论文部分内容阅读
摘 要：在“互联网+教育”以及大数据技术在教育领域广泛应用的背景下，大数据的有效采集逐渐被人们重视起来。在此，本文就以大数据为支撑，通过数据采集、分析和应用，对高中化学的精准教学进行了进一步的探索，旨在提升化学教学的效率，为最终的教学效果提供保障。
关键词：大数据;高中化学;精准教学
大数据，是一种基于现代科学的智能时代的产物，其主要通过对海量数据的分析，从而实现提升工作效率和质量的目的。从教育教学的角度来分析，将大数据应用到实际教学中，可以对学生各方面表现的数据进行分析，以此改良教学方法，优化教学策略，为教育教学水平的提升提供有力保障。那么，为什么要将大数据引进教学中来呢？主要原因在于在当前提倡个性化和私人订制的大背景下，传统课堂教学的局限性逐渐凸显出来，此时，学校和教师有必要向现代化信息技术、无线网络资源等方面的转变，为教育教学提供有力支撑。
一、全样本的数据采集
数据的采集在学情反馈上发挥着重要作用，是日常教学的重要环节，更是开展精准教学的根基。而全样本则是所有数据采集必须面向全体学生，只有将所有学生学习过程中产生的常态化数据进行采集，才能更好的挖掘学生发展的动态化过程，真正了解具体的学情。
数据采集一般可以分为线上和线下数据采集两种方式，其中，线上采集就是利用数字化在线教学平台和相应的学习终端设备，由教师推送相应学习任务，而学生只需要在线进行选择、讨论、抢答和拍照上传，就能将自己的学习成果提交给老师，平台也就能对其进行实时记录，并及时反馈学生在线作业情况，生成学习数据。
线下采集中，教师需要记录学生每一次的作业以及考试的解答痕迹来实现。通常，线下采集主要有两种形式：一是对于作业可以通过“先批改后扫描”的方式进行数据采集，在不改变学生和教师原有作答和批改习惯的基础上，利用高速扫描仪采集学生的作答情况，并将教师的批改记录上传到云端，教师随时都可以通过手机、电脑等终端随时查看学生的各项情况，对学生作业完成情况进行分析，而学生及其家长也能及时通过终端查看作业的反馈情况，系统能够自动生成错题集，为学生提供个性化的学习建议;二是利用网上阅卷系统，同样不改变学生原有作答模式为，对期中、期末等大型考试采取“先扫描后批改”的数据采集方法，集中网上阅卷，并对考试数据的采集分析，这种方法最大的缺点就是改变了教师的工作方式，且学生试卷上也不会留下任何的批改痕迹[1]。
二、多层面的数据分析
数据分析作为精准教学的核心和关键，让教学决策更加有据可依。而多层面数据分析就是利用学业大数据平台对学校、班级以及学生个人层面进行全面的数据分析。在信息采集过程中，对学生平时的作业、练习以及阶段测试卷的所有样本数据进行采集，从而将学生近阶段学习中的知识薄弱点以及高频错题呈现出来，对难度、区分度、难易题比例、知识点权重、每题得分率以班级平均分等数据进行统计，形成校级、班级报告，归纳学科和学生学情的分析报告，分档统计各科成绩，列出进步生、退步生、临界生和波动生的名单等。通过这些数据，教师在后续教学中判断更加精准，得知哪些内容是学生已掌握的，哪些还要进一步巩固;对于尚未达成的教学目标，通过数据分析比对，教师也可以明确后续教学的重难点所在，需要为学生提供什么样的学习机会，从而为精准教学的有效实施提供有力支撑。
三、精准化的数据应用
（一）教学目标精准
教学目标是学生学习过程中达到预期成果的依据，也是课时教学的出发点和落脚点，应贯穿在备课、上课以及评价每一环节中，并对教学结果的成败进行衡量。就化学教学中教学目标的精准性而言，主要体现在满足化学课程标准总体要求的基础上，将化学学科的育人价值充分体现出来，并要求符合学生的现实水平和认知规律，将化学教学的科学性、人文性等特征都凸显出来。实际上，以大数据为支撑的化学精准教学，教学目标更加明确，检测性更强，精准度更高，最终呈现出来的教学效果比较显著。
