數據賦能育人方式變革的思考

張漢泉 郜建輝 朱行建

【摘 要】大數據時代的到來給物理教學帶來了新的機遇，現代教學信息系統可以為教師提供更為細致的學生學情相關數據，這些數據為課堂的精準教學提供了可能。教研部門通過大數據的獲取和分析可以掌握真實的區域教學現狀。教師通過數據的橫向和縱向比較，可以了解學生真實的學習情況，進而合理地安排教學內容，選擇合適的教學策略，促進學生的建構反思，同時布置個性化的貼合學生最近發展區的學習任務，讓學生學習更高效。

【關鍵詞】數據賦能；育人方式；精準教學；高中物理

黨的二十大報告首次將教育、科技、人才三大戰略擺在一起，提出要實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐。因此，需要重視科技賦能教育高質量發展過程中教育服務能力的提升和教育服務體系的完善［1］，將數據賦能于育人方式的變革，提高精準教學的實效性。精準教學是一種能夠促進學生對知識理解和應用的新興模式，可以有針對性地培養學生的學習能力，提高教學效率和教學質量。精準教學的核心在于聚焦學習者個體屬性特征，提供適切的學習支持服務，達到符合其個性發展的教育目標。［2］我們知道，階段性檢測就是對學生知識建構成果的一種學習反饋。教師通過學習反饋可以了解學生對于知識的理解偏差，讓學生在信息整合的基礎上，通過新舊經驗的相互作用，實現知識的同化和順應，調整原有的認知結構，對建構產生的結構進行審視、分析、調整。而借助精準教學的核心理念，學生可以在教師的引領下，圍繞一定的學習主題，獲得發展的學習過程。

一、數據賦能課堂教學中“數”與“術”的關聯

隨著大數據理念在教育界的受關注度增加，教育數據分析的結果用于教學，讓精準教學成為可能。而數據挖掘和學習分析技術是連接教育大數據與智慧教育的橋梁［3］。具體到區域性教研和學校教學層面，將各種階段性檢測數據進行處理，真正把這些“數”用于教學的分析，可以精準定位教學。而“術”主要指教學策略。教學策略是教學設計的有機組成部分，是在特定教學情境中為完成教學目標和適應學生認知需要而制訂的教學程序計劃和采取的教學實施措施。［4］教學策略主要包括概念轉變策略、任務驅動策略、圖示策略、分層教學策略等。教學策略的選取要以是否能夠很好地完成教學目標和能否適應學生的認知需要為原則進行選擇。而學生學習的大數據就為教師深入、準確、系統地了解學生的學情提供了方便。不同學生學習數據的橫向對比，可以為班級教學的策略選取提供參考；同一學生不同階段學習數據的縱向對比，可以為個性化教學的策略選取提供參考。因此，大數據的全面分析既可以讓教師深入了解學生的學情，也可以讓教學策略的選擇更加貼合教學實際的需要。

二、數據賦能課堂教學的靶向定位

在數字技術賦能和數字社會發展的時代背景下，教育信息化進入了教育數字化發展的新階段。由于數字技術的加持和賦能，新時代的基礎教育數字化具有了數據化、智能化、個性化和泛在化這樣的新特征，實現了數字技術與教育教學的深度融合［5］，推動了教育的創新發展。

（一）數據為精準教學提供了可能

以計算機網絡和軟件系統為主體的信息技術應用于閱卷工作中，為教學質量的數據采集帶來了便利，很多數據是以excel表格的形式呈現。如單科試卷得分明細表，包含考生每人每題的具體得分；客觀題平均分統計表，包含試卷選擇題的難度系數、標準差、平均分；雙向細目表，包含試卷考核的所有知識點及其要求學生達到的學習能力、實際平均分、區分度等。每次物理階段性檢測之后，教師可以得到很多類似的電子表格，如此“海量”數據，為物理學科的深度學習提供了有力的支撐。

