大數據支撐高中生物精準教學研究

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摘要：在新課程改革背景下，對各個學科中培養學生核心素養提出了明確的要求，高中生物教學自然也不例外，而以往受限于教學條件，雖然教師注重對學生核心素質的挖掘，但是總是不得其法，無法保障精準性要求。而隨著科學技術的不斷發展，大數據為高中生物核心素養培養提供了精準支持。本文之中筆者將從自身的實踐教學經驗出發，對核心素養理念下基于大數據支撐的高中生物精準教學做出相關探討。

關鍵詞：核心素養；大數據支撐；高中生物；精準教學

當下已經進入大數據時代，數據不僅改變了人們的生活、生產方式，同時也促使教育模式發生改變。在高中生物教學中，借助大數據的支撐，可為教師實施精準教學提供極大的保障。而核心素養是學生學科學習的必備能力，在高中生物教學中擁有核心素養的學生可以得到更好的學習發展。核心素養理念下的大數據精準教學已經成為一種必然的趨勢。

一、核心素養理念、大數據及精準教學含義

（一）核心素養。為落實立德樹人根本任務，在教育部頒布的《普通高中生物課程標準》中，將培養學生“核心素養”作為課程教學的宗旨。具體而言，核心素養是學生應具備的，并適應終身發展和社會發展的必備品格和關鍵能力，而生物學科核心素養則是生物學科育人價值的集中體現，主要表現在四個方面：即生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。其中，生命觀念，即對生命現象和生命規律活動的本質屬性反應，旨在幫助學生加深生命認識，促使學生可以尊重生命，熱愛生命[1]。而科學思維則主要是指學生可以借助演繹法、類比推理、抽象邏輯判斷、構建宏觀模型的方式，解決生物問題，這也是學好生物學科的重要能力。而科學探究是學習生物的重要方法，是對自己所學知識提出合理假設并做出驗證的過程。最后，社會責任主要是指通過對生物知識的認識，明確生物多樣性的價值，從而樹立個人在生物圈中應負有的責任，做到與自然和諧共處，并盡量地保護自然。（二）大數據。伴隨著互聯網技術的不斷發展，大數據時代正式來臨，可理解為在一定時間范圍內常規工具無法捕捉、管理和處理的數據集合，并具有以下幾個方面的特征。一是海量數據。在大數據時代下，數據信息呈爆炸式增長，人們只需借助網絡平臺、通信工具，就可以接收來自四面八方的信息，數據規模異常龐大。二是形式多樣化。大數據既涵蓋了傳統結構化數據的特征，同時也涵蓋了不同類型半結構化、非結構化的數據特征，并可以通過媒介載體進行儲存，顯示出了數據信息復雜多樣的特點。三是處理快速高效。可借助互聯網、云計算等處理方式，對大數據信息進行迅捷、高效的處理，同時微信、微博等新媒體的涌現，也為大數據信息處理提供了便利。四是價值大。對大數據的篩選、提煉和分析及對數據的充分挖掘，具有重要的應用價值。（三）精準教學。精準教學是學者奧格登•林斯利在上個世紀60年代，基于行為學習理論，所提出的一種教學方法。早期精準教學實施是借助測量工具記錄學生的學習行為變化，通過單位時間內學習數據顯示，從而為教師教學提供支撐與參考。其中“標準變化速圖表”就是精準教學中的重要工具，但顯然這種人工觀察和手動記錄的方式，為精準教學帶來了諸多不便。而隨著大數據在教育領域的不斷深化，教育數據的挖掘，為精準教學開展提供了重要的技術支撐。與傳統數據分析不同，借助大數據分析，可揭示學習行為軌跡的內在規律，并以可視化的方式進行呈現。這不僅為教師制訂個性化的學習方案提供了依據，同時也為學生的學習需求提供了保障。因此，在培養學生核心素養的高中生物教學中，基于大數據支撐的精準教學是一種可行的方式，有助于提高教學的效率。

