大数据技术下基于精准预习的高中物理精准教学探讨
——以“向心加速度”为例

祝令健 沈旭东

(浙江省吴兴高级中学 浙江 湖州 313000)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》提出 “……培养和发展学生的自主学习能力.通过多样化的教学方式，利用现代信息技术，引导学生理解物理学的本质……”[1]，新课标不但对学生的自主学习能力提出了要求，而且还提到应该发挥现代信息技术的优势，对教学活动起到一定的推动作用.

浙江省教育厅在《浙江省教育事业发展“十三五”规划》中提出，要坚持“技术支撑和引领教育现代化”的理念，促进信息技术与教育教学的深度融合，推动教育变革和创新.

浙江省教研室决定成立中小学大数据研究联盟，2018年11月，我校与新华书店和科大讯飞合作，引进智慧课堂系统，全面实施平板教学.

1 精准预习及其必要性

课前预习一般是指在教师讲授新课之前，学生对所要讲授的内容做一个预先的学习准备，以取得更好的课堂学习效果.精准预习，是相对于传统的无指导的预习形式而言的，它是一种在教师指导下的高效预习形式.精准预习相比于传统预习更有针对性，反馈更精准、快速，对学生学习能力的提高及课堂教学的指导意义更大.精准预习有3个主要特征：预习内容的精准性、预习检测的精准性和预习反馈的及时精准性.

大数据下的精准预习可以解决传统预习缺乏检测监督机制的问题，使得学生的预习情况在教师面前一目了然，使教师对学生自学能力的提高有了一个有力的抓手.大数据下的精准预习可以解决学生预习盲目性的问题.传统的预习往往是学生简单地阅读教材，学生阅读教材时也是走马观花，毫无思考的过程.在大数据下的精准预习，教师已经提前给学生设置好了预习内容的学习目标，推送了相关的学习资料及检测练习，使得学生的预习能有的放矢.

2 大数据技术支持下精准预习的实施流程

精准预习主要有制作学习目标，根据学习目标制作素材，向学生分享、推送素材、学生预习并提交反馈，教师依据反馈，进行精准教学几个步骤.基于精准预习的内容、检测和反馈几个方面，设计了精准预习的实施方案，并作出精准预习操作流程，如图1所示.

2.1 精准预习素材的制作及推送

预习内容的精准性要求教师依据教辅教材将教学内容进行系统梳理.再依据学情制定出详细可操作的学习目标，给学生预习提供精准的方向.首先制定学习目标，教师首先查看课程标准、学科指导意见、教辅教材及学情梳理得出本节主要的学习目标.在学习目标的指引下，教师收集制作适合学生自学的学习素材，如PPT、微课、图片、视频、动画等资源和学习目标一起通过平板班级空间发布分享给学生，给学生提供足够的学习条件，以供学生预习时选择使用.这样，可以避免学生预习的盲目性，让学生的预习具有一定的针对性.以“向心加速度”这节课为例，针对学习目标，制作了适合学生学习的PPT、一个推导向心加速度表达式的微课以及参考笔记，如图2所示.

图2 班级空间分享资源操作截图

在精准的制定学习目标及给学生推送相关学习资源的基础上，要有针对性地对学生的预习进行检测，题目与学习目标的针对性越强越好.所选择发送的题目根据课型而定，如概念、规律及物理学史的新课预习检测以选择题为主.

如“向心加速度”一节，设置了5个学习目标，针对这5个学习目标和推送的学习资源，设置了7个不同难度层次的选择题和一个简答题.向心加速度的方向和大小是本节课的核心内容，所以针对学习目标③和目标④各设置了两道不同层次的题目.如，针对目标③，设置了难度不同的3和4两题，而针对目标④，设置了难度不同的5和6两题.

2.2 精准预习的反馈

大数据技术的优势之一就是精准快速，学生在预习完相应的内容之后，在作业平台中完成检测并提交，系统会自动处理学生提交的数据.教师端能实时显示学生作业的提交情况及已经提交学生的作业情况，能马上得到学生预习情况的反馈.

如按时提交的人数、迟提交的人数和未提交的人数，以及优秀、良好、及格的人数都可以实时显示出来.学生本节预习检测的整体掌握情况，优秀率、良好率、及格率与不及格率都可以直观地显示出来.还可以查看学生对知识掌握的详情，每道题目都可以查看得分率情况，如图3所示.

图3 学生预习检测各题得分率情况截图

通过反馈可以看出，学生通过预习可以较好掌握的题目有第2题、第5题和第6题.第1题、第3题和第4题学生不能通过预习很好的掌握.针对错误较多的题目，如第4题，将这个题目点开，可以看到学生的错误主要集中在选项A和选项D上.这样，对学生预习情况的分析更为具体和精准.如图4所示.

图4 选择题4答题情况截图

这种反馈不仅让教师及时获得班级学生关于某个问题的大致掌握情况，而且可以分析出学生对此问题的错误思维主要集中在哪些方向.以大数据为技术支持的学生预习，就给教师留有足够的时间根据学生预习的情况进行精准备课和课堂准备.真正做到让课堂教学有的放矢.

