大數(shù)據(jù)支持下的高中化學精準教學實踐

徐賓

[摘? ?要]大數(shù)據(jù)支持下的精準教學以全樣本的數(shù)據(jù)采集、多層面的數(shù)據(jù)分析為基礎，以精準化的數(shù)據(jù)應用為核心。依據(jù)大數(shù)據(jù)改善教學的三大核心要素（反饋、個性化和概率預測），結合高中化學教學，提出精準教學必須體現(xiàn)在教學目標精準、教學起點精準、教學方法精準、作業(yè)設計精準、補救措施精準等方面。

[關鍵詞]大數(shù)據(jù);精準教學;高中化學

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）17-0064-03

提高教學質量是教育永恒的主題，是一個日積月累、不斷進取的過程。對教學質量及效果進行正確的評價是提高教學質量的關鍵。在以往的高中化學教學中，除了各種考試有相關數(shù)據(jù)可供量化評價之外，教師基本上都是憑個人的經驗和感覺做出判斷的。而在大數(shù)據(jù)時代，基于學業(yè)大數(shù)據(jù)的精準教學，可以對每一節(jié)課乃至每一個教學環(huán)節(jié)中學生知識或技能的習得做出數(shù)據(jù)化的精準判斷。

一、精準教學的內涵

精準教學是由奧格登·林斯利于20世紀60年代基于著名心理學家斯金納的行為學習理論提出的教學方法，是一種通過記錄、分析學生的學習行為、學習表現(xiàn)等方面的數(shù)據(jù)及其變化，從而精準調整教學活動以補救學生學業(yè)技能不足的有效策略。它兼容各種教學策略，可對任何學科、任何學段的教學進行評估[1]。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)的記錄、儲存、計算與共享日益便利，必將激發(fā)精準教學的活力。

大數(shù)據(jù)支持下的精準教學是指基于數(shù)據(jù)決策對教學的各個環(huán)節(jié)提供有力的支持，幫助教師對學生的發(fā)展情況進行數(shù)據(jù)化的精準研判，對教學目標的設定、教學內容的整合、教學方法的選擇、教學時機的把控、教學結構的優(yōu)化、教學缺失的補救及作業(yè)試卷的編制、分層教學、個性化學習、家校配合等方面提出以數(shù)據(jù)實證為依據(jù)的更為準確的評估方法和更為合理的教學決策?？梢哉f，學業(yè)大數(shù)據(jù)使“經驗式”的教學模式變?yōu)椤盎跀?shù)據(jù)”的精準教學模式，這有利于轉變學生的學習方式，有利于教師因材施教和學生個性化學習，也有利于減少教學過程中不必要的機械重復訓練，從而減輕學生的學業(yè)負擔，提高學生學習的質量和效率。

二、大數(shù)據(jù)支持下的精準教學實踐

利用學業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，開展“大數(shù)據(jù)支持下的精準教學”研究，重點包括三個方面：一是全樣本的數(shù)據(jù)采集;二是多層面的數(shù)據(jù)分析;三是精準化的數(shù)據(jù)應用，并由此形成了環(huán)環(huán)相扣、循環(huán)遞進的大數(shù)據(jù)支持下的精準教學模型（如圖1）。

1.全樣本的數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是學情反饋的重要渠道，是日常教學工作的一個重要環(huán)節(jié)，也是精準教學的基礎。全樣本就是必須面向全體學生。只有采集了全體學生在學習過程中常態(tài)化的海量數(shù)據(jù)，才能看到學生發(fā)展進步的動態(tài)過程，才能了解學生的真實學情。

數(shù)據(jù)采集從是否“在線”的角度可以分為“線上數(shù)據(jù)采集”和“線下數(shù)據(jù)采集”兩種方式。線上數(shù)據(jù)采集主要通過數(shù)字化在線課堂教學平臺以及學習終端設備，由教師向學生智能推送有關學習任務，學生通過在線選擇、討論、搶答、拍照上傳等方式提交自己的學習成果，平臺實時記錄、反饋學生在線作業(yè)情況，生成相關學習數(shù)據(jù)。

