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摘 要：大數据（big data），指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。这样说或许比较抽象，总之大数据就是运用数目极多的数据信息进行整合管理和分析，得到目标结果，这就是大数据技术，其中包含了云计算、分布式处理技术、存储技术和感知技术等。2013年被认为是大数据元年，这一年里美国出台了大数据计划，英国成立了首个大数据开放中心，我国各项互联网项目蓬勃发展，短短数年时间大数据走进了我们社会的各个方面，各个领域都将受到大数据变革的巨大冲击。中学物理实验毫无疑问会受到巨大影响，如何运用大数据改变传统物理实验教学，将之提升到更高的教育水平，使它更适用于信息化时代对学生的科学思维的要求，本文将对上述问题进行初步的探讨和研究。
关键词：大数据；初中物理；实验教学；沪科版
在大数据逐渐占据我们生活的方方面面之时，运用大数据对传统教学方式进行变革也可以成为现实，在传统教学模式中诸多难以实现的难题，在大数据的处理下将得到完美解决。运用大数据不是说一味地摒弃传统教学模式，而是对传统教学模式和信息化多媒体技术进行融合，实现优于传统教学模式的一种新的教学模式。而实验教学由于本身的学习性质，有大量的数据需要处理，使用大数据技术会更加明显的表现出优点，而且在初中物理实验中，以电参数反映测量结果的最多，即便不是电信号作为参数的，也可以通过简单的方法快速将其转化为电参数，所以中学物理实验是最容易实现数字化，最便于运用大数据进行教学辅助的，再加上中学物理教师一般对传感器和数字化原理更为熟悉，所以，初中物理创新实验教学在大数据运用中难度较低，更具有可行性。
一、 大数据技术概念论述
对于“大数据”（Big data）研究机构Gartner给出了这样的定义：“大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。
麦肯锡全球研究所给出的定义是：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。
大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换而言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。
从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。
二、 大数据背景下中学物理实验特点
（一） 传统物理实验室与数字化实验室的区别
传统物理实验室使用的器材都是非常常规的，如刻度尺、天平、电流表、电压表等。实验精度不高，观测数据困难，数据记录繁琐，虽然可以很好地锻炼学生的动手实践能力，但是一场实验下来，大部分时间花费在数据处理上，对于实验原理的理解和物理规律的总结完全不够，而且长时间面对复杂的数据极易导致学生产生厌学情绪，不利于对学生的思维进行激发和培养。而大数据下的物理实验室大量运用传感器和计算机软件等信息化技术，数据测量精确，记录整理快速，可自动绘制精确的图像，对于物理现象和规律观察更加直观，方便学生自行对实验结果进行总结，有利于培养学生学习兴趣。
（二） 学生自主探究性实验
以往的教学过程中，教师对于一些传统实验的讲解往往局限于语言描述和自己演示，学生无法真正参与到实验中，无法体验到实验的乐趣，容易对实验结论产生疑问。例如在物体动能的影响因素这个实验中，老师仅通过讲解要求学生消化该内容，由于没有通过实验证明，学生会一直带着疑惑学习，对于学生的影响是不利的。而如果在斜坡下设置光电门传感器，实时记录小球通过斜坡底部的速度，并将之立即呈现出表格进行对比，学生很快可以理解实验结论，有助于后面内容的学习。
三、 大数据技术应用方法策论
（一） 物理实验仪器全面实现数字化
