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大数据助推化学课堂精准教学的实证研究

发表时间：2021/9/3 来源：《中小学教育》2021年8月1期作者：钟鸣刘该生苏黔

[导读]

钟鸣刘该生苏黔四川省宜宾市第三中学校四川宜宾 644000
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）8-033-01

        四川省新课改即将实施，教材和教学模式将会有大的变革，更加注重学科核心素养的渗透和学生综合素质的培养。但我校每期举行的教师测评和教学处的督导听课，都反应出部分教师存在不足的教学现象：如教学思想、教学理念依然较落后；教师一味争课时，甚至利用晚自习讲课，每节课实施满堂灌，课堂效率不高，依靠题海战术提高学生成绩；没有深入研究新课标和教材；备课不充分，甚至延用几年或十多年前的教案，利用经验主义进行上课；教学目标﹑教学重难点不明确，平铺直叙，枯燥乏味，不能很好调动学生学习积极性；教学结构不合理，教学模式陈旧，不符合新课改的要求，以讲为主现象依然较严重，不注重生成性的教学；强调接受式学习，而学生自主学习、交流合作学习、探究发现式学习体现较差；教师教学反思流于形式；教师教学研究氛围不浓，形式方法单一，研究的深度不够，研究的督查不到位。学生学习兴趣不大，学习能力不强，不善动手、动脑，批判性思维弱，创新意识差。
        大数据和大数据分析应用于课堂教学，最大的影响是它有能力去关注每一个学生的微观表现。传统教学方式下我们获得的数据有两个显著的特点：一是宏观整体性的，即通过检测分析、问卷调查等方式获得学生整体的学业水平，身体发育与体质状况，社会性情绪及适应性发展等。第二是经验感知性的，即教师根据多年的教学经验和日常的观察给出对学生的大概评价。运用大数据技术，不仅可以获得一个学生在一节40分钟的课堂中所产生的全息数据，而且可以对这个学生在课堂学习过程中的各种行为表现，情绪态度等进行全方位分析，得出学生学业的优缺点和对待学业的态度等。如果大数据和大数据分析能广泛地运用于课堂教学，那么我们在课堂中进行针对性教学就有了可能。大数据深入课堂，优化课堂教学，从而进行教学实施。具体措施与方案如下：
        1.课前实施方案和策略。
        我校教师通过互联网教学平台向学生推送自主学习资料（学案、实验等视频、微观的三维动画、微课）（如果是传统课堂这些丰富的资源让学生课前自主学习根本不可能，而且无纸质化大大节约资源），特别强调的是对于微课：可以自己制作——常用方法有平板，微课录制软件：Screencast （屏幕演员），Camtasia Studio （ CS 、喀秋沙），屏幕录像专家，IPAD/手机录微课，也可以网上下载或者引用东辰和洪雅好的资源或者我校购买的金太阳网站，还有宜宾市教体局已经开发的资源库），然后学生完成自我学习检测试题，学生将完成情况反馈给教师，教师对于客观题进行一键批改，从而快速地对学生自我学习完成情况数据（以报表的形式呈现）进行分析，学生拍照提交预习笔记(教师可以及时掌握学生预习效果，对于成绩的提升提供了保障),找出学生学习的难点，针对性地备好课，这充分体现了备课必须备学生，有效地做到因材施教。
