摘 要：大數(shù)據(jù)（big data），指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。這樣說或許比較抽象，總之大數(shù)據(jù)就是運用數(shù)目極多的數(shù)據(jù)信息進行整合管理和分析，得到目標結果，這就是大數(shù)據(jù)技術，其中包含了云計算、分布式處理技術、存儲技術和感知技術等。2013年被認為是大數(shù)據(jù)元年，這一年里美國出臺了大數(shù)據(jù)計劃，英國成立了首個大數(shù)據(jù)開放中心，我國各項互聯(lián)網(wǎng)項目蓬勃發(fā)展，短短數(shù)年時間大數(shù)據(jù)走進了我們社會的各個方面，各個領域都將受到大數(shù)據(jù)變革的巨大沖擊。中學物理實驗毫無疑問會受到巨大影響，如何運用大數(shù)據(jù)改變傳統(tǒng)物理實驗教學，將之提升到更高的教育水平，使它更適用于信息化時代對學生的科學思維的要求，本文將對上述問題進行初步的探討和研究。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；初中物理；實驗教學；滬科版

在大數(shù)據(jù)逐漸占據(jù)我們生活的方方面面之時，運用大數(shù)據(jù)對傳統(tǒng)教學方式進行變革也可以成為現(xiàn)實，在傳統(tǒng)教學模式中諸多難以實現(xiàn)的難題，在大數(shù)據(jù)的處理下將得到完美解決。運用大數(shù)據(jù)不是說一味地摒棄傳統(tǒng)教學模式，而是對傳統(tǒng)教學模式和信息化多媒體技術進行融合，實現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)教學模式的一種新的教學模式。而實驗教學由于本身的學習性質，有大量的數(shù)據(jù)需要處理，使用大數(shù)據(jù)技術會更加明顯的表現(xiàn)出優(yōu)點，而且在初中物理實驗中，以電參數(shù)反映測量結果的最多，即便不是電信號作為參數(shù)的，也可以通過簡單的方法快速將其轉化為電參數(shù)，所以中學物理實驗是最容易實現(xiàn)數(shù)字化，最便于運用大數(shù)據(jù)進行教學輔助的，再加上中學物理教師一般對傳感器和數(shù)字化原理更為熟悉，所以，初中物理創(chuàng)新實驗教學在大數(shù)據(jù)運用中難度較低，更具有可行性。

一、 大數(shù)據(jù)技術概念論述

對于“大數(shù)據(jù)”（Big data）研究機構Gartner給出了這樣的定義：“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。

麥肯錫全球研究所給出的定義是：一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉、多樣的數(shù)據(jù)類型和價值密度低四大特征。

大數(shù)據(jù)技術的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關鍵，在于提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。

從技術上看，大數(shù)據(jù)與云計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據(jù)必然無法用單臺的計算機進行處理，必須采用分布式架構。它的特色在于對海量數(shù)據(jù)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘。但它必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、虛擬化技術。

二、 大數(shù)據(jù)背景下中學物理實驗特點

（一） 傳統(tǒng)物理實驗室與數(shù)字化實驗室的區(qū)別

傳統(tǒng)物理實驗室使用的器材都是非常常規(guī)的，如刻度尺、天平、電流表、電壓表等。實驗精度不高，觀測數(shù)據(jù)困難，數(shù)據(jù)記錄繁瑣，雖然可以很好地鍛煉學生的動手實踐能力，但是一場實驗下來，大部分時間花費在數(shù)據(jù)處理上，對于實驗原理的理解和物理規(guī)律的總結完全不夠，而且長時間面對復雜的數(shù)據(jù)極易導致學生產(chǎn)生厭學情緒，不利于對學生的思維進行激發(fā)和培養(yǎng)。而大數(shù)據(jù)下的物理實驗室大量運用傳感器和計算機軟件等信息化技術，數(shù)據(jù)測量精確，記錄整理快速，可自動繪制精確的圖像，對于物理現(xiàn)象和規(guī)律觀察更加直觀，方便學生自行對實驗結果進行總結，有利于培養(yǎng)學生學習興趣。

（二） 學生自主探究性實驗

以往的教學過程中，教師對于一些傳統(tǒng)實驗的講解往往局限于語言描述和自己演示，學生無法真正參與到實驗中，無法體驗到實驗的樂趣，容易對實驗結論產(chǎn)生疑問。例如在物體動能的影響因素這個實驗中，老師僅通過講解要求學生消化該內(nèi)容，由于沒有通過實驗證明，學生會一直帶著疑惑學習，對于學生的影響是不利的。而如果在斜坡下設置光電門傳感器，實時記錄小球通過斜坡底部的速度，并將之立即呈現(xiàn)出表格進行對比，學生很快可以理解實驗結論，有助于后面內(nèi)容的學習。

三、 大數(shù)據(jù)技術應用方法策論

（一） 物理實驗儀器全面實現(xiàn)數(shù)字化

要讓初中物理實驗教學適應大數(shù)據(jù)時代，首先實驗設備必須實現(xiàn)創(chuàng)新，要具備對教學過程的數(shù)據(jù)進行采集和儲存的能力，未來中學物理實驗室的建設要突破傳統(tǒng)的界限，可以通過AI人工智能、圖像分析等技術構建起和互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換的橋梁。同時，DIS Lab數(shù)字實驗室的構建，建設成一體的數(shù)字化信息采集系統(tǒng)，使其成為實驗室的標配。

