数据视角下高中物理碎片化学习实践研究

吴姗姗

摘   要：如何利用微型校本作业提高碎片化的學习效率，提高课堂教学的有效性，通过坚持落实平时基础性的微型校本作业，由“点”及“面”持续地分析学生学习成果，试图从不同维度剖析学生的学习能力，推动高中物理教学从“经验主义”转变为“数据主义”，提供给物理教师一个新的思考方向。

关键词：微型校本作业；碎片化学习；数据分析；物理教学

1  碎片化学习模式悄然登场

随着大数据时代的到来，传统物理课堂教学很难跟上数据时代下的教学节奏，数据的分析与技术的发展促使碎片化学习模式的形成。

碎片化学习不同于传统课堂的40分钟连续性学习模式，学生可以利用大量课余零碎的学习时间，借助微型学习资源进行的短小的非连续性学习活动，这种碎片化的学习模式通常具有时间较短，学习时空零碎，学生的学习动机清晰明确，注意力碎片化，学习方法内容灵活性等特点。学生的自主学习意识是碎片化学习的基础，自取所需式的转变，对知识的理解从被动的机械式知识记忆，转变到有意义的主动知识类比，学会在问题的解决中掌握、理解并运用知识，帮助学生以自主理性的思维激发其学习主动性（图1）。

高中物理学习目标与传统课堂教学目标一致的前提下，教师在教学过程中需要思考设计一种能适应这种碎片化学习的自主资源，可以是某个学习主题、课堂教学中的某个环节、教学过程中的某个难点突破等，旨在突出单个知识点的教学，给碎片化的学习模式提供契机[ 1 ]。

2  微型校本作业应运而生

微型校本作业主要是时间在5-10分钟答题数为3-5题的微练习，主要以“小、少、微”为特色，内容突出、主题鲜明。对学生而言，内容含量少的微型校本作业有效减轻学生的心理负担，让校本作业的过程变得轻松愉悦，从而提升学生学习空间。根据自身需要选择式学习，弥补学习中漏听、未听或未听懂的内容，易于按点突破，提高学习效率，为提高教学效果提供辅助。对教师而言，汇编出一套适合本校学情、难度适中、层次分明、梯度清晰、重难点突出的微型校本作业，可以有效地帮助学生课后巩固和消化物理知识，通过学生的学习结果与反馈，帮助教师形成系统性的校本资源库，促进教师的专业发展，提升其业务能力（图2）。

3  数据分析对高中物理碎片化学习的意义

数据分析是指在众多的数据中寻找出特定的规律，就学校教育而言，教育数据分析是指教学活动中产生的数据，主要是学生在学习过程中产生的数据[ 2 ]。传统的物理教学是教师通过长期的实践和反复改进，凭借自己的主观判断设计教学内容，这种经验式的教学方式可能越来越跟不上信息数据化时代下的学习节奏。碎片化学习时间零散间断，物理学习过程要求系统持续，怎样在碎片化学习中进行微型校本作业活动，收集与分析学生学习数据，提高高中物理学习有效性的研究具有重要的理论意义和深远的实践价值。将数据分析有机地融合到物理教育教学中去，从过去的经验主义式的教学向数据主义化教学过渡，驱动精准教研，从而提升教学效率，对教学行为进行针对性地优化，促进学生的个性化发展，探索出基于微型校本作业数据分析的物理教学有效性机制，促使教师反思教学过程，形成教学改进个性研究的主题[ 3 ]。

4  利用数据分析研究微型校本作业在碎片化学习中的实践作用

利用学生在高中三年碎片化学习过程中物理微型校本作业的训练、改进、评价与反思收集的相关数据进行分析，尝试汇整一套少而精的微校本练习，来浓缩和渗透教学的重难点，巩固知识点，提高教学有效性。

4.1  注重平时微型校本作业训练，夯实“点”基础

高中物理学习前期注重基础知识的积累，具有扎实的物理概念规律、正确的学习方法、良好的学习习惯、敢于克服困难的勇气等都是学好物理的关键要素，平时基础校本作业的训练也是物理学习中重要的一个环节。笔者结合本校学情设计微型校本作业，主要侧重物理基础知识的考查，呈现内容层次性、基础性、反思总结性的特点。以高一学年收集的168份微型校本作业为例（表1），基础知识类的校本作业占总数的86.31%，每一份精少的微型校本作业中几乎都有AB分层训练的梯度，反思整理类的校本作业共21份，作业时间如图3所示，主要在周五周末、考试前后、或者章节、模块学习结束后，注重通过平时微型的基础分层作业、定期反思整理作业，帮助学生夯实基础知识，养成定期整理反思、归纳总结的物理学习习惯。平时的微型校本训练就像是物理学习中的一小“点”，夯实好每一个“点”，才可能在后期的物理学习中升华，延伸出“线”和“面”，厚积薄发、脱颖而出。

