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最近，湖北公布了新高考改革方案，和现行考试方案有较大差别。从前两批试点省份的情况来看，物理由于自身的‘难度光环’被打入冷宫，学生弃选情况很严重，引起很多专家的担忧。

在我看来，不管怎么改，本质上都是要在公平的基础上选拔学生，那自然就得通过考试。而要保障考试分数，一定程度上来说，就是要刷题。教学环节中的‘备课、教学、批改、辅导、考试’都得围绕着刷题来进行。这么说稍微有点绝对，因为刷题肯定不是学生在高中阶段成长的目的，这个问题我在后面会谈到。这里就先从刷题入手，谈谈我对大数据在这方面的应用。

一、思维的转变

在讲刷题之前，我想先用一点篇幅说说大数据的思维方式，因为思维方式决定了我们做事的方法。而要了解一种新的思维方式的重要性，就要稍稍了解一下思维方式的演变过程。

1. 机械思维

这里不是说思维死板。“机械”是指从牛顿开创的科学时代以来而形成的一种方法论。“大胆假设，小心求证”这种做事方法如今在我们看来很平常，不过从托勒密到伽利略，再到站在巨人肩膀上的牛顿，是经过了漫长的传承与发展，才总结出的一种科学的思维方式。

图一牛爷之所以牛逼，不仅在于用简单优美的数学公式破解了自然之谜，更重要的是让人类相信世界万物的运动变化规律是可以被认识的。可以说，信心是人类最宝贵的财富，有了信心，荒原变良田，天堑变通途！

后人将牛顿的方法论称为机械思维，核心可以概括为：

（1）世界变化的规律是确定的；

（2）规律是可以被认识的，而且能用简单的公式或者语音描述清楚；

（3）这些规律放之四海而皆准的。

2、不确定性

这个词在中学物理范围内正式出现在量子力学简介里，明确的指明了微观粒子运动的不确定性。这与机械思维所认定的世界的确定性是相违背的，只能通过概率模型来描述微观粒子的运动规律。其实，在宏观世界里，我们也能遇到很多不确定性：随着对这个世界的各方面了解得越来越细致，会发现影响世界的变量其实非常多，已经无法通过简单的办法或者公式算出结果。

比如简单的投骰子，按照牛顿的观点，只要能确定骰子的形状、密度分布、出手的力量、角度、速度等，还知道空气流动的速度，下落的高度，桌面的弹性系数等等参数，一定可以算出骰子落定后，哪一面朝上。但是这里很多细节无法准确度量，比如出手力度和速度；另外，这么多复杂的因素也不一定能用简单的方程表示出来；最后，考虑了所有因素后，计算的结果也不一定准确。所以人们干脆假设每一面朝上的概率为1/6（大量重复的实验也能证实这个结果）。

3、大数据的内涵

如今提到大数据，首先得承认世界的不确定性，由此才能采用不确定性的思维方式去面对各种问题。而处理不确定性，不做主观假设会比任何人为的假定要更有效，但有效的前提就是取得了足够多的数据。所以，大数据思维其实就是数据驱动。通俗说，就是从大量数据里找规律！而且这种规律从过去的因果关系变成了如今的强相关关系（经典的啤酒与尿布）。强相关关系的效果能得到保证，具体体现在大数据的三个特征：数据量大、多维度和完备性。

图三能很好的说明数据量大带来的收益。AlphaGo能获胜，就是阅历了大量的棋谱数据，使得机器能根据当前棋局，快速找到最有可能获胜的落棋办法。

图四说明了数据多维度的重要性。要评判一个人，除了图中的特征外，还得从他的生活圈子，过往经历，兴趣爱好等各方面全面了解，才能准确认识这个人。所以要用大数据来解决问题，多维度是非常重要的。

