一、引言盡管課程改革已全面進入新階段,新課程教學理念也已得到充分論證和廣大教師的認同,但傳統教育理念根深蒂固,教師教學方式單一固化,新課改的理念難以真正落實落地到課堂中。大數據時代的到來,既改變了人與人之間的溝通和交流方式,也為高中教育教學提供了新的資源和改革路徑。大數據為教師實施精準化教學提供重要保障,引領教師根據學生多元化的學習需求精準提供個性化的學習資源、制定精細化的教學計劃。此外,運用大數據可以真實記錄下每位學生的學習過程和軌跡,成為教師調整和改進教學的“晴雨表”和“指南針”。但大數據的應用并非“包治百病”,要凸顯大數據優勢,提升高中生物學科的教學質量,基于大數據開展高中生物精準化教學研究很有必要。二、利用大數據開展高中生物精準化教學的理論依據《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“新課標”)對高中生物教學提出了更新、更高要求,強調教師從“生命觀念、科學探究、科學思維和社會責任”四個維度去培養學生的學科核心素養,逐步建立融合“學業成就、綜合發展、個人進步”為一體的高中生物教學課程體系。研讀新課標不難發現,單一的教學目標和方法已經無法滿足提升高中生物教學質量的迫切需求。當前高中生雖然都處于同一學習環境下,但他們的成長環境、優勢與擅長的領域存在明顯差異。因此,學生對生物課程的學習需求不同。傳統教學模式主要面向全體學生,這也導致教學活動無法顧及學生個體的多元化發展。雖然在實際教學實踐之中,許多教師也開始嘗試根據學生的個人需要制定教學計劃,但教師的教學精力有限,在課堂教學中需要面對幾十位學生,難免增加教師教學壓力,甚至影響教學進度和效率。大數據即巨量資料,指一些資料量巨大到無法通過主流軟件而承載的數據。大數據常被用于人工智能、云計算、互聯網領域中,許多企業也通過大數據收集、管理、處理等,為企業發展獲得資訊。而大數據應用優勢不僅體現在社會發展過程中,對高中生物教學也能起到相對積極的作用。以高中生物課程教學為例,以往高中生物教師在課堂中只能依托教材或是其他書面資料豐富教學活動、拓展教學范圍,對學生學情的評定也只能根據作業的完成和考試的表現情況。此種獲取信息和資源的方式,需要耗費大量的教學精力和教學時間,總體時效性和準確性不高,一定程度上影響課上教學效率。就大數據特點來看,首先,大數據為教師提供更多獲取資源的方式。大數據時代下,數據信息呈現“爆炸式”增長,人們只需進入網絡平臺便可獲得多方信息資源,教師可在大數據中挖掘更多隱性資源,以輔助課堂講解。其次,大數據形式具備多樣化特征。其本身涵蓋傳統結構化數據,更帶有不同類型的半結構化和非結構化數據,通過媒介載體可形成對大數據的精準化儲存。如運用大數據記錄下每位學生的興趣點和基礎學情,圍繞學生基本情況制定更具針對性的教學計劃,能在提高教與學質量和效率的同時,滿足學生個性化的學習需求。最后,大數據背景下的信息處理方式更為高效。教師可根據新課改下高中生核心素養的培育方向,依托大數據收集指向性和目標性更強的教學資源,通過對大數據的篩選、提煉、分析與挖掘,圍繞高中生“科學思維、社會責任、生命觀念”等多個維度制定詳細的教學計劃、提供針對性的學習資源,此方式不僅能推進高中生的綜合發展,更能為形成精準化生物教學課堂奠定基礎。三、大數據“催生”高中生物精準化教學(一)展現“教與學”的直觀化在高中生物課堂中應用大數據,可形成教與學的新樣態,即帶來教與學結構上的變化。