張漢泉 郜建輝 朱行建

【摘 要】大數(shù)據(jù)時代的到來給物理教學(xué)帶來了新的機遇，現(xiàn)代教學(xué)信息系統(tǒng)可以為教師提供更為細(xì)致的學(xué)生學(xué)情相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為課堂的精準(zhǔn)教學(xué)提供了可能。教研部門通過大數(shù)據(jù)的獲取和分析可以掌握真實的區(qū)域教學(xué)現(xiàn)狀。教師通過數(shù)據(jù)的橫向和縱向比較，可以了解學(xué)生真實的學(xué)習(xí)情況，進而合理地安排教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)策略，促進學(xué)生的建構(gòu)反思，同時布置個性化的貼合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)更高效。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)賦能；育人方式；精準(zhǔn)教學(xué)；高中物理

黨的二十大報告首次將教育、科技、人才三大戰(zhàn)略擺在一起，提出要實施科教興國戰(zhàn)略，強化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐。因此，需要重視科技賦能教育高質(zhì)量發(fā)展過程中教育服務(wù)能力的提升和教育服務(wù)體系的完善［1］，將數(shù)據(jù)賦能于育人方式的變革，提高精準(zhǔn)教學(xué)的實效性。精準(zhǔn)教學(xué)是一種能夠促進學(xué)生對知識理解和應(yīng)用的新興模式，可以有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。精準(zhǔn)教學(xué)的核心在于聚焦學(xué)習(xí)者個體屬性特征，提供適切的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，達到符合其個性發(fā)展的教育目標(biāo)。［2］我們知道，階段性檢測就是對學(xué)生知識建構(gòu)成果的一種學(xué)習(xí)反饋。教師通過學(xué)習(xí)反饋可以了解學(xué)生對于知識的理解偏差，讓學(xué)生在信息整合的基礎(chǔ)上，通過新舊經(jīng)驗的相互作用，實現(xiàn)知識的同化和順應(yīng)，調(diào)整原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對建構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)進行審視、分析、調(diào)整。而借助精準(zhǔn)教學(xué)的核心理念，學(xué)生可以在教師的引領(lǐng)下，圍繞一定的學(xué)習(xí)主題，獲得發(fā)展的學(xué)習(xí)過程。

一、數(shù)據(jù)賦能課堂教學(xué)中“數(shù)”與“術(shù)”的關(guān)聯(lián)

隨著大數(shù)據(jù)理念在教育界的受關(guān)注度增加，教育數(shù)據(jù)分析的結(jié)果用于教學(xué)，讓精準(zhǔn)教學(xué)成為可能。而數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析技術(shù)是連接教育大數(shù)據(jù)與智慧教育的橋梁［3］。具體到區(qū)域性教研和學(xué)校教學(xué)層面，將各種階段性檢測數(shù)據(jù)進行處理，真正把這些“數(shù)”用于教學(xué)的分析，可以精準(zhǔn)定位教學(xué)。而“術(shù)”主要指教學(xué)策略。教學(xué)策略是教學(xué)設(shè)計的有機組成部分，是在特定教學(xué)情境中為完成教學(xué)目標(biāo)和適應(yīng)學(xué)生認(rèn)知需要而制訂的教學(xué)程序計劃和采取的教學(xué)實施措施。［4］教學(xué)策略主要包括概念轉(zhuǎn)變策略、任務(wù)驅(qū)動策略、圖示策略、分層教學(xué)策略等。教學(xué)策略的選取要以是否能夠很好地完成教學(xué)目標(biāo)和能否適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知需要為原則進行選擇。而學(xué)生學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)就為教師深入、準(zhǔn)確、系統(tǒng)地了解學(xué)生的學(xué)情提供了方便。不同學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ?，可以為班級教學(xué)的策略選取提供參考；同一學(xué)生不同階段學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ?，可以為個性化教學(xué)的策略選取提供參考。因此，大數(shù)據(jù)的全面分析既可以讓教師深入了解學(xué)生的學(xué)情，也可以讓教學(xué)策略的選擇更加貼合教學(xué)實際的需要。

二、數(shù)據(jù)賦能課堂教學(xué)的靶向定位

在數(shù)字技術(shù)賦能和數(shù)字社會發(fā)展的時代背景下，教育信息化進入了教育數(shù)字化發(fā)展的新階段。由于數(shù)字技術(shù)的加持和賦能，新時代的基礎(chǔ)教育數(shù)字化具有了數(shù)據(jù)化、智能化、個性化和泛在化這樣的新特征，實現(xiàn)了數(shù)字技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合［5］，推動了教育的創(chuàng)新發(fā)展。

