孫躍玲 孫寶東

摘 要：“精準(zhǔn)教學(xué)”理論是上世紀(jì)六十年代末提出的一種教學(xué)設(shè)想，由于當(dāng)時的信息技術(shù)尚不成熟，故此使得其實際應(yīng)用效果并不理想，隨著現(xiàn)代教育技術(shù)手段的迅猛發(fā)展，如今不少學(xué)者對大數(shù)據(jù)時代背景下的精準(zhǔn)教學(xué)模式展開了研究.本文結(jié)合高中物理實驗教學(xué)，從大數(shù)據(jù)在物理實驗教學(xué)中的實施入手，探討精確教學(xué)模式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、促進師生互動以及開發(fā)物理實驗等方面的教學(xué)策略.

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)背景;高中物理;實驗教學(xué);精確教學(xué);教學(xué)研究

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標(biāo)識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）15-0041-03

基金項目：黑龍江省教育教學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度重點課題“中學(xué)物理課堂教學(xué)科學(xué)思維進階培養(yǎng)的實踐研究”（項目編號：JJB1319015）.

作者簡介：孫躍玲（1980-），女，吉林通化人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué).

在課程改革的進程中，信息技術(shù)與教學(xué)活動的融合是現(xiàn)代教育的必然趨勢.在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，教師在教學(xué)中能更加精準(zhǔn)地把握學(xué)生的實際學(xué)情，更容易直觀了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，進而更加有效地與學(xué)生展開互動，促使知識在師生交流過程中獲得更好的升華與凝煉.本文以大數(shù)據(jù)為背景，探討如何開展高中物理實驗精準(zhǔn)教學(xué).

1 大數(shù)據(jù)背景下的精準(zhǔn)教學(xué)在物理實驗課堂中的開展優(yōu)勢

1.1 數(shù)據(jù)采集更加精準(zhǔn)

高中物理實驗不僅過程繁瑣，還包含著大量的實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作.因課堂教學(xué)時間有限，導(dǎo)致學(xué)生在實驗課堂中的操作時間很緊迫，有時無法有效地將實驗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，因此導(dǎo)致了一些實驗教學(xué)末能收獲到理想的教學(xué)效果.而在大數(shù)據(jù)背景下的精準(zhǔn)物理教學(xué)則避免了這一現(xiàn)象，比如利用Microcal Origin教學(xué)軟件，學(xué)生可以在計算機的操作頁面中直接輸入數(shù)據(jù)，有系統(tǒng)進行輔助計算并呈現(xiàn)結(jié)果，從而減少了學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)誤差的概率，并極大地節(jié)省了教學(xué)時間，使學(xué)生能夠在有限的時間內(nèi)更好地運用實驗原理開展更多的對比實驗，不但提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，還有利于學(xué)生自主探究得出相關(guān)的物理規(guī)律.如圖1所示，盛宇航在“高中物理實驗數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新實踐”一文中，學(xué)生在“伏安法測阻值”實驗過程中，提前在Microcal Origin教學(xué)軟件中輸入關(guān)于電流與流經(jīng)電阻兩端的電壓成正比的計算，隨后在進行相關(guān)實驗的過程中，學(xué)生只要將電流表或電壓表上的相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)當(dāng)中，即由軟件自動計算數(shù)值并生成相關(guān)的線狀統(tǒng)計圖[1].