線下數(shù)據(jù)采集主要通過記錄學生每一次作業(yè)、練習、考試的解答痕跡來實現(xiàn)。線下數(shù)據(jù)采集有兩種模式，一種是對于日常大量的作業(yè)采用“先批改后掃描”的數(shù)據(jù)采集模式，在不改變學生和教師原有的作答和批改模式的基礎上，通過高速掃描儀采集學生作答情況以及教師批改痕跡并保存至云端，教師可通過手機、電腦等終端APP隨時查看教學診斷云平臺上收集生成的學生數(shù)據(jù)，如每個學生的作業(yè)完成情況、每個題目的做錯學生名單等，學生或家長也可以通過手機、電腦等終端APP隨時查看作業(yè)反饋情況，系統(tǒng)還會自動形成個人錯題集，并給出個性化的補償學習建議;另一種是通過網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)在不改變學生原有作答模式的基礎上，對學校的大型考試采用“先掃描后批改”的方式，實現(xiàn)集中的網(wǎng)上閱卷，同步實現(xiàn)考試數(shù)據(jù)的采集分析，其缺點是改變了教師的工作方式，同時學生試卷上也沒有留下任何痕跡[2]。

2.多層面的數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是精準教學的關鍵，讓教學決策變得有據(jù)可依。多層面的數(shù)據(jù)分析就是利用學業(yè)大數(shù)據(jù)平臺對學校層面、班級層面和學生個人層面進行全面的數(shù)據(jù)分析。對學生平時的作業(yè)、練習和階段考試卷進行全樣本數(shù)據(jù)采集，分析呈現(xiàn)各班級學生近一個星期或一個月以來的知識薄弱點和高頻錯題，對考試卷的難度、信度、區(qū)分度、難易題的比例、知識點的權重、每小題的得分率，以及班級的平均分、班級各分數(shù)段的人數(shù)等進行統(tǒng)計分析，形成聯(lián)考報告、校級報告和班級報告，形成學科學情和學生學情分析報告，呈現(xiàn)成績分檔統(tǒng)計，及大幅進步生、大幅退步生、臨界生和波動生的名單以及每個題目做錯的學生的人數(shù)和名單等。有了這些數(shù)據(jù)，教師的后續(xù)教學就有了更加清晰精準的判斷：哪些內容是學生已經掌握的，哪些是學生沒有理解的，哪些還需要進一步鞏固加強;對于未達成的目標，后續(xù)的教學應做怎樣的調整，提供什么樣的學習機會，課后如何提供針對性的訓練。這些都是實施精準教學的基礎和依據(jù)。

3.精準化的數(shù)據(jù)應用

數(shù)據(jù)應用是精準教學的核心，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析都是在為數(shù)據(jù)應用做準備。大數(shù)據(jù)領域公認權威維克托·邁爾-舍恩伯格教授在《與大數(shù)據(jù)同行：學習和教育的未來》一書中提出：大數(shù)據(jù)改善學習的三大核心要素是反饋、個性化和概率預測。大數(shù)據(jù)幫助教師確定最有效的教學方式，這使得我們第一次擁有了強大的實證工具，讓我們既能了解如何教，又能了解如何學。因此，精準化的數(shù)據(jù)應用就是基于數(shù)據(jù)分析所采取的精致準確的教學措施，既包括糾錯糾偏的補救性措施，更包括具有前瞻性的對于促進學生目標達成所必需的干預性措施。教師的智慧就體現(xiàn)在預測的準確性和補救的精致性上。基于此，我們在化學教學中應特別關注以下幾個方面。

（1）教學目標精準

教學目標是學生學習所要達到的預期結果，是課時教學的出發(fā)點和歸宿，應貫穿于備課、上課、評價等各個教學環(huán)節(jié)，是檢驗教學成敗的重要依據(jù)。教學目標精準表現(xiàn)在，符合化學課程標準的總體要求，體現(xiàn)化學學科的育人價值;符合學生的現(xiàn)實水平，體現(xiàn)目標的可達成性;符合學生的認知規(guī)律，體現(xiàn)教學的科學性、人文性和藝術性?？梢哉f，大數(shù)據(jù)支持下的化學精準教學，教學目標越明確、具體、可檢測，教學的精準度就越高，教學效果就越好。