以往教學模式以教為主導,具體而言,高中生面臨高考壓力,教師為在有限的課堂時間內,將更多的生物知識傳遞給學生,給予學生自主思考與探究的空間相對有限。而大數據主要以學為核心,可在直觀化展現教學內容的同時,滿足不同層次學生的個性化需求。此外,在大數據輔助下,教師可應用多種教學資源,結合學生現有的知識儲備,優化教學方案,進一步細分教學內容。如大數據可準確分析學生學習特征,形成對其學習能力的精準評估,并根據最終的分析結果,改進教與學的形式,真正在打破固有教學結構的基礎上,確保高中生物課堂教學的精準化。(二)確保“教學過程”的精準化傳統教學模式下,教師主要根據教材內容制定教學計劃,即圍繞教材各單元所編排的順序,確立教學目標、設計教學活動。但此模式難以實現個性化教學要求,也影響精準化教學課堂的穩步實施。大數據能夠將教師從重復且單一的角色中“拯救”出來,大數據可直觀展現每位學生的學習行為軌跡,為教師制定個性化教學方案提供可靠參照。例如,以往教師主要在課余時間完成備課和學生作業的批改任務,運用大數據可輔助教師完成備課,減少不必要的時間投入。同時,基于大數據應用圖像識別技術,也能對學生作業內容進行自動化批改,并且教學智能助手還能依托大數據為學生“答疑解惑”。由此不難看出,大數據的應用,節省了教師備課和教學設計時間,以智能化的教學手段,創新化的教學活動,改變了原有生物教育學模式,真正在提高教學效果的同時,保障了高中生物課堂教學的質量。同時,大數據還能系統呈現出高中生在學習中所存在的共性問題和薄弱環節,教師可根據大數據提供的有效信息開展教學,系統解決學生困惑,此方式更能確保教學的精準化發展,為實現新課標下高中生物教學目標,推進學生綜合發展奠定基礎。(三)搭建“學習空間”的網絡化大數據能夠為學生提供更豐富的學習資源,達到延伸學生學習視野、拓展學習空間的目的。大數據中包含海量的高中生物“教與學”資源。依托大數據為高中生搭建網絡學習空間,以“線上線下”結合的方式開展針對性課堂教學和課后答疑,更能推進高中生物教學的“智能化”發展。在大數據輔助下,教師可結合相關應用軟件構建智慧型課堂,形成網絡學習空間,穩步實現大數據與高中生物課程的完美融合。同時,智慧課堂和網絡學習空間也可在某種程度上增強學習的時效性與教學評價的科學性,拉近師生間的距離,助推教師與學生的互動交流。可以說,大數據所衍生出來的“智能化教學”能推進高中生物教學的精準化發展,為拓展高中生學習空間提供重要依據。值得注意的是,大數據的應用并非易事,尤其在網絡學習空間的搭建過程中,教師還需根據高中生“緊張而有難度”的學習情況制定大數據的應用方式,確保能夠充分凸顯大數據的優勢,并結合優質的課堂講授,激發學生積極開展生物學習活動,為推進高中生在生物科學領域的發展奠定基礎。四、大數據“賦能”高中生物精準化教學(一)利用大數據,進行精準化備課1.擴充教學材料新課標提出了培養學生學科核心素養的理念和要求,在此背景下,傳統教學方法已然無法滿足高中生物教學要求。為此,高中生物教師應立足于核心素養視角,利用大數據收集關于課程的教學資源和素材,以此擴充教學內容,這不僅有助于豐富學生的知識儲備,而且也更有利于實現核心素養的培育目標。雖然教學活動中運用大數據可以提高總體教學優勢,但是否能夠凸顯大數據價值,發揮大數據的實質效用,還取決于教師教學方法的制定。在高中生物課程教學活動實施前,“備課”屬于首要環節,此環節中,教師需要圍繞課標和教材內容確定教學目標、策略和對應的學習活動等。