基于大數(shù)據(jù)支撐下的高中化學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)初探-以智學(xué)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)為例

基于大數(shù)據(jù)支撐下的高中化學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)

初探——以智學(xué)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)為例摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來為精準(zhǔn)教學(xué)提供了有力的技術(shù)支撐，有助于教學(xué)從直覺、感性時(shí)代向客觀、理性時(shí)代轉(zhuǎn)變。精確的數(shù)據(jù)支撐，有助于教師精準(zhǔn)研判學(xué)情，實(shí)現(xiàn)課前教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)化；有助于教師精準(zhǔn)評(píng)估教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)課中師生同頻共振；有助于教師精準(zhǔn)定位學(xué)生學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)課后練習(xí)輔導(dǎo)個(gè)性化；最終幫助不同學(xué)生都實(shí)現(xiàn)共同基礎(chǔ)上的差異化發(fā)展。關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；精準(zhǔn)教學(xué)；智學(xué)網(wǎng)隨著教育現(xiàn)代化信息化的推進(jìn)，人工智能與大數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)教學(xué)提供了基礎(chǔ)性條件。今年初春，突如其來的疫情打亂了我們正常的教學(xué)步驟，倒逼著我們開展線上授課與輔導(dǎo)，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變也讓我體會(huì)到大數(shù)據(jù)支撐為教學(xué)帶來的便捷，體會(huì)到如何基于學(xué)生的共同發(fā)展與個(gè)性化需求，開展更加精準(zhǔn)的教學(xué)。下面以我校采用的智學(xué)網(wǎng)平臺(tái)為例，談?wù)勎覍?duì)精準(zhǔn)教學(xué)的粗略體會(huì)。1.課前教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)化教學(xué)設(shè)計(jì)就是課堂教學(xué)方案的計(jì)劃與設(shè)想，通常是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，并結(jié)合教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)來確定的。一般包括教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)步驟、時(shí)間分配等，如果能夠?qū)⒔虒W(xué)中多種要素科學(xué)安排，合理排序，對(duì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)必然發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。WRAmwκ*?*V*BB*V*AB*4MMtM∞lfiUT*?@5aan13H^9?HS4MCQU7B?829?‰6?1≡F （一）精準(zhǔn)把W>握學(xué)情是實(shí)現(xiàn)教學(xué)??H，設(shè)計(jì)科學(xué)化的前提。要使教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)合理首先要解決的問題是，明確教學(xué)對(duì)象的需求，即學(xué)生目前要使教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)合理首先要解決的問題是，明確教學(xué)對(duì)象的需求，即學(xué)生目前的學(xué)習(xí)狀態(tài)如何，知識(shí)儲(chǔ)備如何，思維起點(diǎn)如何。學(xué)生作為教學(xué)主體，傳統(tǒng)的教學(xué)中其形象一直模糊的，教師無法精確定位學(xué)生的思維現(xiàn)狀和知識(shí)水平，只能依靠教師的經(jīng)驗(yàn)來判斷，具有較強(qiáng)的主觀性。