要让初中物理实验教学适应大数据时代，首先实验设备必须实现创新，要具备对教学过程的数据进行采集和储存的能力，未来中学物理实验室的建设要突破传统的界限，可以通过AI人工智能、图像分析等技术构建起和互联网进行数据交换的桥梁。同时，DIS Lab数字实验室的构建，建设成一体的数字化信息采集系统，使其成为实验室的标配。
（二） 物联网技术的引入
据了解，已经有不少中学实验室引入了DIS系统，但都是通过数据线进行数据采集，传感器的使用和数据采集受到线缆的限制，使用不够方便，而且这样的实验系统，数据分享受到限制，每一个实验小组成为一个信息孤岛，这不是真正大数据实验室存在的现象，而物联网技术的引入，通过激光扫描、红外感应器等信息传感设备，可将任何物品和互联网连接，进行信息交换共享，实现智能识别、管理。物联网技术可以免除线缆障碍的困扰，突破传感器数量的限制，整个实验室成为一个整体协同工作，增加小组间交流学习的机会，将DIS系统真正用到实处。
四、 激活学生科学思维策略分析
（一） 科学使用多媒体授课
有些浅显易懂的实验不需要进实验室进行操作，可以利用教室内的多媒体系统给学生展示实验课件和实验视频，让学生自主学习，在升学考试的复习中利用这些数据资源展示物理实验也是非常好的选择。比如沪科版多彩的光这一章节，“凸透镜成像”实验的探究学习时，老师将提前制作完成的课件传输到学生的平板电脑中，再通过互联网对实验数据共享，并在软件中反馈出实验规律，几分钟之内就可将整个实验完全消化，还可以立即对实验进行回顾，加深记忆，理清实验的科学思维。一些类似的实验教学都可以采用这种方法，就可以节省大量时间，起到事半功倍的效果。 （二） 应用信息化教学模式
翻转课堂教学模式属于信息化教学的一种方式，是基于大数据时代发展的教育教学产物，其将知识学习的场所不再局限在教室里，通过PC、平板、智能手机等移动终端随时随地可以进行学习，传统的课堂发展成为教师与学生、学生与学生之间交流互动的场所，包括答疑解惑、知识运用等，从而实现更好地教学效果。如在沪科版第十七章“电流的磁场”的教学过程中，传统实验教学无法完美呈现实验效果，在课后通过电子设备播放微视频等，对相应的重点难点反复学习巩固，解决课堂上的困惑。其他的一些如微课程、慕课等新兴的教学模式也都已经在教育领域掀起了教与学的新浪潮。家长学生也开始尝试利用这些教学资源进行学习、训练、提升、变通，收获了良好的效果，信息化教学模式受到极大的欢迎，这种成绩和效益，推动着传统课堂不断创新思维，给予学生自由学习的空间，有利于激活学生的科学思维。
（三） 建立物理实验真题数据库
将历年的物理实验中考真题统一收集起来，按知识点进行分类汇编，配齐相关参考答案与解析，使用慕课、微课程、翻转课堂等网络教学平台，制作成习题库。可以方便同学们在线答题，自行查找答案，及时纠正错误，并且可以和老师进行线上沟通答疑。同时，利用大数据技术可以针对学生的答题类型、错误情况等分析题目陷阱、易错点和失分点，针对不同的情况推荐进行针对性学习训练，对重难点及时巩固。
（四） 数字化教学促进思维变革
传统物理实验教学需要学生手动收集数据，手动绘图，这样的方式不但会花费更多的时间和精力，并且最后的数据不一定准确，而且各同学的实验动手能力不同，在图像的绘制上也往往存在一定程度的偏差，由此会得出错误的结论，造成对学生的误导。另外在传统物理下学生更多的是严格按照实验步骤进行具体操作，几乎不会违背教科书上的步骤，这极大地束缚了学生思维的发散性，严重阻碍了对学生科学思维的激发与培养。而数字化的教学最为注重的就是对学生科学思维能力的培养与锻炼，数字化实验要求教师进行创造性、开放性的教学，引导并且培养学生独立思考，提高创新思维与科学思维。
五、 结语
大数据时代的到来是不可阻挡的，在大数据时代，初中物理实验教学要想进步，必然要顺应时代的发展，这对于现在的物理实验教学方式既是机遇，也是挑战。大数据在物理实验教学中的应用，是教育现代化的标志，也是新时代教育对学生和教师能力的要求，是培养学生科学思维的新途径。在大数据的背景下对初中物理实验教学创新的研究，具有重要意义，能够促进教师、学生共同发展，为培养素质全面、具有创新思维的社会主义现代化强国的建设者们夯实基础。
参考文献：
[1]樊琳.深入实践大数据，点缀物理真悟理[J].名师在线，2017（15）：80-8.
