智学软件助力高中化学分层教学的实践研究

“智学软件”助力高中化学分层教学的实践研究

王志华Summary：利用“智学软件”的数据分析处理技术收集、整理、分析学生的作业和测试情况，对学生进行快速、科学的分层，探究高中化学分层教学的新样态。构建分层操作路径框架，从分层教学的分层依据、分层课堂、分层作业和分层评价四个方面开展实践研究，突破传统分层教学数据不充分、准备耗时长、评价不及时等问题。将分层教学对“人”的发展的有利作用和互联网驱动下“分”的智慧有机结合，充分发挥分层教学的育人优势，通过因材施教促进学生个体的个性化发展。Key：高中化学分层教学;教学评一体化;智学软件;大数据分析：1005-6629（2022）05-0027-07：G633.8：B分层教学符合因材施教的教育理念，对“人”的发展尤其是“个体的人”的发展起着积极作用。该理念自20世纪80年代起就受到我国教育工作者的广泛关注。笔者检索发现从2011年至今，“篇名”中含“分层教学”的文章竟然高达14696篇，其中同时含有“高中化学”和“分层教学”的文章有344篇，这意味着平均每一年就有30多篇有关高中化学分层教学的文章被收录，如果再算上未收录或未发表的，数据将更加庞大。虽然广大教育工作者对分层教学“教”的迫切，但因其“分”的不足，如“分层数据不充分”“分层准备耗时长”“分层评价不及时”等问题，导致分层教学在课堂教学中的使用率并不高[1，2]。随着计算机和信息技术的飞速发展，各种教学辅助软件层出不穷，特别是“智学软件”的出现，为教师的阅卷和数据处理带来了极大的便利。“智学软件”是指对学生作业和测试进行统计、处理和数据分析的应用软件。主要包括网上阅卷、作业布置、试卷资源、学情报告等功能，分为教师软件、学生软件和家长软件三部分。常见的“智学软件”有智学网、极课大数据、学情达等，它让快速处理和分析数据成为现实[3，4]。通过“智学软件”可以实现将分层教学对“人”的发展的有利作用和互联网驱动下“分”的智慧有机结合。为此，笔者提出“智学软件”助力下分层教学操作框架（图1），并进行了实践研究，取得了一定的收获。教师在教学中利用“智学软件”强大的数据分析功能，全面科学地了解学生的情况，根据“分层依据”，对学生进行合理分层，开展“分层课堂”、布置“分层作业”、进行“分层评价”，因材施教，以促进学生个体的个性化发展。1分层依据1.1“量”的依据“智学软件”的出现不仅能够让教师快速精准地了解学生的学习情况，还能搜集和整理学生的数据，这为分层教学的“分”提供了“量”的依据。笔者将某校化学选修A2班的学生作为研究对象，将化学选修A1班作为对照组，收集2020年2月中旬至2020年4月底间两个多月的作业和检测情况。因某校所使用的是“智学网”，所以本文以“智学网”教师端所提供的情况对学生进行分析研究。利用智学网将学生的检测情况进行分析，可以快速地将学生分为A、B、C、D、E五个等级（图2）。在分等级的基础上，智学网还能对学生的作业情况进行统计分析，如图3为智学网提供的许同学的作业波动曲线，让教师可以更加精准地掌握学生的整体情况。1.2“质”的依据《普通高中化学课程标准（2017年版）》中将化学学科核心素养的水平划分为4种水平：水平1、水平2、水平3和水平4，不同的水平代表不同的能力要求，这为分层教学的开展提供了“质”的依据。其中“水平1”为了解，包括知道、说出、辨认、识别等;“水平2”为理解，包括认识、领悟、清楚、明白等;“水平3”为掌握，包括操作、控制、驾驭、支配等;“水平4”为运用，包括应用、迁移、创设、延伸等。在“智学软件”所划分的不同等级的基础上，结合教师对学生的宏观评判，教师可将学生划分为甲、乙、丙三个层次，对应化学学科核心素养的不同水平，三者关系如图4所示。丙层基础层，主要由E等学生和部分D等学生组成。丙层学生基础相对薄弱，对化学缺乏信心，学习存在逃避心理，作业得过且过，对于学习中的问题容易视而不见，一定程度上存在破罐子破摔的消极心态，化学学习处于水平1的阶段。在教学中要帮助这部分学生夯实基础，提高学习自信心和学习兴趣，逐步向水平2迈进。