師在具體的課堂教學中,應當靈活使用大數據技術,以學生的實際生活為基本立足點整合教學內容,推動他們精準、高效地學習物理知識,使其在課堂上學習效果更佳.

比如,在“牛頓第三運動定律”教學中,本節課以學習作用力與反作用力之間的關系為主,教師可先展示一個雞蛋與石頭相碰的畫面,鼓勵學生猜測可能出現的情況,結合實際現象引出問題:為什么雞蛋會碎,而石頭不會碎?使其仔細搜索后討論答案,讓他們積極學習新課內容.之后,教師展示生活中常見的水杯放在桌面上、踢足球與擊掌等畫面,提出問題:當你擊掌時雙手會產生什么感覺?踢足球時腳會產生什么感覺?在桌面上靜放的水杯,獲得桌面支持力時桌面是否出現變化?學生結合生活經驗將會回答:手會有麻麻的感覺,腳會痛,桌面因杯子對它的壓力而發生形變.使其意識到力的作用是相互的,提出作用力與反作用力的概念,讓他們探索作用力和反作用力之間的關系.

7 巧妙應用大數據技術,精準實施實驗教學

在整個高中物理課程體系中,實驗教學同理論知識一起構建成完整的物理知識體系.但是,在以往的高中物理實驗教學中,容易受到實驗環境、條件與資源等因素的限制,不少實踐環節都難以確保每位學生都參與其中,影響他們對理論知識的正常學習、理解與掌握.對此,高中物理教師可巧妙應用大數據技術優化實驗教學的形式,對部分物理實驗進行仿真或者模擬,精準實施實驗教學,引發學生的求知渴望,讓他們高效探究與發現物理科學現象[4].

例如,在展開“磁場及其描述”教學時,教師先提出問題:磁鐵是否為磁場的唯一來源?利用大數據技術在多媒體設備上演示“奧斯特”實驗,由學生觀察通電前后的磁針指向,分析原因且體會到磁鐵周圍與電流周圍均存在著磁場,使其結合牛頓第三定律說明磁針對電流也有力的作用,讓他們猜想是否能夠通過實驗獲得更為明顯的驗證.接著,教師現場演示“磁極對電流的作用”實驗,學生可以看到通電后,靜止的線圈在磁極中發生擺動,讓他們得出“磁極對電流能夠產生力的作用”的結論.之后,教師借助大數據技術在課件中演示:兩條平行直導線,當通以同向或反向電流時,兩導線間相互作用,學生可以看到通以同向電流時,兩條平行直導線相互吸引,通以反向電流時相互排斥,讓他們發現電流和的電流之間可以通過磁場產生相互作.

在大數據支持下的高中物理教學活動中,教師需極力發揮出大數據技術的優勢,高度重視對數據的采集和使用,并合理借助信息技術手段優化教學,為學生帶來優質的教學服務,促進精準教學的有效落實,提高學生的物理知識水平與學習能力.