（一）數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)教學(xué)提供了可能

以計算機網(wǎng)絡(luò)和軟件系統(tǒng)為主體的信息技術(shù)應(yīng)用于閱卷工作中，為教學(xué)質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集帶來了便利，很多數(shù)據(jù)是以excel表格的形式呈現(xiàn)。如單科試卷得分明細(xì)表，包含考生每人每題的具體得分；客觀題平均分統(tǒng)計表，包含試卷選擇題的難度系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、平均分；雙向細(xì)目表，包含試卷考核的所有知識點及其要求學(xué)生達到的學(xué)習(xí)能力、實際平均分、區(qū)分度等。每次物理階段性檢測之后，教師可以得到很多類似的電子表格，如此“海量”數(shù)據(jù)，為物理學(xué)科的深度學(xué)習(xí)提供了有力的支撐。

1.通過數(shù)據(jù)掌握真實的區(qū)域教學(xué)現(xiàn)狀

教研部門通過數(shù)據(jù)可以及時了解區(qū)域教學(xué)的現(xiàn)狀，以此調(diào)整或改進教學(xué)的幫扶策略，做到精準(zhǔn)施策，使區(qū)域教學(xué)質(zhì)量整體提升。如表1為某區(qū)高三物理試卷對比報表，表2為某區(qū)高三物理試卷分?jǐn)?shù)段統(tǒng)計表。教研部門可以通過表1中的“優(yōu)秀率”“良好率”“及格率”“低分率”，結(jié)合表2中各分?jǐn)?shù)段學(xué)生的人數(shù)，從宏觀的角度了解當(dāng)?shù)貙W(xué)生學(xué)習(xí)的情況。

由表1的數(shù)據(jù)，可以得出本次物理階段性檢測中各校的及格率，了解大部分學(xué)校教學(xué)的情況。通過表2分?jǐn)?shù)段統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)中低分?jǐn)?shù)的人數(shù)最多。由此可以思考是教師教學(xué)質(zhì)量的問題，還是命題難度過大的問題。同時，在每次檢測后，將這些數(shù)據(jù)留存，在一段時間后進行比對，就可以了解各學(xué)校成績分布的變化情況，進而為指導(dǎo)教學(xué)提供抓手。

2.通過數(shù)據(jù)定位精準(zhǔn)教學(xué)的目標(biāo)

數(shù)據(jù)可以真實反饋區(qū)域內(nèi)學(xué)生在不同題型的不同學(xué)習(xí)能力的情況，教研部門對比實測情況與教學(xué)指導(dǎo)中的教學(xué)策略，就可以從宏觀上確定后期教學(xué)的改進內(nèi)容或強化著力點。表3為某區(qū)高三物理學(xué)習(xí)能力平均分統(tǒng)計表。由表3可以看出，本次檢測中各校學(xué)生在某學(xué)科的理解、識記、實驗和運用等四個學(xué)習(xí)能力要求中的檢測情況是不同的，有些低于全區(qū)預(yù)估平均分，而有些高于全區(qū)預(yù)估平均分。由此說明，有些學(xué)校的教學(xué)整體上達到了全區(qū)檢測的預(yù)期水平，有些還未達到，這為今后指導(dǎo)學(xué)校改進教學(xué)明確了目標(biāo)。

（二）數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)教學(xué)鎖定了內(nèi)容

1.通過數(shù)據(jù)鎖定精準(zhǔn)教學(xué)的主題

在教育信息化不斷發(fā)展的今天，大數(shù)據(jù)時代的到來是每位教師都要面對的?？茖W(xué)分析數(shù)據(jù)，合理使用數(shù)據(jù)，發(fā)揮其診斷功能，對于教師教學(xué)工作的有效性和質(zhì)量提升的可行性都有著積極的作用。當(dāng)然，教師還可以挖掘出數(shù)據(jù)中蘊含的信息，有的放矢地指導(dǎo)學(xué)生，促進其深度學(xué)習(xí)。表4為某區(qū)高三物理學(xué)科雙向細(xì)目統(tǒng)計表。由表4可以看出本次高三物理學(xué)科檢測中考核知識點的情況，根據(jù)表格反饋的教學(xué)不到位的知識內(nèi)容，將成為今后教研活動和教學(xué)工作的重點。如此，通過檢測數(shù)據(jù)的分析，可以鎖定檢測后精準(zhǔn)教學(xué)的主題。