以“气体摩尔体积”这部分内容为例，教师设置如下目标：（1）探究相同条件下不同物质的体积，微观角度上要了解决定物质體积的内在因素，宏观角度上要分析决定气体体积的外在因素;（2）掌握气体摩尔体积的含义，了解标准状态下的气体摩尔体积;（3）在标准状态下，可以准确换算气体体积和物质的量、粒子的数目间的关系。针对以上目标，为了进一步检验学生课堂学习的效果，教师编制线上检测题，并通过学习平板智能推送给学生，让学生充分利用课下时间，在规定时间内完成相应测试题并提交，而教师则结合每个学生的答题正确率和答题速度，快速诊断学生的学习效果，对于学生认知上存在的偏差，教师结合学生实际情况采取必要的措施进行解决，最大程度的保证学生课堂学习的质量。
（二）教学起点精准
教学起点的精准性是精准教学的关键，教学的起点过高，学生就会很难接受，从而就很有可能出现“夹生饭”的情况;而若起点过低，学生的学习兴趣就会大大降低，最终出现教学时间浪费的现象。因此，在大数据支撑下，教师对教学起点的规划不再局限在多年的教学经验上，而是将学业大数据平台充分利用起来，对课前预习的反馈和基础测试情况展开在线数据分析，为教学起点规划的科学性和合理性提供保障[2]。
以“铁铜及其化合物的应用”这部分知识为例，课前，教师先让学生根据实物和铁、铜在生活中的应用，归纳铁、铜的物理及化学性质，并书写它们相应的化学方程式，学生在线提交，教师则通过对学生在线反馈情况的分析，及时发现问题所在，课堂上教师只要引导学生去分析铁和铜与其他物质反应的化学方程式、产物以及让学生从氧化还原反应的角度去思考：铁反应产物的化合价与什么因素有关？以此为教学起点，不仅在很大程度上节约了教学的时间，也可以促进学生的思维发展。在讨论后，学生就能得出“Fe、Cu一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等反应，作还原剂。铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁与弱氧化剂反应转化为亚铁的化合物，铁与强氧化剂反应转化为铁的化合物。”学生的思路被打开后，课堂重点就集中于Fe2+和Fe3+间的相互转化的问题上，教师就可以在后续采用活动探究的形式，让学生通过联想质疑、活动探究、观察思考、交流研讨等学习活动进行建构。在进行Fe2+和Fe3+之间相互转化规律的探究时，注重引导利用氧化还原反应的原理进行分析，并发展学生提出假说、设计探究方案、获取探究结论等能力，从而为良好的教学效果提供保障。 （三）教学方法精准
在化学的精准教学中，教师不仅要考虑学生应该学什么、应该从哪学以及学到什么程度的问题，还要在遵循“概率预测”原则的基础上，对教学方法展开进一步的设计，解决好“学生应该怎样学”的问题。在设计教学方法的过程中，要想到什么方法能够突破教学中的重难点知识？什么方法可以改变学生的学习认知偏差？什么方法可以促进学生化学核心素养的发展？等等。从根本上来看，精准教学方法就可以很好的回答上述问题，将以学生学习为中心充分体现出来。
例如：“苯分子的结构”的教学中，教师就可以采用问题链的教学方式，以问题链对学生进行引导，促使学生思考、观察苯分子的结构模型，然后通过科学实验对苯分子结构的数据进行验证。如：从分子的组成上来看，碳原子属于一种高度不饱和的原子结构，那么，苯分子中的碳原子是以双键和三键进行连接的吗？碳原子怎样连接才能满足碳的化合价？哪些证据可以证实苯分子的结构？（1HMR共振谱和苯在一定条件下可以和H2产生加成反应，生成环己烷）
在问题链的引导下展开学习，学生不仅能对苯分子结构的概念形成一定的理解，在学习过程中也能掌握相应的学习方法和思维形式，更好的领会学习目标。相反，如果教学这一部分内容时直接向学生说明苯分子结构要从实验中得知，在想象、模型分析以及推理的过程中，学生很难对知识点形成感性的认识，自然也就无法理解了。
（四）作业设计精准
在作业设计的精准性上主要包括两点：一种是精准到“知识点”;一种是精准到“人”。因此，在作业的设计上，教师有必要将其重视起来，纸质作业应以低中档题型为重点，让学生通过纸质作业巩固课堂重点，解决学习中的难题，强化化学学科的特质思维，这样，才能有效达成课堂目标，将“教—学—评”的一致性充分体现出来;而在电子作业上，应提前在平台上进行预设，结合不同学生的实际情况，定时推送相应知识和题型，因材施教。在此过程中，对于基础较好的学生，可以向其推送一些高水平的题目;对于基础差的学生，重点推送一些概念性、基础性的习题，巩固课堂所学。做完习题后，学生需要在线提交给老师，教师在线批改，并反馈给学生。