        从报表上我们清楚地知道了每个题的错误率，是哪位学生做错了，错在什么地方，正确率达到多少，一般正确率达到90﹪就可以单独辅导。这比手工统计更为准确，针对性更强。对于学生作业收交情况也可以很好地把握。这给教师节约出大量批改作业的时间，让教师能投入更多精力去设计好教学。在课堂评讲习题时，教师也不必逢题必讲，根据大数据找出学生知识掌握薄弱环节重点讲解。特别是在对学生进行学习指导时，根据数据报表能轻易地发现学生知识的漏洞，可以根据该同学的学习漏洞设计出个性化的指导练习。
        对比：过去的教学中，教师要掌握学生的学习情况。每天要收一百来本作业，教师认真批改，为了在评讲时能针对性更强，对于错误率较高的题，往往一个一个登记，费时费力。但采用了极客教学平台进行作业批改后，它的大数据报表的生成极大的方便了我们工作。
        2.课中实施方案和策略。
        ①检查预习结果：学生拍照提交预习笔记(提升预习效果，提升成绩)；②睿易课堂辅助传统课堂：结合PPT进行新课讲解，可以在平板上直接书写化学方程式并勾画重点、然后播放实验视频，可以随时暂停，并用笔强调勾画实验重点，实时同屏、广播教师屏幕，学生对知识点的掌握就更形象深刻，这是与学生心与心的交流。教师立即用平板推送练习题给学生，让学生根据所讲解的内容在平板上完成，每个学生的答案广播到大屏幕上，而且设置时间，从而提升了孩子学习兴趣，并潜意识地养成你追我赶的良好学风。老师可以站在讲台上就能看到全班学生的答题情况，对每一位学生的答题情况可以细致地了解他的问题所在，通过投影可以把学生的典型错误列出来进行全班的详细讲解，或者教师可以根据不同学生完成情况指定学生现场在平板上进行分析说出自己的解题思路并投影到大屏幕上，这样不需老师苦口婆心的讲解，学生之间进行讨论反而对知识点的掌握还比较牢靠。以此达到及时发现问题和解决问题。如果是普遍性的问题还可以在讲解后，立即进行补充练习。从而优化了教学过程，提高了教学质量。对比传统课堂：教师通常是在教室内不停走动，这个学生看看，那个学生看看，即便这样也不能仔细地了解每个学生的答题情况，对学生整体的答题情况不能很好把握。③课堂检测：讲完一个知识点，为了及时检测和反馈学生上课效率，老师可以立即推送一个客观题，设置时间和答案，通过报表马上就可以知晓全班同学正确率，然后老师再决定是否要评讲此道题，而主观题同样可以让学生在平板上进行解答并通过广播共享解题思路，从而提高学生兴趣，教师全面掌握学情进而针对性教学，提升学生成绩；④课堂讲解作业中错误率高的知识点时, 引导学生做云笔记(笔记分类永久保存，针对性复习错题汇总，难点逐个突破，提升成绩)。并且极客教学平台支持了较多的软件格式，那意味着教师有更多的教学手段来辅助教学。如：在讲到化学实验时，我往往是实验视频与动手实验相结合进行。因为有的化学实验的现象不明显、药品的毒性较强或耗时太长，对于一个化学这个实验学科又不可能不给学生做实验。我们通过事先录制好的实验视频，可以更加清晰地看到实验现象，也可以避免了有毒物质对学生的侵害，同时也节约了时间。还可以借助“仿真实验”的软件，进行实验教学。
        3.为了使化学课堂更加生动有效（如：让比较抽象的有机物空间结构和晶体结构更加形象化），配套的教学工具软件还有 ChemSketch 、ChemOffice、ChemWindow、FLASH等化学专业软件。以下是此软件用于化学教学具体介绍：
        I.Chemsketch Win10 是一款可以运行win10中的化学方程式绘图软件。