例如，《氣體摩爾體積》一課的認知目標可設置為：通過對相同條件下不同物質的體積的探究，從微觀上了解決定物質體積的內在因素，從宏觀上了解決定氣體體積的外在因素;知道氣體摩爾體積的含義，記住標準狀況下的氣體摩爾體積;能進行標準狀況下氣體體積和物質的量、粒子數(shù)目之間的換算。在這樣的目標指引下，為了檢驗學生課堂學習的效果，教師可編制一組檢測題，通過Pad向學生智能推送，讓學生在規(guī)定時間內完成并提交答案，同時結合學生答題的正確率和速度，即時診斷學生課堂學習的效果，并采取必要的措施及時糾正學生認識上的偏差和錯誤，提高學生課堂學習的質量。

（2）教學起點精準

教學起點精準對教學的重要意義毋庸置疑。起點過高，學生接受不了，容易造成“夾生飯”;起點過低，大多數(shù)學生不感興趣，造成教學時間的浪費。大數(shù)據(jù)支持下的精準教學，教學起點的選擇可以不完全依賴于經驗，而是通過學業(yè)大數(shù)據(jù)平臺對課前預習反饋、基礎測試等環(huán)節(jié)進行在線數(shù)據(jù)分析，從而使教學起點的選擇更加科學合理。

例如，《金屬礦物的開發(fā)利用》一課，課前布置學生寫出自己熟悉的制取金屬的有關化學方程式，課堂伊始在線提交。從在線反饋的情況來看，學生對初中學過的金屬置換反應、C（CO或H2）還原CuO、CO還原Fe2O3的化學方程式都比較熟悉，所以筆者放棄了原先準備的以“濕法煉銅”為教學起點的選擇，把準備用來做課堂小結的“金屬冶煉的原理”提前，并引導學生思考“結合書寫的化學方程式，分析金屬從化合態(tài)轉變?yōu)橛坞x態(tài)是被氧化還是被還原”。學生都知道“是被還原”，筆者接著追問：“化合態(tài)的金屬原子（離子）被還原，它得到的電子從哪兒來？”以此作為教學的起點，既可以節(jié)約教學時間，又可以激發(fā)學生的思維。學生經過討論，認為還原劑可以提供電子，金屬化合物中的其他原子（離子）也可以提供電子。學生的思路被打開，教學順利進行。

（3）教學方法精準

精準教學不但要求教師精心考慮學生“學什么？（教學內容）從哪兒開始學？（教學起點）學到什么程度？（教學目標）”的問題，還要根據(jù)“概率預測”原則，精心設計教學方法，即“怎么學？”的問題。什么方法能幫助學生突破學習難點？什么方法能糾正學生認識上的偏差？什么方法能發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)？什么方法能促進學生學習目標的達成？等等?？傊?，精準的教學方法是體現(xiàn)“以學習為中心”的方法。

例如，在“苯分子的結構”教學中，用問題鏈引導學生發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學生去思考、想象、觀察苯分子結構模型，并以科學實驗獲得的數(shù)據(jù)為證：從苯的分子組成看，碳原子處于高度不飽和狀態(tài)，苯分子中碳原子是以雙鍵、三鍵連接的嗎？（ 通過實驗證明答案是否定的）苯分子中碳原子如何連接才能使碳的化合價得到滿足？（凱庫勒對苯分子結構的想象，模型展示苯分子的結構）哪些證據(jù)可以證實苯分子的結構？（1HMR 共振譜以及苯在一定條件下可以和H2發(fā)生加成反應生成環(huán)己烷）