（二） 物聯(lián)網(wǎng)技術的引入

據(jù)了解，已經(jīng)有不少中學實驗室引入了DIS系統(tǒng)，但都是通過數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)采集，傳感器的使用和數(shù)據(jù)采集受到線纜的限制，使用不夠方便，而且這樣的實驗系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分享受到限制，每一個實驗小組成為一個信息孤島，這不是真正大數(shù)據(jù)實驗室存在的現(xiàn)象，而物聯(lián)網(wǎng)技術的引入，通過激光掃描、紅外感應器等信息傳感設備，可將任何物品和互聯(lián)網(wǎng)連接，進行信息交換共享，實現(xiàn)智能識別、管理。物聯(lián)網(wǎng)技術可以免除線纜障礙的困擾，突破傳感器數(shù)量的限制，整個實驗室成為一個整體協(xié)同工作，增加小組間交流學習的機會，將DIS系統(tǒng)真正用到實處。

四、 激活學生科學思維策略分析

（一） 科學使用多媒體授課

有些淺顯易懂的實驗不需要進實驗室進行操作，可以利用教室內(nèi)的多媒體系統(tǒng)給學生展示實驗課件和實驗視頻，讓學生自主學習，在升學考試的復習中利用這些數(shù)據(jù)資源展示物理實驗也是非常好的選擇。比如滬科版多彩的光這一章節(jié)，“凸透鏡成像”實驗的探究學習時，老師將提前制作完成的課件傳輸?shù)綄W生的平板電腦中，再通過互聯(lián)網(wǎng)對實驗數(shù)據(jù)共享，并在軟件中反饋出實驗規(guī)律，幾分鐘之內(nèi)就可將整個實驗完全消化，還可以立即對實驗進行回顧，加深記憶，理清實驗的科學思維。一些類似的實驗教學都可以采用這種方法，就可以節(jié)省大量時間，起到事半功倍的效果。

（二） 應用信息化教學模式

翻轉課堂教學模式屬于信息化教學的一種方式，是基于大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的教育教學產(chǎn)物，其將知識學習的場所不再局限在教室里，通過PC、平板、智能手機等移動終端隨時隨地可以進行學習，傳統(tǒng)的課堂發(fā)展成為教師與學生、學生與學生之間交流互動的場所，包括答疑解惑、知識運用等，從而實現(xiàn)更好地教學效果。如在滬科版第十七章“電流的磁場”的教學過程中，傳統(tǒng)實驗教學無法完美呈現(xiàn)實驗效果，在課后通過電子設備播放微視頻等，對相應的重點難點反復學習鞏固，解決課堂上的困惑。其他的一些如微課程、慕課等新興的教學模式也都已經(jīng)在教育領域掀起了教與學的新浪潮。家長學生也開始嘗試利用這些教學資源進行學習、訓練、提升、變通，收獲了良好的效果，信息化教學模式受到極大的歡迎，這種成績和效益，推動著傳統(tǒng)課堂不斷創(chuàng)新思維，給予學生自由學習的空間，有利于激活學生的科學思維。

（三） 建立物理實驗真題數(shù)據(jù)庫

將歷年的物理實驗中考真題統(tǒng)一收集起來，按知識點進行分類匯編，配齊相關參考答案與解析，使用慕課、微課程、翻轉課堂等網(wǎng)絡教學平臺，制作成習題庫。可以方便同學們在線答題，自行查找答案，及時糾正錯誤，并且可以和老師進行線上溝通答疑。同時，利用大數(shù)據(jù)技術可以針對學生的答題類型、錯誤情況等分析題目陷阱、易錯點和失分點，針對不同的情況推薦進行針對性學習訓練，對重難點及時鞏固。

（四） 數(shù)字化教學促進思維變革

傳統(tǒng)物理實驗教學需要學生手動收集數(shù)據(jù)，手動繪圖，這樣的方式不但會花費更多的時間和精力，并且最后的數(shù)據(jù)不一定準確，而且各同學的實驗動手能力不同，在圖像的繪制上也往往存在一定程度的偏差，由此會得出錯誤的結論，造成對學生的誤導。另外在傳統(tǒng)物理下學生更多的是嚴格按照實驗步驟進行具體操作，幾乎不會違背教科書上的步驟，這極大地束縛了學生思維的發(fā)散性，嚴重阻礙了對學生科學思維的激發(fā)與培養(yǎng)。而數(shù)字化的教學最為注重的就是對學生科學思維能力的培養(yǎng)與鍛煉，數(shù)字化實驗要求教師進行創(chuàng)造性、開放性的教學，引導并且培養(yǎng)學生獨立思考，提高創(chuàng)新思維與科學思維。

五、 結語

大數(shù)據(jù)時代的到來是不可阻擋的，在大數(shù)據(jù)時代，初中物理實驗教學要想進步，必然要順應時代的發(fā)展，這對于現(xiàn)在的物理實驗教學方式既是機遇，也是挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)在物理實驗教學中的應用，是教育現(xiàn)代化的標志，也是新時代教育對學生和教師能力的要求，是培養(yǎng)學生科學思維的新途徑。在大數(shù)據(jù)的背景下對初中物理實驗教學創(chuàng)新的研究，具有重要意義，能夠促進教師、學生共同發(fā)展，為培養(yǎng)素質全面、具有創(chuàng)新思維的社會主義現(xiàn)代化強國的建設者們夯實基礎。

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作者簡介：

黃艷娟，福建省福州市，福州外國語學校。