1.2 數(shù)據(jù)的分析更加精確

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)雖然能夠更加精準(zhǔn)地幫助學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)，但是考慮到要通過物理課程培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維與推理思維的能力，因此正常情況下教師應(yīng)當(dāng)盡量避免學(xué)生使用系統(tǒng)來輔助分析數(shù)據(jù).而本文所討論的數(shù)據(jù)分析，是基于精準(zhǔn)教學(xué)模式下教師對于學(xué)生實際學(xué)情的把握.在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師在實驗課程結(jié)束之后，對學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋往往只能夠通過實驗數(shù)據(jù)來進行收集，這樣的評價方式有失客觀，同時也不夠全面.而大數(shù)據(jù)在此方面的優(yōu)勢則體現(xiàn)在可以針對學(xué)生的實驗完成度與數(shù)據(jù)結(jié)果進行綜合統(tǒng)計與歸類.學(xué)生在操作實驗的過程中，可以通過錄制視頻的方式將整個實驗過程錄制下來，并上傳到系統(tǒng)當(dāng)中，而系統(tǒng)則可以根據(jù)學(xué)生的實驗過程以及實驗數(shù)據(jù)來判斷學(xué)生的完成情況，進而為教師提供直觀的參考意見，使教師能夠根據(jù)學(xué)生的真實情況來靈活地調(diào)整教學(xué)計劃.如圖2所示，倪茫茫在“大數(shù)據(jù)背景下的高中物理精準(zhǔn)教學(xué)”一文中，在學(xué)生進入到復(fù)習(xí)階段之后，教師將學(xué)生一段時間以來的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)從系統(tǒng)當(dāng)中調(diào)取出來，并進行對比分析，以此來考查學(xué)生對知識的掌握情況，從而有目的地集中為學(xué)生鞏固某一方面的知識技能[2].

1.3 講課環(huán)節(jié)更精準(zhǔn)

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師由于接收學(xué)生反饋信號不及時，因此課堂上的教學(xué)計劃設(shè)定缺乏一定的精準(zhǔn)性，為了避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)疏漏現(xiàn)象，因此只能夠大范圍地為學(xué)生展開教學(xué)，盡可能全面地為學(xué)生介紹知識內(nèi)容.然而這種教學(xué)模式下，由于教學(xué)時間的限制，教師往往不得不對一些內(nèi)容匆匆?guī)н^，使得教學(xué)進度慢或?qū)W生收效低.由于有了如圖2的數(shù)據(jù)參照，教師便可以更加精確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而在教學(xué)活動中側(cè)重設(shè)計學(xué)生知識薄弱環(huán)節(jié)的有效訓(xùn)練，如此既避免了教學(xué)時間的浪費，同時又可以為學(xué)生開展更多的專項訓(xùn)練，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率獲得提升.例如，在學(xué)習(xí)了“平拋運動”實驗之后，教師根據(jù)系統(tǒng)中儲存的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然完成了實驗內(nèi)容，但是在數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計上依舊存在不小的問題，側(cè)面反映了學(xué)生對于平拋運動知識的儲備不足，以及對公式的使用不熟練，因此教師在課堂中可以精心設(shè)計相應(yīng)專項實驗幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點.

2 大數(shù)據(jù)背景下的精準(zhǔn)教學(xué)在物理實驗課堂中的實施途徑

2.1 優(yōu)化高中物理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容

物理實驗是通過科學(xué)探究培養(yǎng)學(xué)生物理觀念和科學(xué)思維應(yīng)用意識的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生辯證思維的有效途徑，通過物理實驗，學(xué)生可以掌握自主學(xué)習(xí)與合作探究的重要能力，對學(xué)生進一步的學(xué)習(xí)和發(fā)展來說有著至關(guān)重要的作用.因此在大數(shù)據(jù)背景下的精準(zhǔn)教學(xué)模式，教師應(yīng)整合傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的優(yōu)秀資源，利用大數(shù)據(jù)平臺的廣闊渠道，進一步為學(xué)生開發(fā)更加豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生在此過程中不光是通過物理實驗收獲知識，同時也能夠感受到實驗學(xué)習(xí)的樂趣所在[3].

高中物理課程中主要涵蓋了“運動”“力學(xué)”“電學(xué)”“光”“能量”等五大模塊，在精準(zhǔn)教學(xué)的前提下，教師首先需要分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的短板所在，并以此為基礎(chǔ)，重點為學(xué)生開展某一方面的教學(xué).例如，高中“電學(xué)”知識一直以來都是學(xué)生的薄弱項，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)渠道，來搜集有關(guān)電學(xué)方面的實驗內(nèi)容，特別是一些操作程序較為復(fù)雜，或是受到教學(xué)資源限制而無法為學(xué)生展開的內(nèi)容，利用視頻形式將這些課件上傳到教學(xué)軟件的數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中，教師可以實時在后臺觀察學(xué)生的觀看記錄，并通過學(xué)生留言來獲取學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的一些問題，從而在線為學(xué)生進行解答.通過這種方式，不僅簡化了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，同時也提供給學(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗.以“密立根油滴”實驗為例，這是一種觀察電荷量以及元電荷的物理實驗，但是由于設(shè)備要求較為嚴(yán)格，因此在教學(xué)過程中常常無法為學(xué)生有效呈現(xiàn)，因此教師可以通過課件為學(xué)生進行展示，并在課件最后提出相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生通過不同油滴所帶電量的測量，來總結(jié)其電量的變化規(guī)律[4].