2.通過數(shù)據(jù)鎖定精準(zhǔn)教學(xué)的對象

教師可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)定位的深度學(xué)習(xí)主題，鎖定精準(zhǔn)教學(xué)的對象。如表5為某區(qū)高三物理學(xué)科試卷成績表，教師可以通過表5中的“閃光點”和“薄弱點”精準(zhǔn)定位基于該主題的學(xué)習(xí)對象。擁有“閃光點”的學(xué)生應(yīng)予以肯定，存在“薄弱點”的學(xué)生，要指明他的突出問題，列入重點解決范疇。同時，教師可以結(jié)合檢測中各題型的統(tǒng)計分析，根據(jù)學(xué)生在檢測試卷中出現(xiàn)的如概念理解不深入造成的客觀題判斷失誤，審題不細(xì)致、書寫不規(guī)范造成的主觀題失分，知識的綜合運用能力不強造成的計算題失分等因素，確定該學(xué)生具體的失分點，將其細(xì)化到每一小題。教師依據(jù)學(xué)生各個知識點的得分情況，可以確定該學(xué)生是在哪個物理知識點的哪種題型的考核上存在不足，從而為該學(xué)生“量身定制”精準(zhǔn)教學(xué)計劃書。

3.通過數(shù)據(jù)建立精準(zhǔn)教學(xué)的跟蹤檔案

大數(shù)據(jù)的另一個好處是可以將數(shù)據(jù)用excel表格形式建立學(xué)生個人電子檔案。如表6是某學(xué)生的個人電子檔案，教師通過表6，可以動態(tài)關(guān)注學(xué)生答題的得分情況、作答靈活性、主觀題整體的得分情況等相關(guān)信息。這樣，教師就實現(xiàn)了對學(xué)生個體學(xué)習(xí)效果的動態(tài)關(guān)注，因材施教。在此基礎(chǔ)上，教師也可以在教學(xué)中建立學(xué)生互助小組，依據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計作為分組依據(jù)，通過小組合作學(xué)習(xí)的方式，促進組內(nèi)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的交流、合作與互助。

綜上，充分利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，基于數(shù)據(jù)診斷的精準(zhǔn)教學(xué)理念開展教學(xué)，可以使學(xué)生更快更準(zhǔn)確地理解知識，突破重難點，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能。

三、數(shù)據(jù)賦能課堂教學(xué)精準(zhǔn)施策的可行性分析

（一）數(shù)據(jù)為教學(xué)目標(biāo)的確定提供了方向

在一份試卷中，不同題目的難度系數(shù)會有所不同，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)所處的階段也不同。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)準(zhǔn)確定位學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，即了解學(xué)生的現(xiàn)有水平和學(xué)生的潛在發(fā)展水平之間的差距。如果只基于班級的實測難度進行教學(xué)，就容易忽視某學(xué)生與全體學(xué)生對比的相對水平，有的題目學(xué)生的實測難度系數(shù)比較低，可能是題目比較難，但學(xué)生做得相對不錯；有的題目學(xué)生的實測難度系數(shù)比較高，可能是題目比較簡單，但學(xué)生做得不太理想。因此，只看難度系數(shù)是不容易看出學(xué)生的實際水平的。

為了解決此問題，我們在教學(xué)實踐中編創(chuàng)了“班級難度偏差系數(shù)[α]”，以此了解班級學(xué)生在某考點上相對于自己平均學(xué)業(yè)表現(xiàn)來說的偏差。首先，我們從全卷的角度進行考察，用班級全卷難度系數(shù)與年級全卷難度系數(shù)做差值，再除以全卷分值，得到的值稱為“全卷學(xué)業(yè)表現(xiàn)相對值”。該值可以反映該班級從全卷角度看班級相對于年級的學(xué)業(yè)表現(xiàn)水平。然后，我們從某道題的角度進行考察，用班級單題難度系數(shù)與年級單題難度系數(shù)做差值，再除以該題目分值，得到的值稱為“單題學(xué)業(yè)表現(xiàn)相對值”，該值可以反映該班級從某題角度看相對于年級的學(xué)業(yè)表現(xiàn)水平。用該班單題學(xué)業(yè)表現(xiàn)相對值與全卷學(xué)業(yè)表現(xiàn)相對值做差值得到該班某道題的難度偏差系數(shù)，這樣就可以反映該班級在某考點上相對于自己平均學(xué)業(yè)表現(xiàn)來說的偏差。

