基于智慧课堂环境，利用大数据提高物理教学质量

卢清

摘 要：在物理教学中有大量的大数据，基于智慧课堂，充分收集和利用大数据，有助于优化学生学习过程中预习、上课、复习、作业、评价等环节，提高教学的针对性和有效性，提高学生物理成绩。文章对高中学习物理困难的主要原因、大数据如何提高物理教学质量、目前的成果和问题三方面进行了阐述。

关键词：智慧课堂；大数据；教学质量

物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。高中阶段的物理学习，要使学生能正确认识科学的本质，培养学生的主动探究精神；让学生了解科学、社会、环境的发展关系，热爱自然，珍惜生命，保护环境，促进可持续发展。“一体四层四翼”的高考评价体系更是强调了对核心素养的要求，更重视对学生基础性、综合性、应用性和创新性的要求。如何让学生在高中获得较好的物理成绩，一直是困扰物理教师的难题。

一、高中学习物理困难的主要原因

1.学科原因

高中物理主要学习的是经典物理学的基本理论常识及其研究方法，注重理论与实践相结合，要求学生具有理解能力、情境想象与推理能力、分析综合能力、运用数学工具解决物理问题的能力及实验能力。所以相较于其他科目，物理学较为抽象，较难理解，对学生思维要求高，要会动手，会创新性思考问题。

2.学生原因

在初中，很多学生靠死记硬背学好物理，不重视培养逻辑能力和动手能力，到了高中就会很不适应。按照以往的学习习惯，实施“题海战术”，只能停留在思维表层，不能深入理解，无法把所学知识融会贯通。他们学习习惯差，课前不预习，课上不思考，课后不复习，缺少了学习物理所需要的连续性进程。在遇到困难后，学生又产生畏难情绪，进而丧失学习物理的兴趣，更加不主动学习思考。

3.教学原因

在高中物理课堂教学中，学生的自主方面还是有所欠缺，科学探究流于形式，师生互动不多，学生之间的交流和合作很少。为了提高成绩，教师常用的方法就是做机械的重复训练，但每位学生能力不同，学习情况不同，优等生已经会了，被迫做练习；后进生还不会，想办法编答案。练习后的讲评也是教师根据经验，选择重点和难点进行讲解，不一定切合学生的实际，缺乏针对性，所以课堂效率低、教学质量低。

二、大数据如何提高物理教学质量

1.利用大数据，促进学生课前预习

预习是物理教学的重要组成部分。在提倡学生自主学习的现代化教学模式下，教师只有让学生进行充分预习，才能在教学中发挥学生的主观能动性。

信息时代，学生在上课前获取知识的手段是很多的，网络上有大量的微课、教学视频等资源，学生缺乏的是预习的习惯和一定的督促。QQ群作业就是一个很好的课前预习平台，它整合了“乐乐课堂”微课资源库和对应的习题库。教师以管理员的身份，在每节课前布置好预习作业，让学生先观看本节课对应的微课，并完成相关练习。学生提交作业后，QQ群会收集到学生作业完成情况的数据，督促未完成的学生尽快完成。经过一段时间的训练，可以使学生逐步养成课前预习的习惯。微课等视频资源能有效提高学生的学习兴趣，学生积极性提高后，常常会在课前主动地寻找和利用各种资源，获得预习材料，主动预习。

教师对学生预习情况数据的分析，有助于在课前了解到学生在本节课中有哪些知识点较难理解，从而调整教学重点，精讲点拨，不再以经验分析学生学情，做到教学过程目标明确，精准备课。

2.利用大数据，提高学生课堂效率

在课堂教学中，教师以往是通过提问、巡视、直观经验等方法来了解学生的课堂学习情况，进而评估学生的知识掌握程度，从而调整教学内容和课堂进度。但学生学习程度不同，提问具有随机性，不能反映大部分学生的学习情况；课堂巡视受课堂时间限制，无法做到每位学生都仔细了解，所以一节课上巡视次数不多，有效性不足；直观经验往往不可靠，常被学生的表象所误导，会使教师误以为学生已经掌握知识点了。

智慧课堂Hiteach系统提供了一个在课堂教学中实用的大数据平台。通过系统配备的即时反馈系统（IRS），能将全体学生的即时信息反馈到系统中，教师端和学生端相配合，教师将问题推送后，由学生通过平板电脑或遥控器作答，学生的回答结果能实时展现在电子白板上，大数据收集能很快地得出学生回答这个问题的准确率，以及哪些学生回答错误。教师能迅速直观地了解学生对题目涉及知识点的掌握程度，并精准地调控教学进度，提高课堂效率。对回答错误的学生，也能做到精准化解答，提高提问的精准性。如此，既关注了全体学生，也兼顾了个体的差异性，不会再出现学生不懂又不敢问而被忽视的情况。学生也能了解到其他同学的学习情况，更能激发全体学生的学习积极性，发展学生的思维水平。