高中生物教材篇幅有限,無法完整地呈現出全部的學科知識體系,為了讓學生更加深刻地理解某些知識的內涵及外延,教師需要利用大數據收集更多關于課程主題的資源。如“對細胞膜結構的探索”這部分內容進行備課時,教師可收集更多相關的科學史資料,幫助學生更好地理解細胞膜結構的探索歷程的同時,培養學生的科學精神和實證意識。在整理教材重難點內容時,教師還可依托大數據技術將知識點做成思維導圖,使零散化的知識以更直觀、更有邏輯和結構層次的方式呈現。另外,高中生物課教師可圍繞教材主題,融合更多現實生活中存在的生物現象,強化學生對生命構造的認識,以此發展學生“愛護生命,尊重生命”的思想,為推進高中生在生物領域的發展奠定基礎,為實現精準化備課作好準備。2.了解基本學情新課改背景下,教育方向發生改變,以教師為主體的傳統教學模式,已然無法滿足高中生物教學需要。如何凸顯“身心快速成長”的高中生在課堂的主體地位,為學生提供更多自主思考和學習的時間,是每位高中生物教師亟待思考及解決的問題。在備課環節利用大數據手段來滿足分析學情,能夠確保教學過程更具針對性,滿足學生個性化學習需求,確保教學活動的順利進行。實際教學過程中,高中生物課教師可結合大數據系統記錄不同課上、不同學期高中生的學習情況,并在備課期間分析系統中所形成的“成績走勢圖”,了解近期學生的知識吸收情況。之后,再結合高中生學習的歷史數據,形成多元化學情分析報告,以報告為依據制定教學計劃。比如,“遺傳的基本規律”這部分內容是高中生學習生物時普遍反饋的難點,在備課前,我們可以通過分析往屆學生的大數據導出錯題集,這樣就能更加精準地針對這些痛點和堵點進行備課。如此,高中生物課教師能更精準地掌握每位學生學習情況,通過評估其學習過程,及時發現學生學習中的“盲區”和“雷區”,預設教學中可能出現“突發狀況”,從而制定個性化教學策略來因材施教。值得注意的是,高中生物課教師面對的是全體在讀高中生,也就是說,每位學生的學習能力都將影響班級整體的教學效果,影響教學目標實現程度。為此,高中生物課教師除以整體教學為抓手,對全班高中生展開學情分析外,還需針對個體進行精準化學情評定,以此把握每位學生的學習情況,深化對其學習能力的了解,為不同層次高中生,包括優等生、中等生、學困生實現協同整體發展做好導引。(二)基于大數據,形成課中精準決策1.實施差異化教學新課標背景下,為促進大數據在高中生物教學中的有效應用,教師應及時對課上教學方法進行調整。從以往高中生物教學模式來看,教師對學生學情的了解較少,即忽視學生之間存在的個體差異,多以統一化的教學模式開展課堂活動。在此過程中,部分高中生出現“態度懶散、注意力不集中”等問題,影響其對知識點的學習與吸收。另外,統一化的教學模式也會導致學生在學習質量上出現“參差不齊”的情況。雖然許多高中生物課教師也嘗試采用分層教學的方法推進課程,但具體實施效果不佳,一定程度上影響教學效率的提高,也不能更好地提升教學質量。如何處理好教學質量與教學效率之間的關系,是每位高中生物教師亟待思考的問題。大數據可支持高中生物課教師完成“差異化”教學活動,在大數據輔助下,教師可于校內搭建“生物網絡數據”平臺,匯總并收集生物課上教學視頻、整理課堂測驗資源,并向學生發布在線作業信息。此方式更有助于幫助高中生物課教師掌握高中生的個性化學習需求,同時,教師也可對比視頻中學生的表現情況,包括舉手發言次數、整體學習態度、學習興趣方向等。