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通过该软件，我们可以绘制各种各样的化学分子结构图、原子结构图、相关化学实验的公式以及分子表达式等，可以根据自己的需要进行图形创建，模拟分析、研究实验等，软件提供了多种绘图工具，也能够满足各种化学场合的实验分析要求；我们可以自己设计图像使教材上的知识更加容易理解，编辑化学方程式更加方便，便于我们出题和制作精美的PPT！
        II.ChemOffice包括：
        1.ChemDraw，我们可以利用此软件绘制化学结构、反应式,进行数据库查询，同时方便地从结构式生成化学名称并预测化合物的理化性质及光谱数据。2.ChemDraw for Excel，在 Excel 中增添了化学结构插件，并可以使用 Excel 对化合物信息进行分析、排序和组织，进一步对化合物数据进行管理以及研究构效关系，对于我们教师查找资料更加方便，针对目前全国卷题型的创新性更加有效。3.Chem3D，提供 3D 分子模拟图形，我们可通过研究化合物的三维结构来预测化合物属性和特异性。4.ChemFinder，桌面版的化学信息管理软件。ChemOffice可高效智能地管理化合物、反应式、材料及其相关的数据和属性，帮助我们提高工作效率并作出更明智的决策。
        III.Chem windows软件是化学绘图类软件,主要用于分子结构式的绘制，对于我们中学阶段有机化学的教学更加有效，学生能更直观的理解有机物的结构。ChemWindow 的操作绝大部分由鼠标便可完成，基本使用方法借助Help亦可较快学会。Chem Windows不但可以画二维分子结构，还提供了模拟三维分子结构的工具。在中文Windows环境可直接输入汉字，所画分子结构式可通过剪贴，放入Word等for Windows软件编辑的文件中，还可利用其提供的程序转换为其它多种图形格式的文件，为其它应用软件调用，如转换为EPS文件。
        IV. Flash动画（学生非常感兴趣）设计的三大基本功能是整个Flash动画设计知识体系中最重要、也是最基础的，包括：绘图和编辑图形、补间动画和遮罩。补间动画是整个Flash动画设计的核心，也是Flash动画的最大优点，它有动画补间和形状补间两种形式；我们学习Flash动画设计，最主要的就是学习“补间动画”设计。如：我们有些晶体结构的旋转，就可以利用此软件进行制作。
        4.课后实施方案和策略。
        ①系统推送课后作业，一键批改、平板批改，从而节省老师时间、掌握全班学情、针对性教学、提升成绩，及时反馈学生答题情况，统计客观题正确率，然后确定是全班讲解还是单独辅导，并且老师可以及时知道学生上交作业情况；对于客观题，教师可以进行拆分然后再推送给学生，学生答题完毕马上能够知晓此题的详解，这样可以加强学生自主学习能力；②在线答疑解答学生疑惑，从而节省老师答疑时间，提高答疑效率，解决更多孩子问题，提升孩子成绩，这个功能的开发避免原来很内向的学生不敢问老师的问题，从而通过在线答疑可以个性化辅导；而且可以通过平板与学生进行文字或者语音的交流；这项功能在寒暑假对学生进行指导特别有用。③微课解决共性问题，从而节省上课时间，问题批量解决，孩子碎片化学习，提升孩子成绩；如果课外补充练习，老师没有时间评讲，可以利用平板录制微课或者将详解答案发送给学生；④系统推送学习资源，从而节省打印时间和成本，提升孩子们知识面，提升成绩，老师可以把上节课的课件推送给学生进行自主学习，避免学生上课时一味地做笔记，而不认真听课；⑤每堂课的课堂实录及时上传给了学生，学生可以根据上课接收情况选择性地再进行学习。并且还可以通过极客教学平台收集学生课后作业的完成数据，找出学生依然未能解决的学习重难点，再次针对未掌握的知识点进行专题讲座或专题训练。极客平台能限定学生完成作业时间，这样也避免了学生学习拖沓；⑥.学生自我复习时，学生可以通过极客教学平台收集到的数据分析自己学习的薄弱点。极客教学平台对学生每次作业和考试的错误进行了统计，标明错误知识点，学生从错误知识点的错误率可以轻松地找到学习薄弱点，再复习时将不再是处处撒网，而是瞄准下网。
        5.考试统计和分析。宜宾市三中网络阅卷系统，能对踩线生的每次考试试题的每个小题进行数据分析统计，了解每个考生的小题分，让教师和学生知道哪个题有错误，错在哪个选项。而且通过大数据班级之间可以找到差距，细化到该班学生整体知识点薄弱的地方。通过对考试的数据分析，能更好发现踩线生存在的问题，以帮助教师更好的指导学生从而对症下药，以及提升踩线生的应试能力。
        总之，实施“大数据进行课堂教学的实证研究统计学分析”之后，教师不再是单纯负责课堂授课，而是成为整个教学活动的引导者和设计者。网络平台的运作、大数据的应用﹑“微课”资源的设计、教学路线的安排都有赖于教师的能力和水平，因此在整个教学改革中，教师已经成为了主体，教师的教学模式直接影响课程的质量以及课堂改革的成功。新的教学模式需要化学教师从传统教学方式中走出来，利用现代化的微资源引导教学。在这种前所未有的改革中，师资队伍的培养是关键，在课程开展中还要注重意见的收集，及时调整并优化教学方案真正让学生受益。
        回想过去教法变革的工作，回想自己走过的艰辛历程，课程改革不断的变换，我徘徊过、动摇过，甚至想放弃过。尽管起早贪黑忘我的工作，尽管使出浑身解数，然而却不能唤起学困生的共鸣，还是“推推动动，不推不动，更有甚者是推也不动”。教育有法，但无定法。教学是一门艺术，艺术就允许加工和创造。学困生的转化工作没有什么固定模式，在实践中不断去接近他们，改变我们的教法，引发他们对化学产生强烈的兴趣，通过不断回放视频慢慢掌握复杂的化学知识，抽象的知识更加直观形象，致使我们必须采用“微课和翻转课堂”﹑“大数据应用于课堂”和“大数据统计分析化学踩线生情况进行针对性教学”。我们只有从学校实际出发，立足校情, 领会成功教育理念，贯通成功教育思想，才有可能让学困生在激励中成才、让教师在激励中成长、让学校在困境中成功。
参考文献：
[1]刘知新，化学教学论，高等教育出版社，2001.8
[2]唐柏林，心理咨询学，四川师范学院出版，1999.5
[3] 胡小勇. 微课制作方法与技术.华南师范大学出版社.2013
[4]张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析.中国远程教育，2013（10）：59-64.
[5] 王芳.翻转课堂，未来课堂教学模式.中小学电教，2013（3）：20-21.
[6]林崇德, 学校心理学, 人民教育出版社
课题：全国教育科学“十三五”规划教育部规划课题“大数据背景下实施精准教学的实践研究”（课题批准号FHB70588）的子课题“大数据在学校化学学科精准教学指导的应用研究”（子课题批准号JKPT20192051）研究成果。