[2]苗壮.数据思维与中学物理教学创新[J]考试周刊，2014（69）：137-138.
[3]梁建.大数据视野下物理实验激活初中生科学思维的策略研究[J].中学物理，2015，33（18）：5-6.
作者簡介：
黄艳娟，福建省福州市，福州外国语学校。
关键词：大数据；初中物理；实验教学；沪科版
在大数据逐渐占据我们生活的方方面面之时，运用大数据对传统教学方式进行变革也可以成为现实，在传统教学模式中诸多难以实现的难题，在大数据的处理下将得到完美解决。运用大数据不是说一味地摒弃传统教学模式，而是对传统教学模式和信息化多媒体技术进行融合，实现优于传统教学模式的一种新的教学模式。而实验教学由于本身的学习性质，有大量的数据需要处理，使用大数据技术会更加明显的表现出优点，而且在初中物理实验中，以电参数反映测量结果的最多，即便不是电信号作为参数的，也可以通过简单的方法快速将其转化为电参数，所以中学物理实验是最容易实现数字化，最便于运用大数据进行教学辅助的，再加上中学物理教师一般对传感器和数字化原理更为熟悉，所以，初中物理创新实验教学在大数据运用中难度较低，更具有可行性。
一、 大数据技术概念论述
对于“大数据”（Big data）研究机构Gartner给出了这样的定义：“大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。
麦肯锡全球研究所给出的定义是：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。
大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换而言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。
从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。
二、 大数据背景下中学物理实验特点
（一） 传统物理实验室与数字化实验室的区别
传统物理实验室使用的器材都是非常常规的，如刻度尺、天平、电流表、电压表等。实验精度不高，观测数据困难，数据记录繁琐，虽然可以很好地锻炼学生的动手实践能力，但是一场实验下来，大部分时间花费在数据处理上，对于实验原理的理解和物理规律的总结完全不够，而且长时间面对复杂的数据极易导致学生产生厌学情绪，不利于对学生的思维进行激发和培养。而大数据下的物理实验室大量运用传感器和计算机软件等信息化技术，数据测量精确，记录整理快速，可自动绘制精确的图像，对于物理现象和规律观察更加直观，方便学生自行对实验结果进行总结，有利于培养学生学习兴趣。
（二） 学生自主探究性实验
以往的教学过程中，教师对于一些传统实验的讲解往往局限于语言描述和自己演示，学生无法真正参与到实验中，无法体验到实验的乐趣，容易对实验结论产生疑问。例如在物体动能的影响因素这个实验中，老师仅通过讲解要求学生消化该内容，由于没有通过实验证明，学生会一直带着疑惑学习，对于学生的影响是不利的。而如果在斜坡下设置光电门传感器，实时记录小球通过斜坡底部的速度，并将之立即呈现出表格进行对比，学生很快可以理解实验结论，有助于后面内容的学习。
三、 大数据技术应用方法策论
（一） 物理实验仪器全面实现数字化
要让初中物理实验教学适应大数据时代，首先实验设备必须实现创新，要具备对教学过程的数据进行采集和储存的能力，未来中学物理实验室的建设要突破传统的界限，可以通过AI人工智能、图像分析等技术构建起和互联网进行数据交换的桥梁。同时，DIS Lab数字实验室的构建，建设成一体的数字化信息采集系统，使其成为实验室的标配。
（二） 物联网技术的引入