盲人摸象体现了缺乏数据的完备性，从而不能很好的描述问题。没有完备性，局部来看好像都对，但是从整体来看，离正确相差甚远。所以数据的完备性是模型可靠的重要保障。

以上，简单介绍了一下大数据的思维方式以及特点，希望能用一种新的思维方式来解决当前的问题。当然了，大数据思维的出现不是要否定机械思维，而是作为机械思维的一种补充。就像牛顿运动定律解决不了的范畴，相对论和量子力学能很好的补充。

二、中学物理教育的一些现状

回到实际问题中来，有这么几个现状，看看各位有没有体会：高中三年，物理实验室进过几次？课堂上演示过几次实验？教学是不是围绕着做题来展开的？

针对这几个问题，我猜答案可能会比较一致：

（1）不围绕讲题开展教学，学生会做题？

（2）去实验室体验就可以了，最终还是要做题的。

（3）教学进度那么紧，实验演示比较费时费力，哪还有时间讲题？

这种答案不无道理，确实反映了当前高考指挥棒下的教学现状。但是，这真的是刷题的目的吗？

1、刷题的目的

换个比较贬义的词——题海战术。如今这个词已经被很多专家鄙视，其原因在于不高效，增加学生和老师的负担。

可是有句话叫熟能生巧，只有一定量的保证，才会有质的突变。老师也是看过了很多题，才有很高的解题能力，这也是为什么说老教师有经验。我想这是上述回答的理由之一，也是刷题带来的作用。

2、刷题带来的副作用

但是这个量在实际情况中就很难把握了。作业天天有，放假能逃过一劫吗？嘿嘿嘿，醒醒吧，骚年！我的经历告诉我，作业量和质量负相关，作业多了，要么不做，要么相互抄袭完成任务。而越是作业质量差，老师就越会布置作业让学生练习，形成了一个恶性循环。

另外，在同一个班布置相同的作业，也很难达到因材施教的目的。况且，学生埋头刷题，可能到最后还不知道自己的薄弱点到底在哪，因为很难有时间去总结，因为各个学科都要刷题呀。

3、破解之道

利用大数据该如何解决刷题的几个副作用呢？首先必须得承认，需要硬件的支撑，信息化网络建设是必须的。每位学生人手一个终端设备，暂且叫刷题机。

首先它可以秒杀题海战术！我们做个简单计算，假设一位老师每天做两套试卷共40题（根据我的经历，这个量对于老师来说已经很饱满了，其他教学任务挤占了很多时间），按每周5天的工作量，全年52周来计算，一年下来，老师能做的题量为10400。假设这位老师工作40年，到退休也就能做40万题。而一个题库网站，收纳的题量都是百万级！

而刷题机就可以很轻松阅历无数的题，以及描述题目的各种标签。这样就满足数据量大和多维度这两个条件，这是刷题机起作用的基础。同时因为收纳了各种类型的题，在一定程度上，也能满足完备性（总会有新题出现的，出现了及时入库就可以了。想一想，老师或者学生见到新题也不一定能很容易做出来）。

最最关键的是，机器能详细记录学生在使用机器过程中的各种行为，不断掌握使用者的个性，这样就能真正达到个性化的方案解决个性化的学生问题。以下几个问题能迎刃而解：

（1）作业量和难度能因人而异；

（2）查漏补缺的针对训练也能因人而异；

（3）能让学生通过有限的、合适的题量达到进步的目的。

既能发挥刷题的目的，又能避免刷题的副作用。实现这个目的的核心就是靠各种数据发挥作用：大量的题、题的详细信息（题型、知识点、难度、解题方法等）、学生答题的各种行为（答题正确率、错点详情、答题时间、答题顺序等），甚至我们这里还没想到，但是只要机器能记录下来的量化数据。

挖掘这些数据里隐藏的信息，找出各种相关性：哪些题相关、什么档次的学生和什么档次的题相关、什么档次的学生应该做多少什么档次的题、扫除薄弱点的路径是怎样的，等等。想一想网购时的各种推荐广告或者浏览新闻时推送的消息，这在技术上是已经可以保证的。

