鐘祝年

【摘要】如今，教育改革不斷地深入到各方各面，在教育領域應用大數據研究也是目前教育當局面臨的新課題，學生通過不同的學習方式產生的大量數據，通過挖掘和深度剖析這些大數據能，有效的改善學習方式、提高學習效率。以大數據教學為背景，結合物理教學實際特點，對國內外的移動學習、泛在學習和教育大數據進行分析，詳細敘述了大數據教學在物理實驗教學的方法、作用和如何進行數據挖掘、教育改革的采取措施和評價。

【關鍵詞】大數據 物理實驗教學 改革 增強現實技術

【中圖分類號】F0-4；G642.423 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）27-0103-02

引言

現代社會是一個信息化的社會，中國教育信息化也是如火如荼的開展，由此推出了中國教育和科研網。中國教育信息化發(fā)展是十分迅速的，在僅僅25年的時間內在教育信息化就實現了很大的提高，教育數據量遠遠超過預期目標。面對如此數量巨大的數據庫，如何正確合理有效的利用這些大數據是我們應該面對和解決的一個重要課題。駕馭大數據已經成為教育領域的一個重要組成部分，滲透到教育的方方面面，它不僅僅可以對教育管理提供幫助、方便決策，也可以促進教育和學習。

一、教育大數據促進個性化的自適應學習

2012年10月美國教育部提出來一個簡單卻又意義重大的問題——利用教育大數據挖掘、數據分析和學習特點分析來提高學生個性化的自主適應性學習能力，最終實現每位學生的個性化學習[1]。

物理這門課程本就貼近生活，實用性很強。物理實驗更是將實際與教學密切結合起來的一門綜合性課程。它首先要求學生能掌握扎實的課本基礎知識和工程課程，然后在此基礎上提升學生的實驗知識、操作技能和學習的整體質量。在物理實驗的過程中，也是培養(yǎng)學生動手能力的開始。這就要求教師改變傳統(tǒng)死板的教學模式和課程安排，而教育大數據正滿足了這一需求，在未來的教育改革中，教育大數據的開發(fā)與利用具有勢不可擋的趨勢在此之前我們壽面要面對的問題就是如何挖掘開發(fā)大數據，使之能夠更好的服務于物理實驗教學。

二、大學物理實驗課程的數字化

大學物理實驗課程注重實踐，其數字化建設也應該根據每位學生的個性化開展，提高學生的學習熱情，為以后的自適應學習打好基礎。其數據化建設主要體現在以下幾個方面：每位學生的資料數據化、教學內容和方法的數據化和實驗安排數據化。物理教學領域應嘗試建設數據化的物理實驗，使每位學生能夠從中獲得有價值的數據?？梢岳眠@些數據來建立數學模型，將每位學生的數據與數據模型進行對比，可以詳細的了解到學生的學習進度和結果。

（一）學生基本信息的數字化

要想全面的實施因材施教，就一定要做好學生工作，掌握學生的基本信息。學生的基本信息可以用來分析學生各方面的特點。學生可以在指定教育學習平臺上先注冊個人賬號，通過填寫問卷調查和個性小測試去完整基本信息。要想能順利的開展教學數字化工作，首先就要做好信息采集工作。數字化教育的一個重要作用就是利用教育學和心理學的基本原理對每位學生設定了數據模型，學生選擇物理實驗、心理困惑時，都可以及時的提供相應幫助。

（二）實驗學習內容和過程的數字化

學生的數字化可以使教師輕松地了解到學生在實驗前的情況，但教師在此之后就無法了解到學生在實驗中的進度。在整個物理實驗中，學習的進度和方法、學生的各方面因素也是不斷發(fā)生變化的。因此，根據學生在實驗過程中產生的數據，數字化模型也應該不斷地調整。要實現這個目標，必須對學生在實驗中的內容和過程進行數字化處理。這就要求教師在網絡學習平臺提供大量的學習資源，如微課、模擬實驗等，以供學生在不同實驗不同階段選擇適當的實驗內容提升自己。同時，學生在利用網絡學習過程中的細節(jié)，如學生每次學習時間、鼠標的點擊量、每張網頁的閱讀時間和錯誤的種類等都應記錄在電子學習平臺上，以方便教師可以更具體更詳細的了解學生在實驗過程中的動態(tài)。除此之外，實驗儀器的數據更加直觀的顯示了學生在實驗過程中的操作記錄，更重要的意義在于它能夠是學生詳細的了解到自己在整個實驗過程中的優(yōu)缺點。對于教師全面的分析學生的實驗情況，記錄完整的實驗內容與過程是十分必要的。

2.3數字化的實驗報告

物理實驗教學中的實驗報告是實驗教學中的關鍵內容。要想有效順利地促進物理實驗教學改革，我們可以從改進學生的實驗報告，建立科學合理的評分考核制度。傳統(tǒng)的教育模式中形成的實驗報告存在著一定量的問題，如內容和形式方面都有所落后，不能跟上時代的步伐。而數字化的實驗報告的優(yōu)點大致有以下幾方面：