1.通過數據掌握真實的區域教學現狀

教研部門通過數據可以及時了解區域教學的現狀，以此調整或改進教學的幫扶策略，做到精準施策，使區域教學質量整體提升。如表1為某區高三物理試卷對比報表，表2為某區高三物理試卷分數段統計表。教研部門可以通過表1中的“優秀率”“良好率”“及格率”“低分率”，結合表2中各分數段學生的人數，從宏觀的角度了解當地學生學習的情況。

由表1的數據，可以得出本次物理階段性檢測中各校的及格率，了解大部分學校教學的情況。通過表2分數段統計發現，區域內中低分數的人數最多。由此可以思考是教師教學質量的問題，還是命題難度過大的問題。同時，在每次檢測后，將這些數據留存，在一段時間后進行比對，就可以了解各學校成績分布的變化情況，進而為指導教學提供抓手。

2.通過數據定位精準教學的目標

數據可以真實反饋區域內學生在不同題型的不同學習能力的情況，教研部門對比實測情況與教學指導中的教學策略，就可以從宏觀上確定后期教學的改進內容或強化著力點。表3為某區高三物理學習能力平均分統計表。由表3可以看出，本次檢測中各校學生在某學科的理解、識記、實驗和運用等四個學習能力要求中的檢測情況是不同的，有些低于全區預估平均分，而有些高于全區預估平均分。由此說明，有些學校的教學整體上達到了全區檢測的預期水平，有些還未達到，這為今后指導學校改進教學明確了目標。

（二）數據為精準教學鎖定了內容

1.通過數據鎖定精準教學的主題

在教育信息化不斷發展的今天，大數據時代的到來是每位教師都要面對的?？茖W分析數據，合理使用數據，發揮其診斷功能，對于教師教學工作的有效性和質量提升的可行性都有著積極的作用。當然，教師還可以挖掘出數據中蘊含的信息，有的放矢地指導學生，促進其深度學習。表4為某區高三物理學科雙向細目統計表。由表4可以看出本次高三物理學科檢測中考核知識點的情況，根據表格反饋的教學不到位的知識內容，將成為今后教研活動和教學工作的重點。如此，通過檢測數據的分析，可以鎖定檢測后精準教學的主題。

2.通過數據鎖定精準教學的對象

教師可以根據檢測數據定位的深度學習主題，鎖定精準教學的對象。如表5為某區高三物理學科試卷成績表，教師可以通過表5中的“閃光點”和“薄弱點”精準定位基于該主題的學習對象。擁有“閃光點”的學生應予以肯定，存在“薄弱點”的學生，要指明他的突出問題，列入重點解決范疇。同時，教師可以結合檢測中各題型的統計分析，根據學生在檢測試卷中出現的如概念理解不深入造成的客觀題判斷失誤，審題不細致、書寫不規范造成的主觀題失分，知識的綜合運用能力不強造成的計算題失分等因素，確定該學生具體的失分點，將其細化到每一小題。教師依據學生各個知識點的得分情況，可以確定該學生是在哪個物理知識點的哪種題型的考核上存在不足，從而為該學生“量身定制”精準教學計劃書。

3.通過數據建立精準教學的跟蹤檔案

大數據的另一個好處是可以將數據用excel表格形式建立學生個人電子檔案。如表6是某學生的個人電子檔案，教師通過表6，可以動態關注學生答題的得分情況、作答靈活性、主觀題整體的得分情況等相關信息。這樣，教師就實現了對學生個體學習效果的動態關注，因材施教。在此基礎上，教師也可以在教學中建立學生互助小組，依據科學數據的統計作為分組依據，通過小組合作學習的方式，促進組內學生在學習上的交流、合作與互助。

綜上，充分利用大數據優勢，基于數據診斷的精準教學理念開展教學，可以使學生更快更準確地理解知識，突破重難點，從而提高課堂教學質量和效率，激發學生學習的潛能。

三、數據賦能課堂教學精準施策的可行性分析

（一）數據為教學目標的確定提供了方向

在一份試卷中，不同題目的難度系數會有所不同，不同學生的學習能力和學習所處的階段也不同。在教學過程中，教師應準確定位學生的最近發展區，即了解學生的現有水平和學生的潛在發展水平之間的差距。如果只基于班級的實測難度進行教學，就容易忽視某學生與全體學生對比的相對水平，有的題目學生的實測難度系數比較低，可能是題目比較難，但學生做得相對不錯；有的題目學生的實測難度系數比較高，可能是題目比較簡單，但學生做得不太理想。因此，只看難度系數是不容易看出學生的實際水平的。