3 基于精准预习的精准课堂教学

精准教学是一个系统，不是教学过程中一个动作.精准预习的实施，是实现课堂精准教学的前提，是精准教学系统的一部分，没有精准预习的精准教学是不完整的精准教学.同时，精准预习也不是目的，是为精准教学服务的.整个精准教学的实施过程，大致可以分为课前、课中和课后3个过程.大数据技术下基于精准预习，笔者设计了精准教学实施流程，如图5所示.

图5 精准教学实施流程图

课前：有了精准预习的数据，根据学生预习检测的反馈情况，教师对学生通过预习能够基本掌握的知识点和内容及不能掌握的知识点和内容有了一个比较清楚细致的了解.依据预习反馈情况，教师适时调整学习目标及学习重难点.针对新调整的学习目标及学习重难点，准备相应的教学资源及课堂练习，并对教学活动进行设计.

课中：根据教学设计，展开教学活动，针对一个知识点或讲授或演示.及时对相应知识点进行课堂练习，通过大数据及时反馈，如果正确率比较高，只是极个别学生做错，那么就可以进行下一个知识点学习.如果正确率不高或者本知识点是本节的重难点，则需要换一个角度再进行讲授或演示，直到课堂练习的正确率相对较高.

课后：教师根据学生预习反馈及课堂的练习反馈布置有针对性的课后作业.然后根据作业反馈及课堂教学反馈再结合预习反馈，有针对性地对学生进行个别辅导.

如“向心加速度”一节，根据学生的预习反馈情况，学习目标由原来的5个调整为3个，并且将课堂教学的重点确定为“对向心加速度意义的理解”及“向心加速度表达式的理解与应用”.

根据教学设计完成向心加速度物理意义的教学之后，向学生推送一道习题进行课堂互动.学生提交的情况可以在屏幕上实时显示出来，如图6所示.

图6 课堂上学生实时提交情况截图

当提交人数达到一定要求之后，教师可以点击“打开报告”，查看学生答题的正确率及详细情况.点开“打开报告”详情如图7所示.从学生答题的情况可以看出，个别学生对向心加速度的物理意义及相关问题掌握还不是很牢固，需要进一步讲解及巩固.另外，课后还可以回头查看“课堂实录”，对个别做错的学生或者是没有进行及时提交的学生，课后可以进行个别交流.教师从另外一个角度重新对此知识点进行讲解之后，又给出第二个针对此知识点的题目.学生提交之后正确率达到了92%.说明学生对向心加速度的物理意义问题已经有了进一步的理解和掌握.如图8所示.

图7 第1题学生解题情况结果反馈截图

图8 第2题学生解题情况结果反馈截图

通过第2题的答题情况可以看出，学生对向心加速度已经掌握牢固，课后就不需要对类似题型进行练习.只需要课后对3位错误的学生进行个别辅导即可.所以，大数据下的精准课堂教学对课后作业的布置也具有重要的指导意义，避免了学生大量精力的浪费.

智慧课堂系统，不单单是对选择题的反馈及时快速，还可以对计算题进行及时的点评，让学生及时了解到自己的解题过程中存在的问题.如，在向心加速度这节课中，教师在对学生知识掌握情况进行检测时，用了一个计算题跟学生进行互动.发布时教师选择让学生拍照提交，学生解答完毕，进行拍照提交后，教师可以带领学生一起查看学生们的答题情况，并且可以及时对答题情况进行点评，如图9所示.

图9 计算题学生解题情况教师及时讲解点评截图

通过这样的点评，让学生能及时清楚在解题方面的问题，包括知识掌握的问题和解题规范的问题，都可以在课堂上达到直观清晰的掌握.

向心加速度这节是承前启后的一节，向心加速度是学生较难理解和掌握的概念.但是经过基于精准预习的精准教学之后，学生对相关的概念和内容有了较为准确的掌握.学生也普遍反映，这样的教学过程，使得学习过程更为具体和清晰，哪些知识已经掌握、哪些还没有掌握清楚都一目了然，也知道课后应该朝着哪些方向努力，使得学习更加积极主动.

4 小结

教学的过程包括预习、课堂教学、课后作业与辅导几个过程.精准预习是实现精准教学的前提，没有精准预习就不能实现教师对学情的精准把握，就无法精准确定课堂教学目标及教学重难点.基于精准预习的课堂教学才能实现真正的精准教学.

精准的课堂教学情况的反馈又为学生课后作业的布置提供了重要依据，仅需要布置学生勉强知道但是掌握不是很牢固的知识点，这样做可以使学生在有限的时间内尽量做到学习效率的提高.如果教师精力允许，在布置作业时还可以针对不同情况的学生布置更有针对性的作业，实现精准的作业布置，进一步提升教学的效率.另外，教师在一节课及相关作业都已经完成的情况下，可以再次翻查学生预习情况反馈、课堂教学过程中课堂练习的反馈数据及课后作业的反馈数据，这就可以精准地圈定课后辅导对象并进行精准课后辅导.

综上所述，大数据技术支持下的精准预习可以及时反馈学生的预习情况，使教师及时准确地把握学生在预习、课堂及作业的情况，对学生的学习实现精准监控与指导，不再对学生的学习情况停留在凭经验的估计和猜测.