在信息化時(shí)代教師若借助大數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，能力水平，對(duì)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行具體分析，有助于教師更加精準(zhǔn)了解學(xué)生。教師可以從學(xué)生高中入學(xué)時(shí)，就對(duì)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)能力進(jìn)行量化記錄，根據(jù)學(xué)生平時(shí)上課表現(xiàn)、作業(yè)情況，系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)更新數(shù)據(jù)，有效掌握學(xué)生前一階段的化學(xué)學(xué)習(xí)能力，根據(jù)數(shù)據(jù)中反映的問題進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的有效銜接。例如：在設(shè)計(jì)原電池原理的教學(xué)時(shí)，我知道這一內(nèi)容與學(xué)生氧化還原的基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)，如果學(xué)生對(duì)氧化還原基礎(chǔ)知識(shí)掌握不好，勢(shì)必會(huì)影響原電池原理的教學(xué)，我查看了我所任教的其中一個(gè)班級(jí)學(xué)生對(duì)氧化還原的本質(zhì)及相關(guān)概念掌握情況（圖1）所示，可以看到，該班級(jí)這一知識(shí)的掌握率是82.43%，明顯低于88.0%的年級(jí)段掌握率，因此我在這個(gè)班級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，有意加強(qiáng)了氧化還原基本概念的復(fù)習(xí)。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)安排時(shí)，要考慮的首要因素便是學(xué)生的學(xué)情，對(duì)學(xué)情的分析不能妄加猜測(cè)，若將學(xué)生能力過高估計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)過難，則可能會(huì)造成學(xué)生理解困難學(xué)習(xí)壓力大，甚至出現(xiàn)厭學(xué)的情緒。若將學(xué)生能力過低估計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單，則不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不但課堂教學(xué)效率大打折扣，同時(shí)也耽誤了學(xué)生寶貴的學(xué)習(xí)時(shí)間。因此教學(xué)設(shè)計(jì)既不可拔苗助長(zhǎng)，也不可隨意降低，依據(jù)大數(shù)據(jù)提供的學(xué)情分析讓課堂教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)化。（二）精準(zhǔn)確定教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)化的關(guān)鍵。教學(xué)設(shè)計(jì)確立的教學(xué)目標(biāo)是教師期望教學(xué)活動(dòng)后學(xué)生能達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果，那么如何才能達(dá)成教師期望的這一結(jié)果，必須精準(zhǔn)確定“如何教”。教學(xué)方法的選擇通常是教師在準(zhǔn)確理解課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合教材內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況確定的。在沒有大數(shù)據(jù)支持的情況下，教師一般是根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來確定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)的重難點(diǎn)，從而確定教學(xué)方法?，F(xiàn)在則可以借助大數(shù)據(jù)來分析前幾屆學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)，不同能力要求的掌握情況，為教師精準(zhǔn)確定教學(xué)方法提供了可靠的依據(jù)。比如通過大數(shù)據(jù)反饋，我發(fā)現(xiàn)前幾屆學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)掌握環(huán)節(jié)上，對(duì)有機(jī)物分子中哪些原子共線或共面的問題得分率較低，說明學(xué)生對(duì)分子的空間構(gòu)型掌握困難，還可能會(huì)影響到同分異構(gòu)的書寫。