每节课学生产生的数据都能在课后被存储收集起来。教师可以对本班本节课数据进行分析，也能对全年段所有班级的数据进行汇总分析，从而了解不同班级的差异，进而调整不同班级的教学进度和重、难点，提高教学的精准性。教师也能对某一位学生进行大数据分析，了解学生在一段时间内的课堂学习情况，分析不同学生学习的实效性、对知识点掌握的程度，同时，其对学生的差异性辅导能起到很好的指向性作用。

3.利用大数据，优化学生课后作业

学生每天做的作业中包含了大量的数据，收集和分析作业数据，能改进作业设计，有助于优化学生作业。

教师通过对课前预习和课堂教学的数据分析，得出学生在知识点和思维上的困难和不足，因此，在大数据题库中应选择适合学生训练的、有价值的作业。目前网络上有很多提供大数据题库的作业平台，教师能比较容易地选择题目，组成作业。作业平台提供的大数据分析功能还能在学生完成作业后，生成学生作业报告，相较于以往教师手改作业，大数据报告能更准確直观地反映学生的作业完成情况。通过数据分析，教师的作业讲评能更精准，布置订正作业也能更有效地弥补学生的错误点和薄弱点。对不同的学生也能根据其知识点的掌握程度布置不同的作业，减少了作业布置的重复性，提高了针对性。对学生而言，其提高了做作业的效率，也是一种减负。

在一个章节结束后，教师通过数据的汇总分析，能了解一个单元后学生在知识框架中哪些知识点是掌握的，哪些是有待提高的，哪些是思路有问题的，做好查漏补缺，帮助学生构建完整的物理知识体系，从而提高学生的综合能力。

4.利用大数据，助力学生学习评价

测试仍是目前最常用的学生评价手段，在以往的命题过程中，命题教师经常对年段整体情况了解不足，往往是根据自己班学生的学习情况选择测试题目，命题难免针对性不足。而有了大数据为基础，以以往学生在课堂、作业等学习过程中产生的数据为参照，命题者对学生疑难点、易错点一目了然，可以提高命题的准确性和针对性，提高评价的科学性和有效性。

通过智学网、组卷网等网络平台，命题者在海量题库中组好卷后，会自动生成试卷和答题卡，通过网络阅卷，可以很快得出测试结果，统计出各题、各知识点得分率等重要数据，评价结果直观准确。教师可以详细了解每位学生学习情况和本班总体情况，在讲评时能依托数据，对题、对人进行精准讲评，提高了讲评的针对性和有效性。学生也能通过学生端了解自己测试的批改情况和得失分点，分析这一段时间自己学习的优势和弱项，为积极主动地查漏补缺，提供数据支撑。学生家长也可以通过家长账号，了解孩子的学习情况，这样能更好地起到家庭督促作用。

三、目前的成果和问题

在高三阶段的教学过程中，采取智慧课堂和大数据分析，明显提高了学生的学习积极性和学习成绩。课前教师在QQ群布置预习内容，学生通过微课和练习，先回忆和梳理知识点；教师通过数据分析，了解学生在一轮复习中的问题。在上课和布置练习时，教师利用智慧课堂，使每一位学生的问题都能在课堂上得到反馈，进行有针对性的重点讲解，既节约了时间，也顾及了每一位学生。月考教师采用智学网组卷和批改，除了统计班级学生数据，还要分析每位学生的数据，明确每位学生的问题，了解他们不同的弱项，对不同的学生提出不同的订正和复习要求，有针对性地进行查漏补缺。将每位学生的考试的数据进行综合分析，对起伏较大和学习困难的学生进行督促和鼓励，帮助他们分析目前的问题，一起找出合适的复习方案。实践证明，利用大数据提高物理教学质量是有效可行的，但是在利用过程中，还有以下三个问题有待改进。

1.平台间数据的融合

目前，预习、上课、复习、作业、订正等教学过程是通过不同的平台完成数据的收集和分析的，还不能方便地归集成一个完整的大数据库，数据的利用率还有待提高。目前有学校在建设智慧校园，其中有涉及各平台之间的数据融合问题，但试用的学校较少，未来的发展还需要一段时间。

2.教师信息素养的提升

大数据时代数据量庞大，信息更新速度加快，对教师又有了新的要求。教师要学会快速收集信息，会制作微课、教学课件等现代教学工具，会使用智慧课堂等教学系统，还要学会保存和管理数据。所以，教师的信息能力需要大大提升，必須开展必要的培训。

3.教师思想观念的改进

教师的思想观念才是推进大数据进课堂的原动力。在大数据中，教师要扮演提供者、引导者、收集者、分析者、反馈者等角色，大量的数据等待教师们发掘与分析，教师的作用大大加强了。如果教师的主动性不足，不愿意采用新技术，大数据进课堂就是空谈。所以要培养教师探索进取的精神，使教师们敢于、乐于采用新技术，不断学习，主动学习，多了解现代教学技术，适应信息时代的高速发展。

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