（五）补救措施精准
教学中的“补救”，其实就是对学生学习、解题过程中出现的思维缺陷进行补救，在此基础上展开再次教学，对学生的学习和练习进行辅导，以大数据为基础，找到学生问题的“症结”，从而展开“对症”教学。
笔者在教学中遇到了这样的题目，如：“某混合酸中含有HNO3和H2SO4，其中，100mL的混合酸含有的HNO3量的浓度为0.4mol·L-1，H2SO4量的的浓度为0.2mol·L-1。此时，向其中加入2.56g的铜粉，進行反应，反应后溶液中Cu2+物质量的浓度为多少？”基于数据反馈，全班只有10名学生回答出Cu2+物质量的浓度为0.3mol·L-1，多数学生都选择了错误的答案。对于这种情况，教师不能简单地按照题目的顺序进行教学，可以先带领学生理解这个反应的实质，再去引导学生计算混合酸溶液中的H+和NO3-物质的量浓度，然后通过Cu和稀HNO3反应的离子方程式，学生就可以顺利得出Cu2+物质的量浓度。同时，针对学生的个性化错误，教师可以通过个别辅导的方式进行解决，也可以利用学习平板录制微课推送给学生，确保补救教学有效性和针对性。
结束语
总之，以大数据为支撑的精准教学达到了人机合理分工的效果，化学教学的质量有了明显的提升。所以，在高中阶段的化学教学中，教师有必要将这种教学方法利用起来，以大数据为支撑，促进学习平板、学业大数据平台以及课堂教学的融合，确保教学目标、教学内容、教学方法、作业设计的精准化，提升化学教学的质量，为学生今后的全面发展提供支撑。
参考文献
[1]肖勇.大数据支持下的高中化学精准教学实践[J].高考，2020，（07）：95.
[2]冯幼绒.大数据技术支持下的高中化学精准教学实践研究[J].新课程（下），2019，（08）：128-129.
福建省电化教育馆教育信息技术研究2018年度课题《基于学业数据的学情诊断和教学干预研究》（立项号：FJDJ1804）研究成果。
关键词：大数据;高中化学;精准教学
大数据，是一种基于现代科学的智能时代的产物，其主要通过对海量数据的分析，从而实现提升工作效率和质量的目的。从教育教学的角度来分析，将大数据应用到实际教学中，可以对学生各方面表现的数据进行分析，以此改良教学方法，优化教学策略，为教育教学水平的提升提供有力保障。那么，为什么要将大数据引进教学中来呢？主要原因在于在当前提倡个性化和私人订制的大背景下，传统课堂教学的局限性逐渐凸显出来，此时，学校和教师有必要向现代化信息技术、无线网络资源等方面的转变，为教育教学提供有力支撑。
一、全样本的数据采集
数据的采集在学情反馈上发挥着重要作用，是日常教学的重要环节，更是开展精准教学的根基。而全样本则是所有数据采集必须面向全体学生，只有将所有学生学习过程中产生的常态化数据进行采集，才能更好的挖掘学生发展的动态化过程，真正了解具体的学情。
数据采集一般可以分为线上和线下数据采集两种方式，其中，线上采集就是利用数字化在线教学平台和相应的学习终端设备，由教师推送相应学习任务，而学生只需要在线进行选择、讨论、抢答和拍照上传，就能将自己的学习成果提交给老师，平台也就能对其进行实时记录，并及时反馈学生在线作业情况，生成学习数据。
线下采集中，教师需要记录学生每一次的作业以及考试的解答痕迹来实现。通常，线下采集主要有两种形式：一是对于作业可以通过“先批改后扫描”的方式进行数据采集，在不改变学生和教师原有作答和批改习惯的基础上，利用高速扫描仪采集学生的作答情况，并将教师的批改记录上传到云端，教师随时都可以通过手机、电脑等终端随时查看学生的各项情况，对学生作业完成情况进行分析，而学生及其家长也能及时通过终端查看作业的反馈情况，系统能够自动生成错题集，为学生提供个性化的学习建议;二是利用网上阅卷系统，同样不改变学生原有作答模式为，对期中、期末等大型考试采取“先扫描后批改”的数据采集方法，集中网上阅卷，并对考试数据的采集分析，这种方法最大的缺点就是改变了教师的工作方式，且学生试卷上也不会留下任何的批改痕迹[1]。