通過對比了解高中生最真實的學情數據,以便于調整自身教學計劃,更好滿足不同層次、不同學習能力的學生需求。如以高中生物必修一“細胞的增殖與分化”教學為例,教師可借助大數據下的校內“生物網絡數據”平臺,了解以往高中生課上的表現情況,如結合大數據分析高中生對細胞結構、細胞代謝與細胞構成等內容的了解。再運用大數據技術對高中生課上表現情況進行能力和層次的劃分,結合不同學生學習情況制定差異化教學策略。實際課堂教學過程中,教師可針對不同層次高中生,如優等生、中等生和學困生,提供不同難度的學習問題供學生選擇。同時,可根據高中生的薄弱環節,制定精準化學習任務,以此形成個性化引導和精準化輔導。在作業任務的設計上,也應遵循差異化特點,給學困生布置鞏固基礎類的理論性作業;給中等生和優等生布置拓展型實踐任務,以此發展學生特長、彌補其薄弱環節,使每位高中生能在靈活掌握生物知識點的同時,實現學習成績的提高。應該特別指出的是大數據的應用優勢體現在日常教學積累之中。從校內高中“生物網絡數據”平臺來看,雖然該數據平臺具有明顯的教學優勢,還需依托數據的長期積累,即高中生物課教師需要定期上傳學生的學情數據。為此,高中生物課教師應協調各方資源,基于大數據創建以高中生物為核心的“生物網絡數據”平臺,并定期上傳學生學習數據,以便于未來教學決策的精準化制定。2.完善實驗教學過程實踐是驗證真理最為有效的途徑之一,對于高中生物課教學而言亦是如此。高中生物實踐多以實驗活動為主,并且生物課程特點決定高中生在學習過程中將接觸諸多實驗類型。但因教學時間、實驗材料和安全性等方面的限制,高中生能夠親身參與實驗過程的機會較少,而這也是高中生理論學習不足問題的主要誘因。許多理論知識無法以直觀和形象化的方式呈現,這就需要高中生物課教師結合大數據,在保證課上教學效率的前提下,增強高中生對理論知識的吸收與運用。大數據技術可將實驗過程以真實且完整的形式呈現,打破傳統實驗教學束縛,幫助學生輕松掌握實驗數據,為提高學生生物理論學習能力和實驗探索能力指路引航。以高中生物必修一“生物組織油脂檢測”一課教學為例,為兼顧每位高中生實驗操作過程,在實驗教學前,可將學生分為不同小組,并運用相關設備記錄各小組成員在實驗中的表現情況,最后通過大數據來呈現各小組的實驗操作行為,一方面幫助高中生自我回顧,反思實驗中是否存在不當操作問題,另一方面幫助學生了解其他小組的實驗方法,從而掌握更多的生物實驗技巧,積累更全面的實驗經驗,為實現實驗學習效率、學習質量的提升奠定基礎。結合上述分析不難發現,影響高中生物實驗推進的主要原因在于高中生即將面臨高考,參與實驗的時間相對有限,這種方式能夠確保實驗過程的順利進行,也能在高中生的自我反思和回顧中,促使學生掌握更多的生物學習技巧,促進他們對理論知識的吸收。實驗安全性也是阻礙高中生物實驗推進的主要因素。從高中生實驗的安全性角度出發,教師可運用大數據形成對實驗操作過程的優化。如在高中生物必修一“植物細胞有絲分裂裝片”一課教學中不難發現,與其他實驗相比,該實驗具有一定危險性,為避免實驗中出現安全事故,高中生物課教師應運用大數據提前做好實驗準備工作。在傳統實驗教學模式下,學生需要結合洋蔥材料完成實驗操作,但對一些存在呼吸道疾病的學生而言,洋蔥材料的刺激性過強,會影響學生在實驗中的體驗。為此,高中生物課教師可結合大數據將實驗過程中需注意的事項、采用的材料、具體的步驟等,以完整直觀的形式呈現于學生面前。