在這一學習過程中，學生不僅能建立起苯分子結構的概念，也能領悟到學習過程所運用的學習方法和思維形式，更能完整地領會學習的目標。反之，如果在學習苯的結構之前，直接向學生說明認識苯的結構要從實驗獲得證據(jù)，通過想象、運用模型做分析、推理，由于學生缺乏感性認識，所以就算他們聽了（看了）也難以理解[3]。

（4）作業(yè)設計精準

作業(yè)設計精準包括精準到“知識點”和精準到“人”。課后作業(yè)通常包括兩類，一類是面向全體學生的“紙質作業(yè)”，另一類是適合學生個性化學習需要的“電子作業(yè)”。紙質作業(yè)上標有掃描定位點，以低中檔題為主，旨在鞏固課堂學習的重點、消解學習的難點、強化化學學科的特質思維，進一步促進學生課堂學習目標的達成，體現(xiàn)“教—學—評”的一致性。電子作業(yè)則是通過平臺進行預設，選擇好推送的對象定時推送，充分體現(xiàn)了因材施教和個性化學習。電子作業(yè)分為兩類：一類是向基礎較好的學生推送較高要求的習題，另一類是向基礎較差的學生推送其近期的糾錯題。每一類電子作業(yè)的題量控制在1～3題，學生在線提交，教師在線批閱，結果在線反饋。

（5）補救措施精準

針對學生學習過程中出現(xiàn)的錯誤進行訂正以及學生答題時的思維缺陷進行補救，其實是“再次教學”，具有學習輔導的性質，但它并非簡單地重復教學，而是基于大數(shù)據(jù)的分析，找到問題背后的“結癥”所在而采取的對癥下藥的補救性教學活動。

例如，某次作業(yè)中出現(xiàn)了這樣一道題：

在某100 mL混合酸中，HNO3的物質的量濃度為0.4 mol/L，H2SO4的物質的量濃度為0.2 mol/L。向其中加入2.56 g銅粉，微熱，待充分反應后，溶液中Cu2+的物質的量濃度為（）。

A. 0.15 mol/LB. 0.3 mol/L

C. 0.225 mol/LD. 無法計算

全班54名學生中只有11人選擇了正確答案B，竟有38人誤選了答案A，而這正是命題者為了考查“根據(jù)離子方程式計算”而巧妙設計的“陷阱”。講評時，教師沒有就題講題，而是先請學生計算混合酸液中H+和NO3-的物質的量濃度，再寫出Cu與稀HNO3反應的離子方程式。有了這樣的鋪墊，學生恍然大悟。原來不能簡單地認為Cu與稀H2SO4不反應，而應將稀H2SO4中的H+理解為整個混合酸液所共有。

無論是新授課還是習題講評課，對于學生的共性錯誤，教師應找準學生認識的模糊處、易混處，重新進行教學設計，改變原來的授課方式，引導學生換一個視角去思考問題、認識問題，增加學生的新鮮感。當然，對于學生高頻錯誤點，教師要集中“火力”深刻剖析;對于新穎性、思考性強的題目要重點講解，同時還要引導學生舉一反三、觸類旁通，增強補救教學的深度和厚度;對于學生個性化的錯誤，教師可以采用個別輔導的方式解決，也可以用Pad錄制簡單實用的微課推送給學生，以增強補救性教學的針對性和實效性。

總之，有效利用大數(shù)據(jù)，達到了人機合理分工、功能優(yōu)勢兼收的目的，教學質量明顯提升。2017年，我校成功入選“教育部基礎教育信息化應用典型案例名單”。我們還將繼續(xù)推進Pad、學業(yè)大數(shù)據(jù)平臺和課堂教學的融合，讓信息技術與課堂教學的科學性、藝術性和人文性交相輝映，進一步提升學生的學業(yè)質量，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 祝智庭，彭紅超.信息技術支持的高效知識教學：激發(fā)精準教學的活力[J].中國電化教育，2016（1）：18-25.

[2]? 林厚從.基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學[J].上海教育科研，2017（2）：63-67.

[3]? 王云生.發(fā)揮課時教學目標的教學導向作用[J].化學教學，2017（9）：9-12.

（責任編輯 羅? ?艷）