据了解，已经有不少中学实验室引入了DIS系统，但都是通过数据线进行数据采集，传感器的使用和数据采集受到线缆的限制，使用不够方便，而且这样的实验系统，数据分享受到限制，每一个实验小组成为一个信息孤岛，这不是真正大数据实验室存在的现象，而物联网技术的引入，通过激光扫描、红外感应器等信息传感设备，可将任何物品和互联网连接，进行信息交换共享，实现智能识别、管理。物联网技术可以免除线缆障碍的困扰，突破传感器数量的限制，整个实验室成为一个整体协同工作，增加小组间交流学习的机会，将DIS系统真正用到实处。
四、 激活学生科学思维策略分析
（一） 科学使用多媒体授课
有些浅显易懂的实验不需要进实验室进行操作，可以利用教室内的多媒体系统给学生展示实验课件和实验视频，让学生自主学习，在升学考试的复习中利用这些数据资源展示物理实验也是非常好的选择。比如沪科版多彩的光这一章节，“凸透镜成像”实验的探究学习时，老师将提前制作完成的课件传输到学生的平板电脑中，再通过互联网对实验数据共享，并在软件中反馈出实验规律，几分钟之内就可将整个实验完全消化，还可以立即对实验进行回顾，加深记忆，理清实验的科学思维。一些类似的实验教学都可以采用这种方法，就可以节省大量时间，起到事半功倍的效果。 （二） 应用信息化教学模式
翻转课堂教学模式属于信息化教学的一种方式，是基于大数据时代发展的教育教学产物，其将知识学习的场所不再局限在教室里，通过PC、平板、智能手机等移动终端随时随地可以进行学习，传统的课堂发展成为教师与学生、学生与学生之间交流互动的场所，包括答疑解惑、知识运用等，从而实现更好地教学效果。如在沪科版第十七章“电流的磁场”的教学过程中，传统实验教学无法完美呈现实验效果，在课后通过电子设备播放微视频等，对相应的重点难点反复学习巩固，解决课堂上的困惑。其他的一些如微课程、慕课等新兴的教学模式也都已经在教育领域掀起了教与学的新浪潮。家长学生也开始尝试利用这些教学资源进行学习、训练、提升、变通，收获了良好的效果，信息化教学模式受到极大的欢迎，这种成绩和效益，推动着传统课堂不断创新思维，给予学生自由学习的空间，有利于激活学生的科学思维。
（三） 建立物理实验真题数据库
将历年的物理实验中考真题统一收集起来，按知识点进行分类汇编，配齐相关参考答案与解析，使用慕课、微课程、翻转课堂等网络教学平台，制作成习题库。可以方便同学们在线答题，自行查找答案，及时纠正错误，并且可以和老师进行线上沟通答疑。同时，利用大数据技术可以针对学生的答题类型、错误情况等分析题目陷阱、易错点和失分点，针对不同的情况推荐进行针对性学习训练，对重难点及时巩固。
（四） 数字化教学促进思维变革
传统物理实验教学需要学生手动收集数据，手动绘图，这样的方式不但会花费更多的时间和精力，并且最后的数据不一定准确，而且各同学的实验动手能力不同，在图像的绘制上也往往存在一定程度的偏差，由此会得出错误的结论，造成对学生的误导。另外在传统物理下学生更多的是严格按照实验步骤进行具体操作，几乎不会违背教科书上的步骤，这极大地束缚了学生思维的发散性，严重阻碍了对学生科学思维的激发与培养。而数字化的教学最为注重的就是对学生科学思维能力的培养与锻炼，数字化实验要求教师进行创造性、开放性的教学，引导并且培养学生独立思考，提高创新思维与科学思维。
五、 结语
大数据时代的到来是不可阻挡的，在大数据时代，初中物理实验教学要想进步，必然要顺应时代的发展，这对于现在的物理实验教学方式既是机遇，也是挑战。大数据在物理实验教学中的应用，是教育现代化的标志，也是新时代教育对学生和教师能力的要求，是培养学生科学思维的新途径。在大数据的背景下对初中物理实验教学创新的研究，具有重要意义，能够促进教师、学生共同发展，为培养素质全面、具有创新思维的社会主义现代化强国的建设者们夯实基础。
参考文献：
[1]樊琳.深入实践大数据，点缀物理真悟理[J].名师在线，2017（15）：80-8.
[2]苗壮.数据思维与中学物理教学创新[J]考试周刊，2014（69）：137-138.
[3]梁建.大数据视野下物理实验激活初中生科学思维的策略研究[J].中学物理，2015，33（18）：5-6.
作者簡介：
黄艳娟，福建省福州市，福州外国语学校。