同時,引導高中生思考如何選用其他材料替代洋蔥,并結合大數據系統,從材料本身特點、難易程度、價格等多方面確定能夠替換的材料,在不影響實驗結果的基礎上,降低實驗危險性。此方式不僅拓展了高中生的生物思維,幫助其了解不同植物細胞成分,還提高了實驗過程的安全性,確保實驗的順利進行。此外,高中生物課教師還可定期為學生收集并播放安全教育視頻,使學生能夠重視實驗安全問題,在確保自身安全的前提下開展生物課實驗,由此形成正確的生物實驗探究的安全意識和自我保護認知,為提升高中生綜合素養奠定基礎。3.營造情境教學活動知識來源于生活,高中生物課程亦是如此。在人們日常生活中,生物元素隨處可見。基于生活的角度開展生物知識講解,也能幫助高中生挖掘生物隱性學習資源,推進學生在生物領域的長遠發展。大數據為高中生物課教師提供了多種獲取生物資源的方式,也進一步促進生活與生物之間的聯系。基于此,高中生物課教師可結合大數據構建生活化學習情境,在其中融合一些生物研究數據、主流價值觀等,以此拓展學生生物思維,促進學生對生物知識的理解,為達成知識的遷移目標做好鋪墊。如在以“環保”為主題的生物課程講解過程中,高中生物課教師可嘗試結合大數據技術,統計我國近些年的環保數據,以數據的形式呈現環境污染、城市污染等問題,包括每年一次性筷子、垃圾袋的使用情況、城市尾氣排放量等。展現關于環保教育舉措以及所達成的成果,如每年共有多少群體加入環保組織、植物種植數量增長情況等,并形成城市污染數據、環保數據之間的對比。通過直觀的數據,提高高中生對保護生態環境的重視程度,使其能夠逐步確立正確的生態觀念,并養成良好的生活習慣。此方式不僅以數據的形式集中展現高中生物教學主題,更能深化高中生在課堂上的學習體驗。以往高中生物課教學活動中,雖然學生也能通過課堂學習理解教師所傳遞的環保理念,但受到生活環境、模式和習慣等多方面限制,大部分高中生無法深刻體悟到環保帶來的益處。此教學方式可以真正從核心素養的角度,幫助學生形成正確價值觀念,為提高學生生物素養與綜合學習能力奠定基礎。(三)融合大數據,開展課后精準化評價評價是檢驗教與學最終成果最為有效的方式之一,也是高中生物精準化教學過程不可或缺的重要環節。以往的評價內容多以學科成績為標準,即根據高中生物分數檢驗學生學習成果。但此評價模式過于單一,無法形成對學生學習過程、學習表現和學習行為更系統的評估。此外,“重結果、輕過程”的評價方法,也影響了新課標準則的實施。大數據為高中生物課教師開展精準化評價提供了“智能化”支持,在大數據的輔助下,高中生可以更清晰地了解自身優勢和薄弱環節。為此,高中生物課教師有必要利用大數據做好精準分析和差異化評價,以此完善評價過程,發揮評價優勢,提升高中生生物學習能力。具體而言,大數據背景下所開展的高中生物教學評價活動可以從兩個方向來實施。首先,依托大數據形成精準分析。在大數據支持下,高中生物課教師可以創建“評價平臺”,設置“同步訓練”板塊。在該板塊中,高中生物課教師可圍繞課上教學要點設計練習、復習習題,并根據高中學習能力差異提供不同難度的習題內容,如基礎型、鞏固型和拓展型。高中生可根據自身情況選擇適合自身能力的習題板塊,在同一板塊中也便于同層次學生開展學習內容的交流、學習經驗的分享。在高中生答題結束后,教師可利用系統帶有的校對功能,完成對習題的批改。利用大數據的系統化功能,高中生物課教師可清晰掌握每位學生的答題過程,包括最終的答題成績、用時情況、答對人數和平均分數等。這些數據均可為高中生物教師制定精準化的教學策略