班級難度偏差系數(shù)[α]的公式如下：

[α]＝[（班級單題難度系數(shù)-年級單題難度系數(shù)）題目分值][-]

[（班級全卷難度系數(shù)-年級全卷難度系數(shù)）全卷分值]

班級難度偏差系數(shù)最終可以用百分?jǐn)?shù)的形式來呈現(xiàn)，正數(shù)表示該題目做得相對較好，負(fù)數(shù)表示該題目做得相對較差。筆者根據(jù)教學(xué)實踐經(jīng)驗，得出班級難度偏差系數(shù)與學(xué)習(xí)情況的對應(yīng)關(guān)系如下（見表7）。

在某一次考試后，教師對X、Y兩個班級的難度偏差系數(shù)進行計算，匯總?cè)绫?所示。

教師通過計算班級難度偏差系數(shù)，可以更直觀地了解班級的學(xué)情，更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱點，具體的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，班級難度偏差系數(shù)反映的是該班學(xué)生相對于自己平均學(xué)業(yè)水平的偏差，而平均學(xué)業(yè)水平在一定程度上反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，因此計算的是學(xué)生基于自己學(xué)習(xí)能力的學(xué)業(yè)表現(xiàn)偏差，這是應(yīng)用該系數(shù)的優(yōu)勢。比如表8中X班學(xué)生的全卷學(xué)業(yè)表現(xiàn)值相對更高，說明X班學(xué)生在本次考試中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)能力更佳。而對于第6題，兩個班級的實測難度系數(shù)是相同的，都是0.23，但X班的難度偏差系數(shù)要低于Y班的難度偏差系數(shù)，說明對于X班學(xué)生來說，這道題相對于自己的學(xué)習(xí)能力掌握得更薄弱一些，提示可以更加重視落實相應(yīng)的知識點。

第二，班級難度偏差系數(shù)反映的是該班學(xué)生在某題上學(xué)業(yè)水平與年級平均水平的相對關(guān)系，而不是絕對難度。比如，9.3.1題X班學(xué)生的實測難度系數(shù)只有0.58，低于0.60，從難度系數(shù)上看作答情況并不好，但考慮到年級的實測難度系數(shù)是0.45，計算出來的難度偏差系數(shù)是6.43%，這反映了該班學(xué)生這道題做得相對較好。

第三，班級難度偏差系數(shù)反映的是經(jīng)過除權(quán)之后的難度偏差，便于教師在各題之間進行橫向比較，配合難度系數(shù)，更好地了解該班學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)情況，進而更合理地確定教學(xué)目標(biāo)。比如，教師通過對表8進行分析得出，第9.3.1題Y班學(xué)生的難度系數(shù)是0.33，且難度偏差系數(shù)是-5.99%，學(xué)生相對來說還有較大的提升空間。教師應(yīng)該針對這道題的知識點進行精準(zhǔn)教學(xué)，加強學(xué)生的理解和掌握。

以上方法不僅可以應(yīng)用在班級教學(xué)的分析上，還可以應(yīng)用在校際學(xué)習(xí)情況的分析比較上，幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)情，為精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)提供了方向。

（二）數(shù)據(jù)為教學(xué)策略的選擇提供了方向

在實際教學(xué)中，選擇合適的教學(xué)策略往往會使教學(xué)效果事半功倍。教師在選擇教學(xué)策略進行反思教學(xué)時，不僅要看學(xué)生的平均分?jǐn)?shù)，也要關(guān)注學(xué)生的具體作答情況。比如，選擇題中學(xué)生的錯誤選項分布是否集中，計算題中學(xué)生的得分分布是否集中。這些都在一定程度上反映了學(xué)生在學(xué)習(xí)知識中出現(xiàn)錯誤的具體類型，教師可以根據(jù)具體情況選擇更為合適的教學(xué)策略。

