大数据在初中物理教学中的应用研究

焦有刚

（白银市景泰县草窝滩初级中学 甘肃 白银 730400）

引言

初中阶段的物理科目是培养学科学思维的关键科目，教师在课堂活动设计中既要重视学生的基础知识掌握，同时也要利用大数据全面分析学情，更新教学理念，让学生意识到科学技术的发展为社会进步和人类生活带来的影响，并端正物理学习态度，养成良好学习习惯。教师也要不断提升自身的信息素养，用专业的知识带领学生探索物理世界的奥妙。

1.大数据在初中物理教学中的应用意义

1.1 有助于优化课堂教学内容

通过分析大数据收集学生的学习数据，教师可以了解学生在特定话题上的理解程度、兴趣和学习速度，并使用这些数据来调整和优化教学内容，使之更好地适应学生的学习需求。大数据可以帮助教师分析哪些教学内容和教学方法对学生的学习效果最好[1]。例如，如果数据显示一种特定的实验教学方法能帮助学生更好地理解物理概念，那么教师就可以在未来的教学中更多地使用这种方法。通过分析学生在测试和作业中的表现，大数据可以帮助教师发现学生的学习难点，指导教师在未来的教学中更加关注这些难点。大数据不仅可以分析过去的学习数据，还可以预测未来的学习趋势，真正帮助教师优化课堂上的教学内容。

1.2 有助于满足学生学习需求

通过收集和分析学生的学习数据，教师可以了解学生的学习风格、能力和兴趣。这些信息可以帮助教师定制个性化的教学策略，以满足每个学生的学习需求。学生的学习过程需要教师的高度关注，利用大数据可以帮助教师追踪学生的学习进度，通过对学生在不同时间点的学习数据进行分析，教师可以识别学生的学习困难，及时提供帮助。另外，通过分析历史数据，大数据可以预测学生的学习成果，帮助教师提前发现可能的学习问题，及时进行干预。最重要的是，通过利用大数据，教师还可以设计更有吸引力的教学活动，提高学生的课堂学习参与度。当然，大数据并不能解决所有的教学问题，它只是一个工具，重要的是如何将大数据的分析结果转化为实际的教学策略。

1.3 有助于提升教师执教能力

初中物理教师要不断增强自身的执教能力和职业素养，以满足不断变化的学生的学习需求。大数据通过收集和分析学生的学习过程，形成分析报告，可以为教师提供反馈，帮助教师了解自己的教学方法是否有效，哪些地方需要改进，为教师提供有关教学决策的信息，例如，哪些课程内容需要更多的关注，哪些教学策略更有效等。在大数据的帮助下，教师还能够有效地分配课堂教学时间和资源，如，通过识别学生的学习难点，教师可以将更多的时间和注意力集中在这些地方。并且教师通过使用大数据工具和方法，可以提高自己的数据分析和解读能力，培养信息素养，这对于现代教师的专业发展非常重要。

1.4 有助于构建良好学习氛围

大数据会对学生的物理学习态度进行汇总，通过大数据分析，教师可以发现哪些教学活动或方法能更好地引发学生的参与和兴趣，从而创建更有吸引力的课堂，提高学生的参与度。大数据还可以帮助教师了解学生的学习进度和理解程度，从而及时调整教学策略，避免课程太快或太慢，让学生感到压力或者无聊。这种适应性的教学可以提高学习效率，提供更舒适的学习环境[2]。通过分析大数据，教师还可以发现哪些互动方式对提高学生学习效果最有效，例如在线讨论、小组合作等，从而营造更加互动和合作的学习氛围。大数据不仅帮助教师调整教学内容，还可以为学生提供反馈，让学生了解自己在哪些地方做得好，哪些地方需要改进，从而鼓励学生自主学习，培养学习自主性。

2.大数据在初中物理教学中的应用措施

2.1 收集学生学习数据，了解学生学习需求

在初中物理不断发展背景下，学科知识和技能的要求越来越高，教学方式也在不断更新和变革，学生数据的收集成了教师进行有效教学的重要工具。同时，随着信息技术的发展，大数据在教育中的应用也变得更加广泛和深入，学生数据的收集和分析也将成为未来教学的重要趋势。

例如，讲解“声音传播”的相关内容时，教师可以设计一系列有关声音传播的学习任务，如阅读相关材料，完成在线测试，进行实验等，这些任务应该涵盖声音传播的基本概念，如声波、振动、介质、声速等。接着教师使用在线学习平台或者课堂应用软件收集学生完成学习任务的数据，这些数据包括学生的在线学习时间，测试答题情况，作业完成情况等。如教师可以设置一项关于“声音是怎么传播的”的在线测试，记录每个学生的答题情况和用时。在实验课中，教师可以让学生进行“探究声音在不同介质中的传播速度”的实验，并记录学生的实验数据和报告。除了学习数据，教师也可以收集学生的反馈。如，教师可以让学生在学习结束后填写一个反馈表，了解他们对于声音传播这个话题的理解程度，对于教学活动的满意度，以及学生对于未来学习的建议和需求。