我在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，就想辦法采用更好的教學(xué)輔助手段，幫助學(xué)生突破這一難點(diǎn)，如采用電腦軟件模擬有機(jī)分子的空間結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生提高空間想象能力，再結(jié)合例題來突破這一教學(xué)難點(diǎn)，從而使教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)化，達(dá)到精準(zhǔn)教學(xué)的目標(biāo)。1.課中教學(xué)師生同頻化教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)常常會(huì)存在一個(gè)疑惑，自己明明把課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)得條理非常清晰，內(nèi)容也很豐富，分析講解到位，但經(jīng)常感覺學(xué)生與教師不能同頻共振，課堂教學(xué)效果遠(yuǎn)不如預(yù)期。其中的一個(gè)原因就在于教師的認(rèn)識(shí)與學(xué)生的接受存在一定的距離與偏差。（一）精準(zhǔn)“偵查”學(xué)情，實(shí)現(xiàn)師生“同頻”。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師主要依靠觀察學(xué)生的課堂反應(yīng)，學(xué)生的課堂提問來反饋課堂教學(xué)效果，課堂設(shè)問也是依靠某幾個(gè)學(xué)生回答，或者集體回答時(shí)不同的聲音來大致推斷學(xué)生掌握的程度，I 由于缺乏可量化，可視化的數(shù)據(jù)支撐，課堂教學(xué)效果的判斷容易r?-r 出現(xiàn)主觀化傾向，如果有大數(shù)據(jù)的支持結(jié)果就不一樣了。比如我在；,,利用智學(xué)網(wǎng)線上教學(xué)化學(xué)平衡時(shí)有這樣一道例題，例題：一定溫度下在容積為2L的恒容密閉容器中，通入3molA氣體和2molB氣體發(fā)生反應(yīng)3A（g）＋B（g） 2C（g）＋2D（g），反應(yīng)經(jīng)過5min達(dá)到平衡，此時(shí)生成1molC，正反應(yīng)速率（v正）和逆反應(yīng)速率（v逆）隨時(shí)間（t）的變化如圖2所示。下列說法正確的是平衡后反應(yīng)物A與B轉(zhuǎn)化率相同t2＝5min，平衡時(shí)3v正（A）＝2v逆（D）t2～t3，各物質(zhì)的濃度相等0～t2，用A表示的平均反應(yīng)速率為0.15mol·L－1·min－1

我在智學(xué)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)圖3直接設(shè)置答題卡如圖3，學(xué)生在做題以后將答案輸入電圖4腦，臺(tái)隨時(shí)能看到已經(jīng)圖3直接設(shè)置答題卡如圖3，學(xué)生在做題以后將答案輸入電圖4腦，臺(tái)隨時(shí)能看到已經(jīng)圖5教師在平有多少學(xué)生完成了答題，學(xué)生的答題情況精確統(tǒng)計(jì)并反饋給教師，每個(gè)選項(xiàng)有多少學(xué)生選擇如圖4所示一目了然，錯(cuò)選B答案的學(xué)生占了46%，說明反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比有近一半學(xué)生還沒有真正掌握，沒有學(xué)生錯(cuò)選A答案，說明關(guān)于轉(zhuǎn)化率的計(jì)算基本沒有問題，可以不用再多費(fèi)時(shí)間分析講解，錯(cuò)選C答案的學(xué)生占5%，說明關(guān)于平衡狀態(tài)的概念與判斷個(gè)別學(xué)生沒有掌握。有了這樣精確的數(shù)據(jù)支撐，教師對(duì)課堂教學(xué)效果了然于心，教師確定重點(diǎn)分析講解的內(nèi)容，恰好能解學(xué)生之困，析學(xué)生之惑，實(shí)現(xiàn)師生同頻共振。再比如我在醛類的性質(zhì)教學(xué)時(shí)，讓學(xué)生書寫2-甲基丙醛與新制的氫氧化銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式，學(xué)生書寫以后拍照上傳答案，我選擇了學(xué)生幾個(gè)典型錯(cuò)誤答案如圖5所示呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生找錯(cuò)誤。醛基、羧基錯(cuò)誤表達(dá)為CHO-、COOH-，有機(jī)結(jié)構(gòu)中多氫或少氫原子的問題，這個(gè)反應(yīng)必須在堿性環(huán)境中進(jìn)行，而學(xué)生沒有注意故反應(yīng)物中漏寫NaOH，還有漏寫沉淀符號(hào)等，這些正是教師想給學(xué)生強(qiáng)調(diào)的地方，讓學(xué)生幫同學(xué)“找茬”也正是提醒他自己不要犯這樣的錯(cuò)誤。