乙层平行层，主要由部分D等、全部C等和部分B等学生组成。乙层学生学习态度端正，化学基础知识不够扎实，思维能力一般，对知识理解、应用和融会贯通的能力不够，成绩中等，基本属于水平2的阶段。教学中要让乙层学生在原有学习的基础上，学会思考，学会分析，加强知识的巩固和运用，提升解题能力，向甲层学生靠拢。甲层学优层，主要由部分B等和全部A等学生组成。甲层学生化学基础扎实，思维能力强，化学兴趣浓厚，作业认真，成绩优异，基本属于水平3的状态。教学中要继续保持这部分学生的学习优势，提升知识迁移和应用能力，成为班级的领头羊，向水平4的方向迈进。此外，在学生分层的基础上，笔者又进一步将学生进行分组，期望通过小组的力量督促和帮助乙层平行组和丙层基础组的学生共同进步。具体分组情况为：每组6～8人，使每个小组中3个层次的学生基本上平均分布，选定小组长，制定小组口号。通过小组合作、小组互助等，实现从“个体→群体→个体”的共同进步。2分层课堂2.1“智学软件”助力下高中化学分层课堂设计思路一个知识的学习要经过由浅入深、由表及里的認知过程。高中化学课可以分为新授课、复习课和讲评课三种类型。结合布鲁姆的认知理论，根据化学学科核心素养水平的要求，笔者提出了“四水平”的“智学软件”助力下高中化学分层课堂设计思路（图5）。教师在教学中根据课程类型，结合四种不同的能力水平，设置教学环节，开展学生活动，借助小组合作和分层任务（如甲层回答甲层问题，乙层回答乙层问题，丙层回答丙层问题），提高课堂的参与度，了解各层学生的学习状况，使每一层学生都获得发展和进步。在教学中，同一个知识点，在不同课型中的水平要求呈螺旋上升状态，如以“化学平衡常数”为例，在新授课中的运用水平和复习课中的运用水平有所不同，在新授课中更强调巩固提升，而在复习课中则要实现应用和迁移。因此在不同的阶段教师要设置不同的教学任务。2.2“智学软件”助力下高中化学分层课堂的实施2.2.1新授课的分层课堂——以苏教版选修4“化学平衡常数”为例新授課主要指新课，在这一过程中学生对知识的学习要经历“了解、理解、掌握、运用”四个阶段，对应四种能力水平。结合化学学科特色，笔者提出“核心概念→性质特征→相互关系→巩固提升”四步教学过程。教师在教学中，设置四个“学生活动”，引导学生完成学习内容。在本节课的教学中，通过合理分工，开展小组合作，主要由丙层学生负责回答问题，乙层学生负责记录，甲层学生负责阶段小结。如苏教版选修模块《化学反应原理》专题2第二单元第三课时“化学平衡常数”的教学中，笔者教学设计如图6所示。2.2.2复习课的分层课堂——以高三一轮复习“化学平衡常数”为例同一个知识点在不同课型中要求和呈现方式不同，如同样是化学平衡常数，在其复习课中，则要经历“知识回顾→针对训练→概括总结→综合应用”四个阶段（图7）。根据这一特点，笔者设计了高三一轮复习课“化学平衡常数”，通过对概念的回顾和复述，帮助学生充分理解平衡常数的概念和意义，并结合考点专练和铺垫问题，兼顾各层次学生，使每一位学生均获得提升。如对于基础的内容，由乙层和丙层的学生负责回答，甲层学生负责补充和概括;对于有一定难度的内容，通过从易到难增加设问来搭梯子，使每一层次的学生都能得到发展。2.2.3讲评课的分层课堂——以宁波市2020学年第二学期选考适应卷第29题为例结合某校学生学情，在高难度题的处理上，笔者本着一次精讲一题、一次精讲一点的原则，开展分层课堂。如以宁波市2020学年第二学期选考适应卷的试卷讲评课为例，处理完1～28题的常见问题后，笔者选择第29题“化学平衡常数”作为精讲题（耗时约15分钟），增加丙层、乙层和甲层的分层设问（图8），层层推进，帮助各层学生理解和掌握。29.（10分）“碳中和”引起各国的高度重视，正成为科学家研究的主要课题。利用CO2合成二甲醚有两种工艺。工艺1：先在设备一加氢合成甲醇，涉及以下主要反应：Ⅰ甲醇的合成：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

