掌握學習理論指導下大數據輔助高中物理教學研究*

余江濤

(無錫市立人高級中學 江蘇 無錫 214000)

1 引言

掌握學習理論是在人人都能學好的預設下，以集體教學為主，個別教學為輔，動態(tài)調整影響學習的相關變量，讓大多數人都能掌握的教學策略.

當下，大數據在我國教育行業(yè)的使用多以精準教學為主，往往缺少系統(tǒng)化、多元化的教育理論的指導，從而陷入重技術手段輕教學理論的誤區(qū).掌握學習理論指導下的大數據輔助課堂教學不僅彌補了掌握學習理論操作缺陷而且使得大數據的使用更加切實有效.本文以掌握學習理論為指導,以“萬有引力與航天”單元復習為例,運用大數據輔助進行教學實踐嘗試.

2 教學過程實施

2.1 學情分析

學生學習過程中往往存在以下困難:在生活經驗上，天體運動對于學生生活來說相距較遠，概念較為抽象，學生缺乏經歷.在物理模型的建立上，萬有引力與圓周運動結合后的公式花樣繁多，學生很難追根溯源，往往張冠李戴.在解題中往往題目新穎，題意復雜，學生很難提煉有效的信息，加上空間想象能力和地理知識的缺乏，學生往往產生畏難情緒，缺乏信心.

2.2 制訂教學目標

分層制訂指向全體學生的教學目標，設置掌握的標準.筆者以“萬有引力與航天”單元目標為例.

掌握性目標:

(1)了解人類探索宇宙、發(fā)現科學規(guī)律的探究歷程.

(2)掌握開普勒行星運動三大定律的內容.

(3)掌握萬有引力定律的內容及適用條件.

(4)掌握萬有引力定律應用的兩類基本模型.

(5)掌握近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點.

(6)掌握3個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度.

(7)了解經典力學發(fā)展歷程以及局限性.

提高性目標:

(1)能體會科學規(guī)律發(fā)現過程，理清力學知識的邏輯關系.

(2)深入理解兩個基本原理，掌握圓周運動與天體運動的聯系以及區(qū)別.

(3)會運用動力學方程分析衛(wèi)星變軌問題.

(4)會運用動力學方程分析雙星以及多星系統(tǒng)及追及問題.

2.3 課堂教學

聯系實際，立足掌握性教學目標，創(chuàng)設合適學生的教學情境，引導學生理清新舊知識之間的邏輯聯系，親歷概念、規(guī)律的生成過程，鍛煉學生的思維能力，提升物理學科的核心素養(yǎng).

筆者以“萬有引力與航天”單元復習為例，創(chuàng)設嫦娥五號奔月情境，把書本的宇宙速度、環(huán)繞模型、衛(wèi)星變軌等知識點串聯起來，降解細化思維要求，階梯化設置問題串，面向全體學生，激發(fā)學生主動生成.

在衛(wèi)星發(fā)射階段設置這樣的問題：

(1)什么是人造衛(wèi)星？

(2)近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星有何區(qū)別？

(3)嫦娥五號的發(fā)射速度有什么要求？

在繞月運行階段設置這樣的問題：

(1)嫦娥五號繞月球作什么運動？

(2)誰提供的向心力？

(3)軌道半徑不同的衛(wèi)星，如何比較角速度、線速度、周期、向心加速度大小

在變軌過程階段設置這樣的問題：

(1)如圖1所示,衛(wèi)星在Q點如何從軌道1變化到軌道2？

圖1 衛(wèi)星變軌圖

(2)從軌道2變化到軌道3,衛(wèi)星在P點速度如何變化?

(3)軌道1與軌道2上的重合的Q點，軌道2與軌道3上重合的P點各自的速度、加速度的大小關系?

(4)要使嫦娥四號落到月球表面,應該如何變軌?

課堂教學緊緊圍繞掌握性教學目標的達成，對于后進生以“扶”為主，帶領學習，對于基礎一般的學生以“導”為主，主要指導學習方法和技巧，對于基礎較好的學生，則以“放”為主，主要培養(yǎng)學生的自學能力.

課后，以分組調查報告的形式完成對嫦娥五號的奔月采樣過程的重點技術分析.通過我們身邊的航天事跡讓“萬有引力與航天”知識走近生活，感受科技的發(fā)展，提升民族自豪感.

