浅谈大数据时代的高中物理教学

谭崇宇 陈苗

2012年10月，美国教育部发布了《通过教育数据挖掘和学习分析促进教与学》的报告。这一报告的发布，宣告了“数据驱动学校，分析变革教育”的教育大数据时代已经来临，掀起教与学的又一次变革。前面所说的数据就是当前频率最高的一词“大数据”，目前对大数据比较流行的解释是，无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。大数据具有Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）4V特点。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理，在于通过对数据的“加工”实现数据的“增值”。而大数据思维就是对数据收集加工的意识。处理速度的变化仅仅是大数据的表象，更重要的是有意识地对数据价值进行深化。作为基础教育的重要学科（高中物理）教育，理应是贯穿和渗透大数据思维，以提高教育、教学的精准性和针对性。

一、高中物理教学现状

1.重记忆轻理解

只注重传统知识的简单记忆，甚至将物理定理、定律的表达式用来听写、默写，“背多分”作为获取成绩的主要途径。将学生作为纯粹的知识载体或解题机器，忽视对学生创新能力的培养，如只知道一味地利用牛顿定律解题，只知机械地吸收，而对牛顿定律的局限性不加任何怀疑和诠释。对万有引力定律只记表达式，对牛顿利用开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律得到万有引力定律的艰难历程一概不知，其适用范围和条件也不给学生讲清楚。特别是稍偏远的学校，这种情况尤为突出。

2.重结果轻探究

如自由落体运动的下降高度公式h= gt2，当时的速度很难测量，他假设了两种情况：一是速度对位移x是均匀变化的，一是速度对时间t是均匀变化的，然后通过数学推理：如果v与x成正比，将会得到荒谬的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。后用实验验证：为了便于测量时间，伽利略设法用斜面做实验。通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面上运动的定量研究，发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动，且倾角一定，不同小球的加速度一定，倾角越大加速度越大。合理外推：设想斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动；当斜面的倾角达到90°时，小球就做自由落体运動。从而，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速度都相同，这是多么完美和严密的逻辑推理，这是多么有趣的科学研究历程，如果让学生的思维随着伽利略的思维去探究，学生将终生不忘。

3.重高考轻身心，由于一年一度的高考，横看关系到千家万户，竖看关系到千秋万代，这一独木桥又要过千军万马，使得教师不得不成了教书匠，学生成了知识行囊。《学会生存》中有一句话说得好“教育对人具有双重力量：一是开发人的创造精神，一是窒息人的创造精神”。显然，我们现阶段的教学方法和手段所产生的力量是不言而喻的，归宿实在令人担忧！

二、大数据思维对高中物理教学的影响和作用

大数据具有四个特点：大量、高速、多样、价值。其战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理，在如此多的题目中，每年每个地方的每位老师还要不断地加工、改编新题，新课程标准要求的知识点是有限的，而现在提出的新要求也是有限的，但每一年衍生出来的题是无穷的。

1.老师要从大量的题海中提炼出与本知识点相关的练习题，就样就能避免学生做大量的重复性的题，这对老师要求更高了，但却可以做到。

2.虽然每一年、每一届学生的个性、思维等都不一样，但学生知识、思维的盲点、易错易混点都差不多，以前老师是凭借经验讲解，通过大数据思想后就可以有目的、有针对性的讲解，可以精准到位每位同学的每一个知识点，这样精准的练习和训练，就是大数据思想。

3.在实验教学过程中，通过传感器获取大量的数据，从中筛选有用的数据来探究和验证物理规律，重现科学家的研究过程，这不正体现了新课标的过程与方法、情感态度与价值观吗？如α散射实验中的大部份粒子几乎不偏转，少部份粒子发生了大角度偏转，而极少部份粒子几乎被反弹回去，不就很科学地解释了原子的核式结构模型吗？

三、大数据思维渗透高中物理教学的阻碍

1.老师对大数据的理解还远远不够。有效数据源收集不丰富，认为数据只局限于电子表格中像学生的成绩分数之类的数值，其实在教学中不同的学生在不同的时期产生的一切信息都可以归纳成广义上的“大数据”。

2.正如前面所讲，不是大数据有多大、多丰富，而是要从中挖掘出有利用教育、教学的针对性和有效性。如果说在商业上利用大数据思维最终是要创造商业价值的话，而我们教师必须关注所有学生产生的一切数据。

3.要让中学物理实验教学适应大数据时代的要求，必须创新物理实验装备建设，使之具备实验教学全过程的数据采集和储存功能，

全国各地都在按照教育部的要求，加快“三通两平台”建设进度，建议有条件的中学和物理老师可以尝试按照本文提出的思路，建设中学物理“未来实验室”，开展基于网络学习空间的物理教学实践，让“翻转课堂”、“微课程”、“慕课”等信息信化教学模式在基础教育中生根发芽，让基于大数据思维的学习分析早日在中学物理教育中充分发挥其作用。

（作者单位：四川省成都市石室中学物理组；四川省成都市石室中学信息中心）