2.2 分析学生学习数据，解决学生学习困难

教师需要整理收集到的学生学习数据，去除无效数据，处理缺失数据等，以确保数据的准确性。然后使用统计和大数据分析工具对数据进行分析，如教师可以计算学生的平均成绩，查看学生的成绩分布，分析学生的答题情况等。通过数据分析，教师可以发现学生的学习困难，以此判断出学生在哪些知识学习中可能存在困难。发现学习困难后，教师需要找出解决的策略，如可以安排更多的实验或者实例，让学生通过实践来理解和掌握知识。为了检验学生的学习成果，教师需要持续收集和分析学生的学习数据，以追踪解决策略的效果[3]。如果数据显示学生的理解程度有所提高，那么说明这个策略是有效的。如果没有明显改善，教师可能需要调整或者寻找新的策略。

以能量守恒定律为例，如果数据显示学生在理解能量转换时的表现较差，那么教师就知道这是一个需要重点解决的问题。该定律涉及能量的转换和守恒，这是一种抽象的概念，对于初中学生来说，可能难以理解。另外，学生可能对如何将能量守恒定律应用到具体的物理问题中感到困惑。教师可以通过设计和实施一系列的实验，帮助学生理解和掌握能量守恒定律。以摆球实验为例，首先，教师介绍实验的目的和设备，让学生了解这个实验是用来验证能量守恒定律的。然后，教师可以演示如何操作实验，如如何提起和释放摆球。在实验过程中，教师可以引导学生观察摆球的运动情况，如当一颗摆球被释放后，对面的一颗摆球会被弹起，其他摆球保持静止。最后，教师可以引导学生分析实验结果。在这个实验中，摆球的动能和位能在运动过程中不断转换，但总能量是守恒的，这就验证了能量守恒定律。针对学生答题能力较弱的问题，教师可以在此基础之上开展一些变式训练，强化学生的解题能力。

2.3 设计分层学习任务，循序渐进提升能力

大数据可以提供深入且广泛的学生学习数据，从而帮助教师进行精确的教学调整。以光的折射为例，教师可借助大数据开展分层教学。在教学开始之前，教师可以通过在线测评或者课前小测的方式，收集学生对于光的折射基础知识的掌握情况，这些数据将为后续的教学提供基础。针对基础层次的学生，教师首先讲解光的折射的基础知识，然后通过一些基础的习题来检测学生的理解程度，学生完成的习题和测验的结果会被收集并储存为数据。针对应用能力较强的学生，教师根据基础层的数据，为每个学生定制适合他们的应用层习题，这些习题旨在让学生将光的折射知识应用于具体问题，学生的习题完成情况和测验成绩将被收集为数据。针对分析能力较强的学生，教师根据前两层的数据，为每个学生定制适合学生的分析层任务，这些任务让学生分析更复杂的光的折射问题，针对创先能力较强的学生，教师根据前三层的数据，为每个学生定制适合学生的创新层任务，例如设计一个实验或探究光的折射在日常生活中的应用。在每一层的教学结束后，教师都会分析收集到的数据，了解学生的学习情况，并根据这些数据给学生提供反馈，指出他们的优点和需要改进的地方。此外，教师也可以根据这些数据调整后续的教学计划。

2.4 创新作业设计形式，促进学生全面发展

双减政策提出至今已有近两年，各种各样优秀的教育改革成果极大的鼓舞着教师的课改信心[4]。初中物理教师在设计作业时要根据双减政策的要求，创新作业形式，以综合性、开放性、探究性作业为主，使学生真正借助这一平台发展智力，提升能力。利用大数据的分析能力，教师可灵活调整作业内容，并且还能在大数据的帮助下，筛选更多优质作业资源，丰富学生知识储备，激发学生物理学习兴趣。

例如，教师可以构建线上学习小组，每个小组既有优等生，又有学困生，促进学生之间的交流和互助。不管是课前预习作业还是课后巩固作业，教师都可发布到师生共享平台中。小组中的每个成员在完成第一项任务之后自动解锁第二项，大数据会根据学生作业完成情况实时推送与学生学习能力相关的作业资源，引导学生夯实基础，从而促进学生学习进步。

总结

综上所述，初中物理教师首先要认可大数据对教学带来的便利之处，接着从数据收集、数据分析、资源整合等角度探寻优质教学模式。本着生本理念、因材施教等原则，关注学生的全面发展。只有教师重视大数据的应用、善于利用大数据，学生才能有效培养物理核心素养。