二、多层面的数据分析
数据分析作为精准教学的核心和关键，让教学决策更加有据可依。而多层面数据分析就是利用学业大数据平台对学校、班级以及学生个人层面进行全面的数据分析。在信息采集过程中，对学生平时的作业、练习以及阶段测试卷的所有样本数据进行采集，从而将学生近阶段学习中的知识薄弱点以及高频错题呈现出来，对难度、区分度、难易题比例、知识点权重、每题得分率以班级平均分等数据进行统计，形成校级、班级报告，归纳学科和学生学情的分析报告，分档统计各科成绩，列出进步生、退步生、临界生和波动生的名单等。通过这些数据，教师在后续教学中判断更加精准，得知哪些内容是学生已掌握的，哪些还要进一步巩固;对于尚未达成的教学目标，通过数据分析比对，教师也可以明确后续教学的重难点所在，需要为学生提供什么样的学习机会，从而为精准教学的有效实施提供有力支撑。
三、精准化的数据应用
（一）教学目标精准
教学目标是学生学习过程中达到预期成果的依据，也是课时教学的出发点和落脚点，应贯穿在备课、上课以及评价每一环节中，并对教学结果的成败进行衡量。就化学教学中教学目标的精准性而言，主要体现在满足化学课程标准总体要求的基础上，将化学学科的育人价值充分体现出来，并要求符合学生的现实水平和认知规律，将化学教学的科学性、人文性等特征都凸显出来。实际上，以大数据为支撑的化学精准教学，教学目标更加明确，检测性更强，精准度更高，最终呈现出来的教学效果比较显著。
以“气体摩尔体积”这部分内容为例，教师设置如下目标：（1）探究相同条件下不同物质的体积，微观角度上要了解决定物质體积的内在因素，宏观角度上要分析决定气体体积的外在因素;（2）掌握气体摩尔体积的含义，了解标准状态下的气体摩尔体积;（3）在标准状态下，可以准确换算气体体积和物质的量、粒子的数目间的关系。针对以上目标，为了进一步检验学生课堂学习的效果，教师编制线上检测题，并通过学习平板智能推送给学生，让学生充分利用课下时间，在规定时间内完成相应测试题并提交，而教师则结合每个学生的答题正确率和答题速度，快速诊断学生的学习效果，对于学生认知上存在的偏差，教师结合学生实际情况采取必要的措施进行解决，最大程度的保证学生课堂学习的质量。
（二）教学起点精准
教学起点的精准性是精准教学的关键，教学的起点过高，学生就会很难接受，从而就很有可能出现“夹生饭”的情况;而若起点过低，学生的学习兴趣就会大大降低，最终出现教学时间浪费的现象。因此，在大数据支撑下，教师对教学起点的规划不再局限在多年的教学经验上，而是将学业大数据平台充分利用起来，对课前预习的反馈和基础测试情况展开在线数据分析，为教学起点规划的科学性和合理性提供保障[2]。
以“铁铜及其化合物的应用”这部分知识为例，课前，教师先让学生根据实物和铁、铜在生活中的应用，归纳铁、铜的物理及化学性质，并书写它们相应的化学方程式，学生在线提交，教师则通过对学生在线反馈情况的分析，及时发现问题所在，课堂上教师只要引导学生去分析铁和铜与其他物质反应的化学方程式、产物以及让学生从氧化还原反应的角度去思考：铁反应产物的化合价与什么因素有关？以此为教学起点，不仅在很大程度上节约了教学的时间，也可以促进学生的思维发展。在讨论后，学生就能得出“Fe、Cu一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等反应，作还原剂。铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁与弱氧化剂反应转化为亚铁的化合物，铁与强氧化剂反应转化为铁的化合物。”学生的思路被打开后，课堂重点就集中于Fe2+和Fe3+间的相互转化的问题上，教师就可以在后续采用活动探究的形式，让学生通过联想质疑、活动探究、观察思考、交流研讨等学习活动进行建构。在进行Fe2+和Fe3+之间相互转化规律的探究时，注重引导利用氧化还原反应的原理进行分析，并发展学生提出假说、设计探究方案、获取探究结论等能力，从而为良好的教学效果提供保障。 （三）教学方法精准