這樣做的優(yōu)勢(shì)，一是能讓教師準(zhǔn)確的把握學(xué)生哪些地方容易犯錯(cuò)，二是學(xué)生對(duì)他們自己所犯的錯(cuò)誤更感興趣，比教師敲黑板強(qiáng)調(diào)效果好得多，對(duì)提高課堂教學(xué)效果，實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)很有意義。而且課堂上師生之間的每一次互動(dòng)智學(xué)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)還能精準(zhǔn)地記錄，并將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給教師，不僅為教師課堂教學(xué)策略的調(diào)整提供依據(jù)，而且為下一步實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)提供可靠的依據(jù)?；貧w到常規(guī)教學(xué)模式我們同樣可以使用iPad在課堂中完成一樣的操作。（二）.巧借“同頻”資源，助力課堂“共振”。利用大數(shù)據(jù)教師可以找到學(xué)生最近感興趣的話題，比如歌曲、游戲、電影、電視等為我所用，將相關(guān)資源

應(yīng)用到化學(xué)課堂教學(xué)中來。我在上有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用時(shí)，給學(xué)生聽李政華老師演唱的歌曲《還記得嗎，你還學(xué)過化學(xué)》，其中有一段歌詞是“有機(jī)最難的不是方程式，一類物質(zhì)它有它共同的性質(zhì)，官能團(tuán)、反應(yīng)條件、你得記牢，剩余部分無論啥樣咱都照抄。甲烷它是個(gè)正四面體，乙烯它由那雙鍵連起，苯環(huán)那是什么東西，是那大π鍵把碳連在一起”。這對(duì)幫助學(xué)生理解有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，有機(jī)化學(xué)方程式的書寫都很有幫助。再比如《笑傲江湖》電視劇有這樣一個(gè)片段，令狐沖依靠死人骨頭中形成的鬼火在黑暗中擊敗強(qiáng)敵，這個(gè)點(diǎn)我應(yīng)用到磷化氫的自燃，磷化物性質(zhì)的教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣十分濃厚。利用大數(shù)據(jù)找準(zhǔn)學(xué)生感興趣話題，并將相關(guān)知識(shí)結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，與學(xué)生實(shí)現(xiàn)同頻共振，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的最優(yōu)化。1.課后練習(xí)輔導(dǎo)個(gè)性化沒有大數(shù)據(jù)的支持，要在課后練習(xí)與輔導(dǎo)環(huán)節(jié)做到精準(zhǔn)難度很大。長(zhǎng)期以來，教師一直想解決能否根據(jù)每個(gè)學(xué)生不同發(fā)展情況實(shí)現(xiàn)個(gè)性化練習(xí)與個(gè)性化輔導(dǎo)的問題，但由于受技術(shù)及資源的限制，一直難以實(shí)現(xiàn)。通過這次利用智學(xué)網(wǎng)線上教學(xué)，利用智學(xué)網(wǎng)這樣的平臺(tái)讓我看到了曙光。（一）從作業(yè)批改中尋找個(gè)性化問題。傳統(tǒng)的作業(yè)批改，學(xué)生答題Qn日回情況教師常采用畫“正”字的方式來統(tǒng)計(jì)，耗時(shí)且效率低下，一般教師還不能常年堅(jiān)持。這次線上教學(xué)我們利用智學(xué)網(wǎng)答題卡，學(xué)生可先在紙質(zhì)稿上答題，然后將答案上傳到智學(xué)網(wǎng)答題卡，客觀題直接錄入答案，主觀題拍照上傳即可。進(jìn)入常態(tài)化教學(xué)以后，我們一樣可以先發(fā)給學(xué)生紙質(zhì)練習(xí)，只需要制作一張答題卡，學(xué)生在答題卡上答題以后，教