為了解決此問題，我們在教學實踐中編創了“班級難度偏差系數[α]”，以此了解班級學生在某考點上相對于自己平均學業表現來說的偏差。首先，我們從全卷的角度進行考察，用班級全卷難度系數與年級全卷難度系數做差值，再除以全卷分值，得到的值稱為“全卷學業表現相對值”。該值可以反映該班級從全卷角度看班級相對于年級的學業表現水平。然后，我們從某道題的角度進行考察，用班級單題難度系數與年級單題難度系數做差值，再除以該題目分值，得到的值稱為“單題學業表現相對值”，該值可以反映該班級從某題角度看相對于年級的學業表現水平。用該班單題學業表現相對值與全卷學業表現相對值做差值得到該班某道題的難度偏差系數，這樣就可以反映該班級在某考點上相對于自己平均學業表現來說的偏差。

班級難度偏差系數[α]的公式如下：

[α]＝[（班級單題難度系數-年級單題難度系數）題目分值][-]

[（班級全卷難度系數-年級全卷難度系數）全卷分值]

班級難度偏差系數最終可以用百分數的形式來呈現，正數表示該題目做得相對較好，負數表示該題目做得相對較差。筆者根據教學實踐經驗，得出班級難度偏差系數與學習情況的對應關系如下（見表7）。

在某一次考試后，教師對X、Y兩個班級的難度偏差系數進行計算，匯總如表8所示。

教師通過計算班級難度偏差系數，可以更直觀地了解班級的學情，更好地發現學生學習的薄弱點，具體的優勢體現在以下幾個方面。

第一，班級難度偏差系數反映的是該班學生相對于自己平均學業水平的偏差，而平均學業水平在一定程度上反映了學生的學習能力，因此計算的是學生基于自己學習能力的學業表現偏差，這是應用該系數的優勢。比如表8中X班學生的全卷學業表現值相對更高，說明X班學生在本次考試中表現出的學習能力更佳。而對于第6題，兩個班級的實測難度系數是相同的，都是0.23，但X班的難度偏差系數要低于Y班的難度偏差系數，說明對于X班學生來說，這道題相對于自己的學習能力掌握得更薄弱一些，提示可以更加重視落實相應的知識點。

第二，班級難度偏差系數反映的是該班學生在某題上學業水平與年級平均水平的相對關系，而不是絕對難度。比如，9.3.1題X班學生的實測難度系數只有0.58，低于0.60，從難度系數上看作答情況并不好，但考慮到年級的實測難度系數是0.45，計算出來的難度偏差系數是6.43%，這反映了該班學生這道題做得相對較好。

第三，班級難度偏差系數反映的是經過除權之后的難度偏差，便于教師在各題之間進行橫向比較，配合難度系數，更好地了解該班學生的最近發展區情況，進而更合理地確定教學目標。比如，教師通過對表8進行分析得出，第9.3.1題Y班學生的難度系數是0.33，且難度偏差系數是-5.99%，學生相對來說還有較大的提升空間。教師應該針對這道題的知識點進行精準教學，加強學生的理解和掌握。

以上方法不僅可以應用在班級教學的分析上，還可以應用在校際學習情況的分析比較上，幫助教師更好地了解學生的學情，為精準教學目標提供了方向。

（二）數據為教學策略的選擇提供了方向

在實際教學中，選擇合適的教學策略往往會使教學效果事半功倍。教師在選擇教學策略進行反思教學時，不僅要看學生的平均分數，也要關注學生的具體作答情況。比如，選擇題中學生的錯誤選項分布是否集中，計算題中學生的得分分布是否集中。這些都在一定程度上反映了學生在學習知識中出現錯誤的具體類型，教師可以根據具體情況選擇更為合適的教學策略。