（1）教師可以根據學生的性格特點和能力，因材施教地對每位學生推行個性化實驗報告，提高其學習興趣。

（2）數字化的實驗報告詳細記錄了實驗的操作方法和過程，全面真實反映了學生的整個實驗過程，方便老師查閱記錄。

（3）教師在修改電子實驗報告時很便利，實驗報告中存在的問題也可以參照網絡平臺的內容加以糾正。

（4）數字化的實驗報告可以及時保存，方便以后隨時查閱了解學生成績，建立相應模型。

三、物理實驗教學改革

目前我國教育部門一直在推進物理實驗教學改革，而其更大的意義在于深化物理實驗教學改革，這就要求教師在以大數據為背景下，開展對如何在教學內容、教學方法、教學模式中使用大數據的探索。

（一）教學內容

我國物理實驗教學內容一般都會有指定的實驗，建立在物理實驗教材和操作的指導上。在以大數據為背景下，教育內容也應該進行數字化的改革，以適應學生不斷發(fā)展的個性愛好。首先，我們要能為學生提供大量的數字化學習資源以滿足不同的學生各種各樣的學習興趣，使他們每個人都可以根據自己的向往與愛好挑選適合自己的教材內容。所以，教育者可以在網絡平臺上發(fā)布豐富的視頻、音頻、微課等教育資源，方便學生的隨時預習與復習。其次，也要注意提供實驗儀器操作的數字化。在傳統(tǒng)的物理教學中，實驗儀器的操作都是非數字化的，不利于直觀反應學生的操作過程且已經不能滿足學生對實驗儀器的要求。因此，對于新的實驗方法和儀器都要設計教學內容。

（二）教學方法

微課雖然能夠擴大傳播范圍，提高知識的利用率，但針對性不強，不能滿足現代教學對個性化的要求。教師主動示范和個例講解，不利于學生構建知識體系和理解。而且，現在我們教學時往往是將課堂講解和實驗操作分開，那么在做實驗時，學生也不可能確切記得課堂上所學的理論。所以，我們應首先來改變這種教學方法。教師可以根據學生的基本信息來設置實驗方法，結合實際情況，根據教師和學生的實際情況設計多種實驗教學模式，學生可以有選擇性的接受[2]；其次，網絡學習平臺提供大齡的教學資源，學生可以根據自己的時間在閑暇課余時間對有疑問的地方重復學習加深理解，不受時間和空間的限制。數據庫中也記錄了各種各樣的疑難問題的答案，學生也可以不再只依賴于老師，進行自主獨立學習。在某些特定的實驗中，學生幾個也可以結合為一組共同完成一項實驗，教師通過分析大數據，可以了解到學生之間的配合操作情況。

（三）探索新的教學模式

在教育大數據背景下，為了充分發(fā)揮教學內容和教學方法發(fā)生的根本性改變的優(yōu)勢，教師也應該對每個物理實驗的教學模式進行創(chuàng)新，以方便發(fā)揮數據挖掘和學習的功效。通過數據挖掘，教師可以充分了解到學生的基本情況，可以為學生制定個性化的學習方案。平時注意觀察學生的學習進度，了解其學習行為和態(tài)度，有針對性的進行指導，隨時解決學生學習時遇到的問題。

四、學習物理實驗方法的改革

（一）個性化的物理實驗

個性化學習強調以學生為主體，注重發(fā)展學生的個性和培養(yǎng)學習愛好，采取適當的教學方法、內容和評價促進學生的全面發(fā)展，結合學生的基本情況，對每個學生建立數據模型，然后在教學的過程中依據數據模式分析學生的個性特征和發(fā)展?jié)撃?。個性實驗項目是指可以將一定的實驗項目分配給學生，學生可以單獨或自由組合去制定修改實驗方案，通過這種教學方式，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，也可以使他們在這個過程中發(fā)現他們的興趣愛好，滿足了教學目標和學生的雙向需求。

（二）物理實驗中的混合式學習

混合學習是指“在合適的時間內，利用合適的學習技術通過合適的學習方法，以合適的學習方式使合適的學習者獲得最佳的學習效果”。這種學習方法的開展大大提高了學生們的學習效果[3]。該混合意義設計多方面：

（1）課本知識和多媒體課堂的混合

（2）正式的課堂教學與非正式的泛在自學

（3）線上學習與線下交流討論學習

五、結語

在如今的教育背景下，教育大數據的發(fā)展具有很大的應用前景，它正在逐漸改變我們的教育方式，豐富我們的教育內容，根據實際情況改革物理實驗教學模式，努力為我國的教育事業(yè)創(chuàng)造一片新天地。

參考文獻：

[1]馬寧生， 呂軍， 方愷. 大數據背景下的大學物理實驗教學改革[J]. 物理實驗， 2016， 36（12）：26-30.

[2]王芳， 楊磊， 郭慧婷，等. 大數據背景下經管類實驗教學改革探索[J]. 實驗室科學， 2016， 19（3）：72-75.

[3]藍博. 大數據背景下的實驗教學改革——以非線性編輯實驗教學為例[J]. 亞太教育， 2016（12）：76-76.