4、这玩意儿靠谱？

看到图八，估计教师或者家长很大比例的反对学生手上有电子产品，这不是让孩子零成本上网了么？

这里，我想说说我的看法。首先，对待新事物不能一棍子打死，有现成的技术手段能确保只能访问学习网站而不能登录其他网站；其次，当学生发现手上的电子产品仅仅是学习的工具而不是智能手机时，那种上网地狂热肯定会大打折扣，毕竟人都是趋利避害的。最后，就算是纸质作业，难道就一定能让学生好好学习了么？

三、老师如何面对这种挑战

这里，我只是就刷题这一个场景，谈了一下大数据的应用。其实，针对老师的备课与教学环节，依然可以应用大数据：机器能搜集到大量优秀的备课素材和教学方案，可以针对老师的特点，结合班级实情，推荐恰当的教学方案！同时，也能记录和分析老师的行为，制定老师的成长路线。

看完这些，老师会不会觉得自己被机器取代了？以往的经验好像没啥用处了？有这个焦虑很正常，智能时代，机器确实能代替人完成很多工作。但是上述场景里，我们只是描述了机器擅长的事情：获取数据、分析数据、最后给出解决方案。可是，学生的学习不是单纯刷题呀！！！人的成长才是教育的真谛，这才是老师的作用的真正体现：

（1）学生学习难免遇到挫折，怎样激励学生，这是老师水平的体现；

（2）怎样让学生信服这位老师，这是老师自身魅力的体现；

（3）怎样让学生获得见识，有良好的三观，这是老师格局的体现。

可能会有老师就会怼过来，站着说话不腰疼，这几个体现怎样量化？我们怎样拿奖金？怎样评职称？（这应该是开头问题回答的理由之二）

这里我不唠叨现行的评价体系，只抛出我对这个实际问题的看法：管理层一样可以基于大数据搜集教师的工作数据，分析教师的业务水平；再者，人民群众的眼睛是雪亮的嘛，学生的评价不也是体现老师水平的重要标准么？

最后说说培养学生的学科素养。刷题机能帮老师从教学的各个环节节约大量时间；学生也能从有限的题中获得进步，免去不必要的低质量重复，节省大量的时间。那么这些时间自然可以用来锻炼学生的物理素养，毕竟内功修炼看似不能体现在分数上，但这是支撑能力提升的关键。

我对物理素养的理解，认为有三个层次：

（1）会观察物理现象，有用实验加以证实的意识；

（2）了解物理学的发展，培养自己的科学理想和创造精神；

（3）上升到艺术的高度，体验物理学的美。

物理本身就是来源于对生活现象的观察。观察物理现象，体验物理实验，本就应该是物理学习过程中的重要部分。能透过现象看本质，能用实验给予证明，这是了不起的物理素养！

要让课堂中充满物理现象与物理实验，首先需要老师有这个意识，其次就是要费精力去搜集材料，甚至制作器材，并能很好的与物理知识融合在一起。这其实是对物理老师提出了较高的要求，但是这种亲身的体验带给学生的益处远比讲几个题要好的多。

培养学生的读书习惯（这不是语文老师的活么？）。阅读科普书籍，或者物理学史。虽然这类书不是鸡血，但是能让学生了解在当时的背景下，物理学家具有什么观念，克服了什么困难，才推动了物理学的发展；当今有些什么新的东西诞生，又是怎样融入我们的生活。题目里几乎看不到这些干货。

更上一层，适当的进行艺术熏陶（我TM又不是音乐老师或者美术老师wtf）。要知道，物理学的美，真的可以让人陶醉或者震撼的。简洁的公式或者精炼的话语，就能反映世界的规律；能够推理过去，又能预见未来。如果真正体验到了这种美，投身于物理也在所不惜。（这话有毒，入坑有风险）

四、小结

从刷题入手，谈到物理素养，其实都是围绕着怎样让学生更好的学习物理。从0到1，需要老师精心培养学生，有了大数据的应用，这个过程可以事半功倍。一旦学生打下了良好基础，从1到无穷大带来的创造也就没那么意外了。

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