在某一次教學(xué)反饋中，高三物理4班學(xué)生的計算題得分分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，得滿分16分的學(xué)生很少，但分?jǐn)?shù)在12—14分之間的學(xué)生很多。這種情況可能是由于學(xué)生出現(xiàn)了幾種主要的細(xì)節(jié)失誤造成的。教師在教學(xué)中可以應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動策略，將幾種典型的錯誤找出來，讓學(xué)生共同完成“挑錯”任務(wù)，使學(xué)生共同進步。

學(xué)生對于另一道計算題的得分情況分布如圖2所示。由圖2可知，學(xué)生得分的分布顯示出正態(tài)分布的特征，分布較為均勻，得分率偏低，這說明學(xué)生對于該題的理解是參差不齊的，大部分學(xué)生都存在一定的問題。為此，教師在教學(xué)中可以應(yīng)用圖示策略，帶領(lǐng)學(xué)生一起梳理做題的邏輯思維導(dǎo)圖，進而幫助學(xué)生厘清思路，提高學(xué)生的知識建構(gòu)能力和思維理解水平。

（三）數(shù)據(jù)為課后作業(yè)的制訂提供了素材

傳統(tǒng)的作業(yè)形式一般是面向全體學(xué)生進行布置，往往是教師依據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，針對班級的學(xué)業(yè)水平情況，選擇合適的練習(xí)題作為作業(yè)，或者是采取系統(tǒng)化練習(xí)冊作為作業(yè)，所有學(xué)生的作業(yè)往往是相同的。在大數(shù)據(jù)的背景下，教師可以基于學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析，針對性地布置學(xué)習(xí)內(nèi)容和課后作業(yè)，進行有效的精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

如圖3所示是某名學(xué)生在高三物理的練習(xí)中，學(xué)習(xí)信息系統(tǒng)統(tǒng)計的錯題分布圖。從圖3中可以看出，該學(xué)生在動量部分的錯題最多，達到了23%，接下來是電磁感應(yīng)12%、牛頓運動定律12%、靜電學(xué)8%、磁場8%、曲線運動8%，這就揭示該學(xué)生對于動量觀點和動力學(xué)觀點的學(xué)習(xí)還有待加強。同時，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)也會影響到電磁學(xué)部分的學(xué)習(xí)，于是可以建議該學(xué)生重點針對動量內(nèi)容和動力學(xué)內(nèi)容進行建構(gòu)反思為主的深度學(xué)習(xí)，同時課后作業(yè)也可以適當(dāng)側(cè)重這兩部分內(nèi)容。

除此之外，教師還可以利用學(xué)習(xí)信息系統(tǒng)將每次考試和練習(xí)題所處的知識板塊進行設(shè)定，經(jīng)過一段時間的統(tǒng)計，就可以形成學(xué)生的學(xué)習(xí)漏洞手冊，幫助學(xué)生有針對性地進行深度學(xué)習(xí)和反思。在這個基礎(chǔ)上，教師可以利用學(xué)習(xí)信息系統(tǒng)的題庫，自動生成學(xué)生的個性化習(xí)題冊，做到“一生一案”的個性化教學(xué)。這樣的教學(xué)因為是面向?qū)W生的個性化需求來進行的，所以會更加高效，也更加人性化。

總而言之，大數(shù)據(jù)時代為我們的教學(xué)工作提供了更多的參考依據(jù)，教師合理地應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，就能更加全面地掌握學(xué)生的學(xué)情，進而依據(jù)學(xué)情選擇合適的教學(xué)策略、教學(xué)主題、教學(xué)內(nèi)容、課后作業(yè)等。同時，教師可以依據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)和知識生長點開展建構(gòu)反思，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：羅小熒）

【作者簡介】張漢泉，高級教師，天津市跨學(xué)科類領(lǐng)航學(xué)科基地項目負(fù)責(zé)人，天津市南開區(qū)青年骨干教師，主要研究方向為中學(xué)物理教學(xué)；郜建輝（通訊作者），正高級教師，特級教師，物理教研員，天津市首批學(xué)科骨干教師、學(xué)科帶頭人，主要研究方向為中學(xué)物理教學(xué)與教研；朱行建，正高級教師，特級教師，物理教研員，主要研究方向為中學(xué)物理教學(xué)。

【基金項目】天津市教育學(xué)會“十四五”（2021）教育科研規(guī)劃課題“新時代中學(xué)物理教師學(xué)科教研的策略研究”（KT-［十四五］-006-GH-2131）