在某一次教學反饋中，高三物理4班學生的計算題得分分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，得滿分16分的學生很少，但分數在12—14分之間的學生很多。這種情況可能是由于學生出現了幾種主要的細節失誤造成的。教師在教學中可以應用任務驅動策略，將幾種典型的錯誤找出來，讓學生共同完成“挑錯”任務，使學生共同進步。

學生對于另一道計算題的得分情況分布如圖2所示。由圖2可知，學生得分的分布顯示出正態分布的特征，分布較為均勻，得分率偏低，這說明學生對于該題的理解是參差不齊的，大部分學生都存在一定的問題。為此，教師在教學中可以應用圖示策略，帶領學生一起梳理做題的邏輯思維導圖，進而幫助學生厘清思路，提高學生的知識建構能力和思維理解水平。

（三）數據為課后作業的制訂提供了素材

傳統的作業形式一般是面向全體學生進行布置，往往是教師依據教學經驗，針對班級的學業水平情況，選擇合適的練習題作為作業，或者是采取系統化練習冊作為作業，所有學生的作業往往是相同的。在大數據的背景下，教師可以基于學生學習數據的分析，針對性地布置學習內容和課后作業，進行有效的精準學習。

如圖3所示是某名學生在高三物理的練習中，學習信息系統統計的錯題分布圖。從圖3中可以看出，該學生在動量部分的錯題最多，達到了23%，接下來是電磁感應12%、牛頓運動定律12%、靜電學8%、磁場8%、曲線運動8%，這就揭示該學生對于動量觀點和動力學觀點的學習還有待加強。同時，這部分內容的學習也會影響到電磁學部分的學習，于是可以建議該學生重點針對動量內容和動力學內容進行建構反思為主的深度學習，同時課后作業也可以適當側重這兩部分內容。

除此之外，教師還可以利用學習信息系統將每次考試和練習題所處的知識板塊進行設定，經過一段時間的統計，就可以形成學生的學習漏洞手冊，幫助學生有針對性地進行深度學習和反思。在這個基礎上，教師可以利用學習信息系統的題庫，自動生成學生的個性化習題冊，做到“一生一案”的個性化教學。這樣的教學因為是面向學生的個性化需求來進行的，所以會更加高效，也更加人性化。

總而言之，大數據時代為我們的教學工作提供了更多的參考依據，教師合理地應用這些數據，就能更加全面地掌握學生的學情，進而依據學情選擇合適的教學策略、教學主題、教學內容、課后作業等。同時，教師可以依據學生的最近發展區和知識生長點開展建構反思，實現精準教學，促進學生核心素養的發展。

參考文獻：

［1］鄭永和，王一巖. 科技賦能教育高質量發展：價值內涵、表征樣態與推進策略［J］. 中國電化教育，2023（1）：118-126.

［2］郝建江，郭炯. 智能技術賦能精準教學的實現邏輯［J］. 電化教育研究，2022（6）：122-128.

［3］柯清超. 大數據與智慧教育［J］.中 國教育信息化，2013（24）：8-11.

［4］張大均，余林. 試論教學策略的基本涵義及其制定的依據［J］. 課程·教材·教法，1996（9）：6-8.

［5］邢西深，胡佳怡，管佳. 新時代的基礎教育數字化：發展動因、基本特征和實踐進路［J］. 中國電化教育，2022（12）：107-113.

（責任編輯：羅小熒）

【作者簡介】張漢泉，高級教師，天津市跨學科類領航學科基地項目負責人，天津市南開區青年骨干教師，主要研究方向為中學物理教學；郜建輝（通訊作者），正高級教師，特級教師，物理教研員，天津市首批學科骨干教師、學科帶頭人，主要研究方向為中學物理教學與教研；朱行建，正高級教師，特級教師，物理教研員，主要研究方向為中學物理教學。

【基金項目】天津市教育學會“十四五”（2021）教育科研規劃課題“新時代中學物理教師學科教研的策略研究”（KT-［十四五］-006-GH-2131）