在化学的精准教学中，教师不仅要考虑学生应该学什么、应该从哪学以及学到什么程度的问题，还要在遵循“概率预测”原则的基础上，对教学方法展开进一步的设计，解决好“学生应该怎样学”的问题。在设计教学方法的过程中，要想到什么方法能够突破教学中的重难点知识？什么方法可以改变学生的学习认知偏差？什么方法可以促进学生化学核心素养的发展？等等。从根本上来看，精准教学方法就可以很好的回答上述问题，将以学生学习为中心充分体现出来。
例如：“苯分子的结构”的教学中，教师就可以采用问题链的教学方式，以问题链对学生进行引导，促使学生思考、观察苯分子的结构模型，然后通过科学实验对苯分子结构的数据进行验证。如：从分子的组成上来看，碳原子属于一种高度不饱和的原子结构，那么，苯分子中的碳原子是以双键和三键进行连接的吗？碳原子怎样连接才能满足碳的化合价？哪些证据可以证实苯分子的结构？（1HMR共振谱和苯在一定条件下可以和H2产生加成反应，生成环己烷）
在问题链的引导下展开学习，学生不仅能对苯分子结构的概念形成一定的理解，在学习过程中也能掌握相应的学习方法和思维形式，更好的领会学习目标。相反，如果教学这一部分内容时直接向学生说明苯分子结构要从实验中得知，在想象、模型分析以及推理的过程中，学生很难对知识点形成感性的认识，自然也就无法理解了。
（四）作业设计精准
在作业设计的精准性上主要包括两点：一种是精准到“知识点”;一种是精准到“人”。因此，在作业的设计上，教师有必要将其重视起来，纸质作业应以低中档题型为重点，让学生通过纸质作业巩固课堂重点，解决学习中的难题，强化化学学科的特质思维，这样，才能有效达成课堂目标，将“教—学—评”的一致性充分体现出来;而在电子作业上，应提前在平台上进行预设，结合不同学生的实际情况，定时推送相应知识和题型，因材施教。在此过程中，对于基础较好的学生，可以向其推送一些高水平的题目;对于基础差的学生，重点推送一些概念性、基础性的习题，巩固课堂所学。做完习题后，学生需要在线提交给老师，教师在线批改，并反馈给学生。
（五）补救措施精准
教学中的“补救”，其实就是对学生学习、解题过程中出现的思维缺陷进行补救，在此基础上展开再次教学，对学生的学习和练习进行辅导，以大数据为基础，找到学生问题的“症结”，从而展开“对症”教学。
笔者在教学中遇到了这样的题目，如：“某混合酸中含有HNO3和H2SO4，其中，100mL的混合酸含有的HNO3量的浓度为0.4mol·L-1，H2SO4量的的浓度为0.2mol·L-1。此时，向其中加入2.56g的铜粉，進行反应，反应后溶液中Cu2+物质量的浓度为多少？”基于数据反馈，全班只有10名学生回答出Cu2+物质量的浓度为0.3mol·L-1，多数学生都选择了错误的答案。对于这种情况，教师不能简单地按照题目的顺序进行教学，可以先带领学生理解这个反应的实质，再去引导学生计算混合酸溶液中的H+和NO3-物质的量浓度，然后通过Cu和稀HNO3反应的离子方程式，学生就可以顺利得出Cu2+物质的量浓度。同时，针对学生的个性化错误，教师可以通过个别辅导的方式进行解决，也可以利用学习平板录制微课推送给学生，确保补救教学有效性和针对性。
结束语
总之，以大数据为支撑的精准教学达到了人机合理分工的效果，化学教学的质量有了明显的提升。所以，在高中阶段的化学教学中，教师有必要将这种教学方法利用起来，以大数据为支撑，促进学习平板、学业大数据平台以及课堂教学的融合，确保教学目标、教学内容、教学方法、作业设计的精准化，提升化学教学的质量，为学生今后的全面发展提供支撑。
参考文献
[1]肖勇.大数据支持下的高中化学精准教学实践[J].高考，2020，（07）：95.
[2]冯幼绒.大数据技术支持下的高中化学精准教学实践研究[J].新课程（下），2019，（08）：128-129.
福建省电化教育馆教育信息技术研究2018年度课题《基于学业数据的学情诊断和教学干预研究》（立项号：FJDJ1804）研究成果。