大數據背景下智慧課堂與精準教學在物理教學中的應用研究

【摘要】當前科技的飛速發展使得我們進入信息化、智能化的時代，大數據分析技術在教育領域的應用越來越多，將數據分析應用于教學中的智慧課堂教學手段是目前教育信息化研究的一個熱點.高中階段是學生夯實物理知識基礎的重要時期，教師利用智能化手段進行高中物理的精準教學，一方面可以打破現有的傳統教學模式，提升教學效率；另一方面因新型技術的加入，調動學生的學習積極性，使得學生對原本抽象乏味的物理知識的學習興趣大幅提升，進而達到培養全面發展的學生的目的.

【關鍵詞】智慧課堂；大數據；精準教學；高中物理

隨著大數據、云計算、人工智能等新型信息技術的發展，以及國家對學校教育的重視程度逐步提高，目前信息技術已經滲透到教育的各個領域[1].當傳統的課堂與新型的信息技術相互結合后，一種幫助學生學、協助教師教的基于大數據、教學全過程動態數據新型信息化課堂形式——智慧課堂應運而生.如何利用信息化的手段幫助教師突破傳統物理教學瓶頸、提升物理教學質量、促進教育均衡和精準教學、使學生的個性得到發展，是一線教師值得研究和思考的問題.筆者以此為基礎在高中物理教學中展開了分析與研究.

1大數據分析背景下利用智慧課堂進行高中物理精準教學的意義

1.1打破物理教學教育瓶頸

在傳統大班教學的教學模式下，學生的認知起點與教學起點不一致，課堂片面利用部分學生的過程性評價來替代全體學生學情，相似的高中物理教學瓶頸已很難從教師自身來突破、克服.而在現代信息技術支持下，教師可以通過互聯網搜集到更加全面、精良的教學資源，同時智慧課堂具備在線及時反饋、自動采集學生數據、分析學生知識結構等功能.教師通過利用信息化的手段來對學生進行知識的傳授，能提升教學效率，精準掌握學生對知識點的理解情況，進而突破上述教學瓶頸.

1.2激發學生學習興趣，實現師生課堂角色轉變

在課堂教學環節的安排上，傳統教學的流程一般是“預習—課堂講解—練習”，教師是講授者，而學生是知識的被動接受者[2].同時，傳統課堂依靠教師的教學經驗、個人對課程標準的主觀理解來規劃課堂授課中的側重點，缺乏學生學情的數據支撐，導致部分學生對所學知識存疑，但由于心理素質相對較弱，不敢私下向教師求教，進而從“學不會”陷入“不想學”的困境.而在智慧課堂的教學模式下，教學流程轉化為自主學習—課中教師引導、小組學習—課后自主補救學習，學生課前自學[3].教師在課上引導學生對共同存疑的知識點進行集體討論、分析，課后利用智能平臺進行復習、提問，使教師的身份從講授者向引導者轉變，而學生則從知識的被動接受者向學習的主動研究者轉變、從“學會”向“會學”轉變，更加強調學生在課堂中的主體地位，使學生更好地投入學習.

1.3加強師生、生生間的互動交流，促進教學相長

傳統的物理教學中，教學互動大多存在于課中的師生之間，教師在課堂中通過隨機提問、邀請學生協助課堂實驗等方式進行互動.受傳統課堂影響，學生習慣灌輸式的學習方式，導致開展小組討論時缺乏激情，使生生互動流于形式.同時由于受時間、空間限制，這些互動大都片面單一，難以保證每位學生都能參與其中.而智慧課堂中的互動系統很好地解決了這一問題.課上教師可以通過利用系統中搶答、投票、討論、小組PK等功能，通過積分榜的形式激發學生間的競爭意識，營造活躍的課堂學習氛圍，加強師生與生生的互動，提高物理課堂教學效率.而在課前課后，學生同樣可以利用智慧課堂平臺自由、輕松地與教師進行交流，增加了師生間的互動頻率，教師在回答學生的問題時也能從思考中得到教學啟發，達到教學相長的目的[4].

1.4個性化精準教學體現因材施教的教育理念

在傳統的物理教學過程中，教師大多依據當堂課學生的表現、直接利用習題冊、以基礎題為主的原則來選擇當天的課后習題，隨后教師還要通過對課后作業進行批改方可了解學生對知識點的掌握情況.要求不同層次的學生完成同一內容，難免會出現優生覺得作業簡單、缺乏挑戰性，而后進生覺得十分困難無法完成的情況.問題反復出現得不到解決，易使學生產生對物理學科的厭倦情緒，影響學生的全面均衡發展.由于智慧課堂的每個教學環節都利用了大量的分析數據，使得教師可以具體、準確地把握每位學生的學習情況，系統還能智能化針對每位學生推送個性化作業，進而達到因材施教的作用[5].

2利用智慧課堂進行精準教學解決的主要問題，及其解決過程與方法

2.1客觀數據打破傳統教學中教師經驗性、主觀性的教學預設

在傳統課堂課前，教師無法精確對學生的學情進行調查和分析，教學預設全靠經驗判斷，缺乏科學依據與數據支撐[5].如今可利用智慧課堂數據采集系統，當學生在系統上完成預習和教師提前設置好的預習檢測題目后，教師根據系統后臺的數據反饋，精準詳細掌握不同班級各個學生的預習情況，便于教師及時調整課堂教學、引導討論的側重點，從而提高課堂教學效率[6].