師需先批改主觀題，然后通過掃描儀錄入系統(tǒng)，一個(gè)班級(jí)的試卷一般一分鐘左右可以掃描完成，客觀題系統(tǒng)自動(dòng)批閱，系統(tǒng)馬上就可以給出所有題型學(xué)生的答題情況報(bào)告，并自動(dòng)記錄學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。這樣既可以避免以往網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)雖能快速采集數(shù)據(jù)，但學(xué)生答題卷上缺少批改痕跡，對(duì)學(xué)生訂正錯(cuò)誤帶來的不便，又克服了傳統(tǒng)試卷批閱后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與記錄的困難。比如某一次學(xué)生的答題詳情（部分截圖）如圖6所示，每一道題學(xué)生的平均分，得分率，高頻錯(cuò)題一清二楚。學(xué)生答題情況如圖7所以，困難題用紅色標(biāo)記題號(hào)，較難題用黃色標(biāo)記，一般難度題用藍(lán)色標(biāo)記，較易題用綠色標(biāo)記，為教師提供足夠精準(zhǔn)的信息來確定需要輔導(dǎo)的內(nèi)容。這是班級(jí)學(xué)生需要共同輔導(dǎo)的問題，對(duì)某一個(gè)學(xué)生又有哪些個(gè)性化問題呢，如圖8所示徐菱鍰同學(xué)，這次作業(yè)她的成績(jī)?cè)诎嗉?jí)排名12、總得分76/100、客觀題得分32/48、主觀題得分44/52明明白白，在答題詳情中哪些題目有失分，根據(jù)失分比例分別以紅黃藍(lán)綠標(biāo)記題號(hào)，教師對(duì)這位同學(xué)的個(gè)性化問題了若指掌。智學(xué)網(wǎng)系統(tǒng)不僅輕松為教師提供了精確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)教學(xué)提供數(shù)據(jù)支撐，還對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況隨時(shí)在系統(tǒng)中記錄，為常態(tài)化有痕學(xué)情數(shù)據(jù)采集奠定了基礎(chǔ)。（二）從動(dòng)態(tài)分析中實(shí)施個(gè)性化輔導(dǎo)。課后輔導(dǎo)是課堂教學(xué)（二）從動(dòng)態(tài)分析中實(shí)施個(gè)性化輔導(dǎo)。課后輔導(dǎo)是課堂教學(xué)的補(bǔ)充，為不同發(fā)展程度的學(xué)生提供必要的幫助，那么誰需要輔導(dǎo)呢，他的那些方面需要輔導(dǎo)呢，利用上述方法經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，生成學(xué)生前一段時(shí)間化學(xué)學(xué)習(xí)能力的縱向?qū)Ρ冉Y(jié)果，如圖9所示，哪些學(xué)生成績(jī)下降需要輔導(dǎo)，哪些學(xué)生成績(jī)有波動(dòng)，哪些學(xué)生需要重點(diǎn)關(guān)注，系統(tǒng)會(huì)給教師很好的建議。各知識(shí)點(diǎn)還可以通過班級(jí)學(xué)生的橫向?qū)Ρ?，如圖10所示“根據(jù)鍵能計(jì)算焓變”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，班級(jí)學(xué)生中得分率在0.85—1的占22%，0.7—0.8占8%，0.6—0.7占37%，0—0.6占33%，而且哪些學(xué)生得分11率低都有顯示，一看便知這個(gè)知識(shí)點(diǎn)哪些學(xué)生需要輔導(dǎo)。根據(jù)知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)錯(cuò)題如圖11所示，經(jīng)過教師甄別后可以添加所需要的題目完成組卷，亦可以一鍵導(dǎo)出錯(cuò)題，推送給全班學(xué)生或某個(gè)學(xué)生，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化輔導(dǎo)。課后輔導(dǎo)除了推送個(gè)性化的練習(xí)之外，還可以因人而異錄制微課、微視頻個(gè)別推送，大大提升個(gè)性化輔導(dǎo)的精準(zhǔn)性。依靠大數(shù)據(jù)幫助教師對(duì)學(xué)生實(shí)施個(gè)性化的練習(xí)、個(gè)性化輔導(dǎo)，可以做到練習(xí)一人一練，輔導(dǎo)一人一策，有效的避免輔導(dǎo)和練習(xí)“一刀切”現(xiàn)象，這種作業(yè)布置和輔導(dǎo)形式，可以滿足不同學(xué)習(xí)能力學(xué)生的差異化發(fā)展的需求，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)?？傊?，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，已經(jīng)為精準(zhǔn)教學(xué)提供了有力的技術(shù)支撐，教育教學(xué)工作不能再憑教師的直覺與經(jīng)驗(yàn)。教師應(yīng)積極利用大數(shù)據(jù)資源為精準(zhǔn)教學(xué)服務(wù)，為課前教學(xué)設(shè)計(jì)，課中教學(xué)策略選擇，課后練習(xí)輔導(dǎo)等各個(gè)環(huán)節(jié)，提