4.2  立足学生成绩连续性的数据分析，强化“线”支撑

动态观察学生物理成绩，对比通过微型校本作业训练前后成绩进行连续性数据分析，在持续的物理学习“线”中，帮助建立具有个性化的成绩分析方法， 有助于教师在物理教学过程中因材施教、物理校本作业的设计编排上因需而教。

对高中第一次物理考试成绩相同的同层度21名学生学习成果样本进行连续的追踪分析，试图寻找在“碎片化”的学习活动中，通过微型校本作业训练后提高物理学习有效性的途径。对比21名学生在高中三年正规的8次物理考试在年段的名次情况，从图4的名次散点图可以看出，21组样本数据中，初始名次均为80名，通过持续的微型校本作业训练，成绩处于80名之前的次数明显多于80名之后的次数，且与初始名次相比，一直进步的同学有6名，占总数的28.6%，进步最大的名次跨度69名。选取其中进步比较明显的5、6、12、15、16、21号学生样本名次进行分析（图5），从高一到高三这8次正规考试成绩名次上看呈现逐渐靠前的趋势，考试1、2、3数据收集于高一，考试4、5数据收集于高二，考试6、7、8数据收集于高三，从折线图上的数据可以看出，在相同学习条件下，随着物理学习时间的推移，基础知识的积累，“碎片化”时间内微型校本作业的训练对物理学习有效性有一定促进作用。

4.3  聚焦学生不同维度的学习能力数据分析，实现“面”提升

教育部发布的《中国高考评价体系》中明确“一核四层四翼”，设计微型校本作业的过程中围绕“四翼”——“基础性”“应用性”“综合性”“创新性”的高考考查要求，突出基础知识能力、学以致用能力、交流合作能力、创新能力四个维度上能力的训练，在微型校本作业上体现为A、B、C、D四类问题，在平时作业中收集四类问题的答题数据，分析每位学生不同维度的得分情况，给学生个性化的物理学习提供参考。

以知识点型微校本作业——“地球同步卫星”为例，分别设置四类问题凸显分层作业的特色，考查学生不同维度的学习能力：

A.基础知识能力：掌握地球同步卫星的一些基本性质——几个确定：周期、公转方向、轨道平面、高度、角速度、线速度等物理量。

B.学以致用能力：会计算地球同步卫星距离赤道的高度；

C.综合分析能力：会比较地球赤道、近地轨道、地球同步轨道等不同轨道上线速度的大小。

D.创新能力：结合地球同步卫星分析如何实现全球通。

收集40名学生关于“地球同步卫星”微型校本作业的ABCD四类问题的答题数据，每类题目分值均为10分，平均得分情况如表2所示，建立四个维度的学生学习能力平均分布雷达图（图6），可以直观地从“面”上看出该份微型校本作业学生基础知识掌握较好， C维度和D维度的综合分析能力与创新能力有待提高，这也从侧面体现了平时常态化的微型校本作业注重基础物理概念与规律的理解训练取得显著成效。

表3所示为选择6位学生的样本数据绘制雷达图（图7），针对地球同步卫星这份微型校本作业发现，学生1的基础知识不扎实，但是综合分析能力与创新能力相对优势，后续学习需要重视物理基础知识的学习与理解。学生3的物理基础牢固，创新能力需要加强。学生6的基础知识虽没有得满分，综合分析与创新能力也不突出，但其学以致用的能力是强项，如果能再强化基础，拓展应用，发散思维，相信会有进步。通过这样的对比分析，学生关于地球同步卫星這个知识点的掌握也就心中有数，教师可以根据学生学习结果有针对的开展个性化的指导教学。

综上，虽然收集的学生连续性学习成绩数据有限，不同学生成绩样本在研究过程中个体差异等导致结果存在误差，但是上述的研究成果在大数据研究方向对微型校本作业提高高中物理教学有效性研究提供方向，奠定基础。通过在碎片化学习活动中，坚持落实平时基础性的微型校本作业，持续追踪学生“点”“线”“面”的学习成果，分析不同维度学生的学习能力数据，突破物理学习内容多课时少的局限，提高高中物理教学的有效性。

参考文献：

［1］ 李展华. “基于问题深度探究的微型专题”教学模式研究：以高考电学实验复习为例[J]. 教学仪器与实验， 2015（4）.

［2］ 吴春晓. 教育数据分析技术在高中物理教学中的初步应用研究[D]. 武汉：华中师范大学，2019.

［3］ 何小儒， 李玲， 罗清红， 等. 大数据思维下高中物理常态化翻转课堂教学实践研究[J]. 中学物理教学参考， 2016（4X）.