2.2即時數據反饋系統幫助教師解決教學中“以個別代替全部”的問題

傳統課堂教學反饋采用課堂提問的方式，由個別學生回答，以此判斷所有學生掌握情況.課堂提問中教師得到的反饋片面、模糊，不夠全面、精準.傳統課堂的課后反饋較為同樣如此，作業從教師布置到批改耗時長、效率低，導致反饋粗略.嚴重滯后.現利用智能終端來布置課堂練習及課后作業，學生只需使用終端在規定時間完成提交，而教師批閱時也僅需批閱主觀題，大大減輕了師生負擔.智能化的系統的應用，不僅使得教師批改作業時間節約50%以上，同時還讓教師可以精確、及時地了解學生作答情況.而且利用大數據統計系統得出的反饋較為客觀、精準，使得教師可根據客觀數據及時調整教學策略，做到精準教學.

2.3微課錄制及教師課后在線解答，幫助全體學生解決課堂問題

學生在傳統課堂中面對課堂重難點時，難免會有當堂難以理解消化的部分.但部分學生由于心理素質差，不愿私下向教師提問，而在課后老師也不能兼顧每個同學當天遇到的問題，便使學生對許多物理知識并沒有做到真正的理解.現采用智慧課堂的微課錄制，即在教學過程中即時錄制微課，教師在課后將微課與講義一同推送到班級空間，使學生在終端上能隨時隨地收看和提出仍然存疑的問題.教師在終端中發現學生提出的問題后及時回答，使得問題解決率大幅提升.

2.4利用拍攝投屏及擬真實驗，打破傳統演示實驗學生“只能看”的教學模式

傳統課堂物理課上進行實驗演示時，由于設備小，實物展臺投放復雜，易導致后排的同學看不清真實的情況.現利用智慧課堂的拍攝投屏以及三維擬真實驗功能，學生在課上可通過投屏清晰觀看，而且課下還可以反復觀看實物實驗視頻，并利用三維擬真實驗功能動手操作.一方面解決了課堂中學生看不清的問題，另一方面加深了學生對一些非必做實驗的理解，鞏固相關物理知識，增強學生對物理課程的學習興趣[7].

2.5利用閱卷系統的數據匯總功能及時反饋學生學情，輔助教師及時調整教學策略

過去批閱試卷、作業后的講評課一般靠教師的經驗主觀、大致判斷學生的答題情況來選擇講評題目，無法精確了解學生對相關知識點的掌握程度.利用閱卷系統采集的作業、周練、月考、期中、期末全過程考試數據，不但可以精確反饋每個學生的薄弱知識點，還可以匯聚每個學生的錯題.同時，根據系統給出的考后分析報告做精準的試卷講評，只講班級共性錯題，和過去相比更加高效、更加有針對性.

2.6利用智能系統分析學生薄弱點，推送個性化作業，達到精準教學目的

日常作業、考試講評后智能系統根據數據分析出每位學生薄弱的知識點，精準推送適合每位學生的個性化作業，讓學生每周重做錯題和開展與錯題相關的知識點拓展訓練，做到錯題周周清.這在使學生適時得到幫助和支持的同時，還能落實分層、高效、個性化的精準教學.

3利用智慧課堂進行精準教學的應用效果

基于上述的智慧課堂和精準教學的新型教學模式開展了班級實驗.實驗步驟為：從高二年級中選取處于年級平均水平的兩個班級作為實驗班級（該年級有12個班，皆為平行分班）利用智能系統以及新型的教學模式對兩個實驗班級開展教學，記錄兩個班級每學期末考成績直至高考.實驗歷時高二、高三兩年，通過統計四個學期內兩個實驗班級物理平均分、與年級平均分差值以及年級名次，對利用智慧課堂進行精準教學的作用進行實驗分析.

表1記錄了歷次重要測試的數據.

（說明：2024年云南高考中物理、化學、生物合在一起成為“理綜”考試，只能知道三科的總分，無法知道單獨物理的分數，因此只能通過理綜分數大致推測物理平均分.）

通過分析實驗班一與實驗班二在四個學期內與年級平均分差值可知，在大數據支持下利用智慧課堂與精準教學對學生進行高中物理教學，對學生的學習能力提升有很大的幫助.

4結語

總之，在大數據的時代背景下，應用智慧課堂精準教學以及個性化教育等信息化的新方式，使得高中物理課堂趣味性增強，師生互動更加全方位、立體化.信息化手段與教育相互融合帶來的是一把雙刃劍.對學生而言，這是一種全新、多元化、開放性的學習模式，讓學生在學習物理知識的同時，提升對物理的學習興趣，培養自身人格魅力以及思維品質.但課堂上電子設備的加入對學生的視力等身心健康的影響是否可控，仍待作進一步的思考.對教師而言，智慧課堂的應用促使教師必須不斷思考、發現，成為教學研究的開發者和創造者.同時，也是自身對紛繁復雜的教育資源整合、精煉能力的提升，理論聯系實際，加強自身數據素養的學習過程.

參考文獻：

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