Ⅱ逆水汽变换：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）再通过设备二由甲醇脱水合成二甲醚。Ⅲ甲醇脱水：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）工艺2：在双功能催化剂作用下，由CO2加氢直接得到二甲醚（反应Ⅳ）。已知：相关物质变化的焓变示意图如下：（1）请写出工艺2中CO2直接加氢合成CH3OCH3（g）（反应Ⅳ）的热化学方程式：

。（4）假定工艺2在一定温度下，控制恒容0.6L的刚性容器中进行，不考虑反应Ⅱ的逆水汽变换及其他副反应，将1molCO2与3molH2与双功能催化剂充分接触反应，测定CO2的平衡转化率为80%，CH3OCH3选择性为50%，求此温度下反应Ⅳ的平衡常数K=

。（CH3OCH3选择性=2×CH3OCH3的物质的量参加反应的CO2物质的量×100%）丙层：反应涉及哪几个方程式？写出反应Ⅳ的平衡常数表达式，写出反应1的三段式。乙层：写出反应Ⅲ的三段式和反应Ⅳ的三段式，计算反应Ⅳ的平衡常数。甲层：求出反应Ⅳ的平衡常数，若达到平衡后，容器的总压强为P0，求反应Ⅳ的Kp。在这一过程中，虽然丙层学生并没有完成题目中的全部任务，但通过铺设的问题，让他们在完成自己任务的同时，能够尝试着去思考各个反应之间的关系，这有利于他们后续学习的开展和进步。乙层学生要在丙层任务的基础上解决问题，有利于加强对知识的理解和掌握，举一反三。甲层学生增加了问题的难度，让学生在不同情境下对题目展开思考，更有利于学生的提升和突破。3分层作业3.1课后分层练习课后分层练习，即学生学习完课堂内容后教师布置的作业。教师根据学生的学情，对题目进行分层处理，将题目划分为基础题、提升题和拓展题三个层次。在作业布置中，尽可能保持各层次学生完成题量相近。如以《选修4作业本》（浙江教育出版社出版，浙江省教育厅教研室编写）专题2第二单元“化学平衡常数”的作业为例，根据学生的学情，笔者将1、2、3、4、7、9、15题设定为基础题;8、10、12、14题设定为提升题;5、6、11、13题较难，设定为拓展题。布置每层学生的作业任务如表1所示。3.2分层设问练习在作业布置中，教师可以选择一些有代表性的题目，通过增加设问，布置分层设问的练习，让每一层的学生都能获得发展和提高。3.3学生错题练习“学生错题练习”即“智学软件”为每个学生量身定做打造个人专属“错题本”。借助“智学软件”的收集整理功能，可以轻松整理学生的错题。教师可以定期分析错题情况，梳理薄弱知识点，有针对性地布置“错题练习”，帮助学生查漏补缺、精准纠错、不断进步。4分层评价4.1“量”的评价“量”的评价包括“课堂表现评价”和“作业评价”两部分，其中“课堂表现评价”即笔者通过不同层面学生的答题情况，对学生的课堂状况进行整体评判。“作业评价”即学生分层作业的答题情况，利用“智学软件”，实现对学生的“量”的评价，及时了解学生对知识的掌握情况，适时修正教师的“教”和学生的“学”。4.2“质”的评价“质”的评价包括“阶段性检测评价”、“学生波动评价”和“学生能力水平评价”三部分。其中“阶段性检测评价”指一个阶段的学生测验情况的评价，教师可以借助“智学软件”进行分析。“学生波动评价”即借助“智学软件”的统計功能，查看学生在这段时间的作业波动图（图3），对学生进行整体评价。“学生能力水平评价”即对学生能力水平进行的概括性评价，它由自评、互评和师评三部分组成（表2），可以更加全面地了解学生的整体情况。通过上述评价，实现对学生的整体性和科学性的评价，并在此基础上，对进步或退步的学生，进行重新分组，为下一阶段分层教学的开展做好分层准备。5教学成效5.1学生层面——三个“提高”5.1.1提高了学习成绩通过分层学习，提高了学生的化学成绩。下图分别为分层前和分层后A1班、A2班成绩对比图（图9），通过成绩的变化，可以看出学生的学习成绩提高了。5.1.2提升了学科学习兴趣通过将近一年的学习，学生学习化学的兴趣提升了，解决问题的能力提高了，对于一些难题也敢于去思考尝试了。还有些学生在完成份内作业之外，还愿意看一看其他层次的问题，学习动力和积极性都提高了。5.1.3提高了选拔能力2021年高考模式进行了新的调整，化学学科地位和重要性都得到了大幅度的提升。本研究通过对不同层面学生的分层教育，有利于不同层次的学生获得发展和进步，这对于帮助学生合理选择选考科目、选拔学科优秀人才等具有重要的意义。5.2教师层面——两个“形成”5.2.1形成了教学范式形成了一种高中化学分层教学范式。在互联网技术的支持下，教师在日常教学中能够轻松快捷地对学生分层、分组，根据四种能力水平设计教学过程，以人为本、因材施教，使每一个学生都得到发展和进步。5.2.2形成了研究方式为网络信息时代下“教、学、研”和“教师专业