大数据在化学课堂教学中的应用

熊国明

【摘 要】大数据为教育教学变革提供了新平台和途径，本文以高中化学教学为例，阐述大数据时代的内涵、特点和课堂教学改革发展的趋势，从课堂导入、知识呈现、课堂延伸和教法优化，分析大数据在化学教学中的应用，为化学课堂教学提供参考。

【关键词】大数据；化学课堂；应用

网络信息技术的快速发展推动大数据时代的到来，海量化信息依托于多种新型媒介快速傳播，影响着教育体系内课堂教学的各个环节和多元化的教学资源，如何有效地将大数据运用到课堂教学中是教师当前面临的新课题。

一、大数据时代的概述

大数据是无法在合理时间内通过人脑甚至用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的巨量信息资料的数据集合，也是巨量、高增长率和多样化的信息资讯。巨量的信息资讯广泛传播影响着人们的工作和生活，对人类的认知理念和文化传播体系产生深刻影响。目前学术界对大数据的理解有两种代表性观点：其一，特定范围运用现代化处理软件获取、存储和分析等的数据集合；其二，具体某领域范围内的行为数据。基本特征：数据量大，计量单位至少是P、E或Z；类型繁多，内容丰富，包括图片、视频、音频、网络日志、地理位置住处等；随着云计算、物联网的发展，巨量信息无处不在，处理快速、及时高效。为学生全面深刻的学习化学知识、理解化学概念、掌握实验技能、洞察化学的发展变化提供了前所未有的空间。

二、大数据背景下课堂教学改革发展的趋势

大数据对课堂教学的影响是多方面的：其一，大数据下传播信息的载体为课堂教学提供了新型的教学技术。目前大多数中学教室内都安装多媒体教学设备、班班通光纤网络，中学生都有智能手机或平板电脑、蓝牙技术等，给大数据时代的课堂教学提供了物理的保障，进而要求课堂教学变革传统的教学技术方法；其二，大量教辅资料和视频呈现于网络，使得局限于教室的教学形式发生了变化，如“爱课程网”、“学堂在线”等，利用新教学形式能补充课堂教学的有效性；其三，大数据下多元媒体为师生、生生沟通和交流提供了大平台，要求变革传统教学师生互动模式，采用多元互动形式。

三、大数据在化学课堂教学中的应用策略

（一）巧妙导入内容 充分激发学生兴趣

课堂教学导入的内容和形式是影响本节课教学的质量和效果的关键因素之一。教学活动开始，学生的关注点和注意力分散，巧妙导入能在短时间内吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。大数据下，海量的教学资源信息和便捷的技术手段运用到课堂教学中，能有效地提高学生对所学知识的理解。如《无机非金属材料的主角——硅》的教学，课前让学生通过网络了解硅的存在与用途，浏览网络中学习课件，让学生广泛的了解非金属材料硅，形成知识雏形。课堂导入，教师借助多媒体呈现长石、云母、黏土、橄榄石等自然界中硅酸盐；水晶、玛瑙、石英、砂子等硅石主要是氧化物，直观地展示硅多彩的存在形式和生动的原子结构。以话题式和历史式讲解，硅在瓷器、建筑、玻璃、水泥、工程陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷以及现代医疗美容等方面的应用，归纳出硅在人们生活中的作用。

（二）交互呈现知识点 让课堂教学充满艺术

教学内容的呈现方式也是课堂教学成败的关键。巧妙使用教室黑板、投影屏幕、音像设备等呈现教学内容，是影响学生对知识理解、概念的形成以及能力内化的催化剂。目前教师虽常采用多媒体授课手段，但板书仍不可缺，大数据下交互巧用黑板、屏幕、音像设备更彰显教学的艺术魅力。一方面巧用黑板，将化学概念、化学方程式等呈现黑板左右角上，反复通过视觉刺激学生大脑，促进学生理解记忆基础知识；另一方面，在黑板上构建本堂课的知识结构图，辅之以多媒体投影，用文字、图片、影像、音频甚至网络搜索等进行教学内容的解读，多角度、全方位调动学生学习知识的感官和思维，充分揭示知识点联系和内在规律，为学生学习掌握本堂课化学知识创造条件。

（三）充分利用大数据 让课堂教学延伸

大数据应用于化学课堂教学在讲解、实验操作、现象观察等方面，能持续有效直观地呈现教材中不能呈现的知识内容，让学生理解掌握，尤其是哪些在传统教学中不便反复呈现给学生观察实验的现象和抽象、微观的知识。利用大数据则可深入浅出地为学生呈现出来，为老师讲解提供帮助，便于学生理解记忆形成知识体系。

如在《化学键》一节的离子键教学中，先让学生通过手机、班班通网络进行“钠与氯气反应”，“钠与氯气反应视频”，百度搜索，分别可以找到497万、108万个相关内容，师生在网络上下载相关文字、图片、视频等资料，直接在教学课堂上呈现，特别是，钠与氯气反应的实验过程和现象学生可反复观看；百度搜索“化学键教学课件”可找到20.5万个相关结果让学生学习教师借鉴。同时，将课堂教学内容录制视频资料，放在学校的网上课堂，让师生再看再听弥补课堂上的得失，为课堂教学延伸提供了强大的数据支持。

（四）优化课堂教学方法 突出知识重点化解难点

如何教会学生在短时间内掌握所学内容是教师教学的关键。化学教学中，特别是抽象的微观的内容，传统教学难以让学生理解和掌握，大数据却能使这些知识变得形象直观。如讲授原子核外电子的排布时，利用大数据形成的三维图片、三维动画和模型，将电子、质子、中子在原子中位置、电子的运动方式及排布规律在老师诱导下生动地揭示出来。在讲解钠与氯气反应形成氯化钠的过程，用动画演示钠原子失去电子达到稳定结构，变成带正电荷的钠离子；氯原子得到电子达到稳定结构，变成带负电荷的氯离子，带相反电荷的钠离子和氯离子，通过静电作用结合在一起形成氯化钠，揭示了离子键的本质，突破教学难点。教学中教师再通过声、光、影的变化，灵动地进行教学设计，强化教学重点。

大数据时代，教师灵活运用大数据为课堂教学带来的便利，充分利用各种资源和技术手段，为学生提供多元的化学知识和吸纳知识的渠道，培养学生自主学习能力，以弥补课堂教学的不足，提高教学效果和学生学习的质量。

【参考文献】

[1]周伟庆.大数据时代下的化学课堂教学模式[J].教育现代化，2016（21）：23-24

[2]陈竹兵，徐汪华.大数据与化学教育[J].科技咨询，2016（8）：87-88endprint