2.4 運用大數據精準反饋、矯正

以課堂教學為第一層反饋,例如在“行星的運動”這節(jié)新課，設置開普勒行星運動三大定律的內容為掌握性目標，編制針對性課時作業(yè)，設置85%準確率為掌握標準.運用大數據及時反饋(如表1)，對于沒掌握的學生及時矯正后給予同類型同難度材料作為二次作業(yè).已掌握的學生則給予個性化拓展性學習.

表1 課時作業(yè)反饋表

以單元測試為第二層反饋,未掌握的學生給予補救性材料學習，與傳統(tǒng)教學不同之處在于直至大多數學生達到掌握的標準后再進行新一輪知識的學習.以往的教學實踐往往拖慢教學進度，這也是掌握學習理論實踐費時費力的原因，大數據工具的出現則改變了現狀，教師可以通過線上、線下視頻統(tǒng)一或者個別矯正，方法靈活多樣，不過多占用課時，提高矯正效率.與傳統(tǒng)教學相比，掌握學習把集體教學和學生個體需求結合起來，橫向、縱向采集學生數據，動態(tài)生成學生學習記錄檔案，制定矯正手段，給予學生多次機會，關注學生的長期發(fā)展，有助于學生的終生學習.

3 成效與反思

3.1 成效

以江蘇省無錫市立人高中高二四個平行理科班為研究對象，高二(4)、高二(6)選為實驗班級，進行以掌握學習為指導，大數據工具為輔助教學.表2為2021年第一學期物理期中考試數據.在形成性測試作為第三次反饋矯正后,通過大數據知識點反饋顯示：實驗班的學生成績相比常規(guī)班的學生有優(yōu)勢.對基本知識點的掌握進行橫向對比差異明顯.通過問卷調查反饋：學生對于基本知識點的理解相比之前較為清晰.筆者樂觀認為，對于高一物理新課教學以及高二合格性考試，采用這樣的方法對夯實學生基礎，提高通過率有良好的效果.

表2 班級得分明細表

3.2 反思

(1)掌握學習理論體現了一種樂觀主義教學思想，它提供了一套操作程序，但是掌握學習的精髓在于要求教師要立足時代特點，創(chuàng)設情境，充分激發(fā)學生學習內驅力.教師為了“掌握”而教，學生為了“掌握”而學.輔以教育大數據作為載體工具便于動態(tài)監(jiān)控、反饋、矯正學習，讓大多數人達到掌握水平，提升學科核心素養(yǎng).

(2)我國對于掌握學習理論的研究應用性成果少，究其原因是由于教育理論產生的時代局限.掌握學習理論耗時耗力，可操作性差.但是大數據工具使得教育理念的實施更加切實可行，大數據既可面向全體也可面向個人，既可橫向也可縱向監(jiān)控學習，讓教育理念得以更好的實施操作.

(3)掌握學習側重于基礎知識的掌握，對于學生能力的培養(yǎng)不足，尤其對于學生求異及創(chuàng)造性思維很難做到量化評價標準，這也是筆者需要進一步實踐的內容.

(4)在新課改的今天，我國的教育基礎理論需要進一步的綜合化、夯實化，為我國的中小學課程改革導航.作為基層教育工作者，我們更需要深入學習實踐教育理論作為第一生產工具.

誠然，任何一種的教育理論都不是十全十美的，在物理課堂教學理論多元化，學科知識的整合化的今天，我們不能單一性地看待問題，要立足現狀，融合眾家之長，在實踐—反思—再實踐的過程中去認識教育現象和教育本質，追求教育的最優(yōu)化.當下，教育大數據作為新生事物在使用中缺少經驗積累，以掌握學習理論指導下的大數據輔助教學不僅提供了一種新的嘗試，而且豐富了教育大數據應用開發(fā)經驗，開發(fā)讓教育大數據的應用更科學、有效，更具有靈魂.

4 結束語

在落實中小學五項管理中作業(yè)管理的當下，如何減輕學習負擔，提高學習效率？筆者嘗試依托掌握學習教育理論，在教學設計及作業(yè)反饋中運用大數據工具作為反饋、矯正的手段，優(yōu)化學習效果，提高學習效率，減輕學習負擔.信息化時代，信息技術與學科的深度融合必將是未來教育教學發(fā)展的趨勢.多元化教育理論指導下的大數據應用為教育大數據的發(fā)展提供多種嘗試.