2.2 構(gòu)建大數(shù)據(jù)師生交流互動平臺

為了保障師生交流的即時性與有效性，高中物理教師可以利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺作為基礎(chǔ)，為學(xué)生開展無障礙的師生溝通交流渠道.課余時間，師生除了可以通過留言互動進行交流之外，教師還可以將實驗內(nèi)容提前錄制下來，上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺當(dāng)中.如此一來，學(xué)生無論是利用手機還是平板電腦，都可以隨時登陸網(wǎng)站進行觀看，從而達到了一定的課前預(yù)習(xí)效果，使學(xué)生進入到實驗室之后對于各種實驗器材不再感到陌生，而是能夠有條不紊地進行實驗操作.例如，在學(xué)完人教版高中必修1“用打點計時器測速度”一課之后，教師可以在錄制視頻的過程中為學(xué)生詳細(xì)介紹每一項實驗器材的作用，并通過遠(yuǎn)近鏡頭的切換來幫助學(xué)生詳細(xì)地觀察實驗細(xì)節(jié)，從而促使學(xué)生可以熟悉每個操作流程，使得教學(xué)活動變得更加精準(zhǔn)、高效.

2.3 面向?qū)W生全面開放實驗室

開展實驗教學(xué)的最終目的是提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.因此在實踐教學(xué)過程中，教師可以為學(xué)生設(shè)置半開放的物理實驗室，以此來鼓勵學(xué)生能夠主動投入到實驗學(xué)習(xí)當(dāng)中[5].

例如，在學(xué)習(xí)了“電磁場”這一章節(jié)的內(nèi)容之后，由于電磁現(xiàn)象并不是以實物形象的方式存在于人們的生活當(dāng)中，因此學(xué)生對于這部分內(nèi)容的掌握并不是很深刻.教師便可以開放物理實驗，允許學(xué)生以小組為單位，在課余時間通過臨時權(quán)限的許可登錄校園服務(wù)器平臺，在系統(tǒng)軟件的輔助下進行自主實驗探究，并根據(jù)系統(tǒng)的自動分析功能來總結(jié)出一些有關(guān)電磁場的物理特性與工作原理，從而使學(xué)生對電磁場獲得更加全面的了解.

3 結(jié)束語

在物理實驗教學(xué)過程中，教師通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持為學(xué)生開展精準(zhǔn)教學(xué)，是課程改革的需求，是落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑之一，如此不僅能夠豐富學(xué)生的課程設(shè)置，同時還能夠準(zhǔn)確地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，從而為其開展更加具有針對性的教學(xué)活動.

參考文獻：

[1]盛宇航.高中物理實驗數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（15）：102-103

[2]倪茫茫.大數(shù)據(jù)背景下的高中物理精準(zhǔn)教學(xué)[J].中外交流，2019（11）：204-205.

[3]丁彥龍，馬廣平，付靜.基于手機加速度傳感器的高中物理實驗教學(xué)探索——以實驗探究“超重與失重”為例[J].中學(xué)物理，2019，37（09）：30-32.

[4]張杰.大數(shù)據(jù)視野下借助數(shù)字化物理實驗深度開發(fā)初中生科學(xué)思維的探討[J].物理教學(xué)，2018，40（08）：49-50+13.

[5]曾心，劉健智.Origin軟件在中學(xué)物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用——以“自由落體運動”實驗教學(xué)為例[J].物理教師，2019，40（09）：74-77.

（收稿日期：2021-04-25）