二、核心素養理念下基于大數據支撐的高中生物精準教學

（一）課前，精準備課。在培養學生核心素養的高中生物教學中，基于大數據支撐的精準教學，要從課前備課入手，在教學開始之前就確保具有一定的精準性，這樣才能為學生的核心素養培養做出保障。具體應該做如下幾個方面的努力：（1）精準備教材[2]。教師需要對教材進行充分的研究，并整理重點知識、難點知識和次重點知識，并利用現代化大數據技術對相關知識進行整理，從而實現良好的應用效果。在核心素養理念下，除了要將生物知識傳授給學生，教師還應該關注學生的核心素養培養，如培養學生的生命觀念素養等，要通過課程知識學習，加深對學生生命構造的認識，以此幫助學生樹立尊重和愛護生命的理念，這是教師在進行精準備課時需要作出明確的內容。（2）精準備學生。在以學生為中心的新課改背景下，學情分析是教師精準把握教學目標的依據，同時也是精準培養學生核心素養的關鍵。顯然，大數據系統為教師的學情分析提供了有力的支撐。教師借助學生數據分析系統中的“訓練周平均成績走勢圖”，可快速地提取學生學習的歷史數據，并借此形成多方面、多角度的學情報告。這樣，教師在備課時就能夠準確地評估學習過程，并發現其中的潛在問題，預測實際教學中可能出現的各種狀況。另外，教師在備課過程中，對學情進行分析，不僅要對班級學生整體情況進行分析，還應該進一步對每個學生的學習情況分析把握，這就為教師的備課及核心素養培養提供了有力的依據，是核心素養理念下的大數據高中生物精準教學體現，從而有助于提高學生生物學習的質量，滿足學生生物學習的需求，進一步推動學生生物學習的發展。（二）課中，精準決策。課堂是學生學習的主戰場，同時也是培養學生核心素養的關鍵。在傳統的教學中，受教學條件的限制，教師在進行課堂決策時完全依照于主觀意愿，雖然教學經驗豐富，但是還是很難保障所有的決策都是科學的。而在大數據時代中，借助學生數據系統分析，為教師的課堂決策提供了更加科學有力的依據。這不僅為教學效率的提高提供了保障，同時也極大地確保了學生可以在課堂之中得到核心素養的培養。對此我提出以下幾個方面的建議。1.改進教學設計。生物是一門以實驗為基礎的學科，實驗是學生獲得生物知識的重要渠道來源。以往在進行生物實驗教學時，選擇實驗材料及實驗方案，往往是依照主觀經驗嘗試探索，這不僅容易造成教學進度拖延，同時也容易打擊學生學習的積極性。而依托大數據系統，在進行實驗教學時，教師可對相關實驗數據進行深度加工、利用分析，從而獲得更加真實、可靠的實驗資源需求診斷報告。這樣，教師就可以依托報告，對實驗設計方案在實驗環境中的可行性和可操作性進行判斷，并作出切實合理的改進[3]。例如，在進行實驗材料選擇時，借助大數據系統，可以從材料本身特點、材料或缺難易程度、實驗材料價格信息進行全面分析。這樣就可以從中找出最適宜的實驗材料，從而保障生物實驗教學的精準性。而在這個過程中，學生的科學思維和科學探究生物核心素養也會得到有效的培養。2.優化教學組織。在高中生物教學中，不管教師承不承認，學生之間一定是存在客觀差異的，因此在實際教學過程中，教師若是不能針對學生的個性差異，設定精準的組織方案，這就會對教學的有效性造成影響，同時也不利于學生核心素養培養。而在大數據時代下，教師可通過大數據對學生的個人信息（年齡、興趣）和學習信息（知識基礎、認知特點、學習風格）等進行聚類分析，將學生劃分認知水平較低的C組學生、認知能力尚可的B組學生和認知水平較高的A組學生，從而依據學生的實際情況，合理地組織教學，并結合學生的學習需求和認知水平，做出科學合理的指導，在精準教學下，不斷消除學生之間的差異，促使學生的核心素養得到有效的培養。（三）課后，精準評價。在高中生物教學中，課后檢測評價是不可或缺的一個教學環節。以往教師在對學生進行評價時，往往是以分數為基準，而分數只是結果，并不是過程。重結果而輕過程的評價，顯然是不利于學生核心素養培養的。而在大數據時代之中，借助數據的支撐，為教師的科學評價提供了精準依據，可更好地幫助學生樹立學習自信，并促使學生的核心素養得到更好的發展，對此我做出如下分析。1.借助數據精準分析，科學全面評價。在大數據教學平臺中，我開設了“同步訓練”這一板塊。在這一板塊之中，我結合學生的課上所學內容，生成同步練習習題，而在學生答題結束后，無需教師評改，系統可以自動生成答案，并顯示出學生的答題情況。借助大數據分析系統，教師可以一目了然地知道學生的測試成績、答題用時情況、全部答對人數、班級平均分數，這就為教師科學全面的評價提供了有利的依據，保障了評價的公平、公正，可讓學生認到自身與他人之間的差距，從而內化學習動力，向更好的核心素養方向發展。2.借助數據精準分析，精準差異評價。大數據在學業成績評價方面，具有傳統手段無法比擬的優勢，不僅可以長期保存學生的作業測試成績數據，同時還便于教師對學生的弱項進行定制指導，這就為學生的核心素養發展提供了極大的保障。例如，在大數據系統之中，可以通過對學生錯題分析，自動生成錯題集，并以數據報告的形式，直接地顯示出學生知識系統薄弱的地方。這樣，教師就可以結合數據，幫助學生糾正補充，做出差異性的評價。

三、結語

生物是學生在高中階段學習的一門重要學科，而核心素養是學好生物學科的關鍵能力和必備品質。在大數據時代下，教師可以借助信息數據分析，開展更為精準的教學，而這就為學生的核心素養培養開辟了有力的窗口。鑒于此，在今后的高中生物教學中，教師一定要與時俱進，把握大數據時代優勢，對心素養理念下的大數據高中生物精準教學做出更加深入的探索和研究。

參考文獻：

[1]蘇云鳳.大數據背景下高中生物教師數據素養的培養研究[D].哈爾濱師范大學，2018.

[2]丁海華.核心素養理念下高中生物教學的實施路徑[J].中學生物學，2017（11）：35.

[3]陳曉麗.精準制導追索目標———基于問題定向的高中生物探究性教學[J].中學生物學，2017（9）：8.

作者:姚麗麗 單位:甘肅省隴西縣文峰中學