教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)問題設(shè)計的框架與策略

[摘 要] 教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)（ARS）作為有效的教學(xué)工具，其功能的發(fā)揮與ARS問題設(shè)計具有密切的聯(lián)系。通過文獻(xiàn)研究， 在分析ARS問題設(shè)計必要性、綜述國外ARS問題設(shè)計研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從問題角色、問題目標(biāo)、實現(xiàn)機(jī)制等三方面論述了ARS問題設(shè)計理論框架。認(rèn)為ARS應(yīng)答問題是課堂教學(xué)動力的核心，ARS問題具有內(nèi)容、過程、元認(rèn)知等三重目標(biāo)，目標(biāo)實現(xiàn)的機(jī)制包括提出問題引起學(xué)生的注意、思考問題激發(fā)認(rèn)知過程、應(yīng)答信息柱狀圖給師生提供反饋信息、師生和生生討論促進(jìn)觀點(diǎn)的明晰和碰撞。同時以ARS問題設(shè)計的理論框架為依據(jù)，闡述了問題設(shè)計的實踐策略，并總結(jié)ARS問題的典型特征、設(shè)計步驟和實踐建議。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)； 問題設(shè)計； 問題驅(qū)動教學(xué)； 問題設(shè)計框架； 問題設(shè)計策略

[中圖分類號] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 李紅美（1968—），女，江蘇海門人。副教授，博士研究生，主要從事教育技術(shù)理論與應(yīng)用研究。E-mail： muzi@ntu.edu.cn。

教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)（Audience Response Systems，以下簡稱ARS）是基于無線通訊技術(shù)的互動教學(xué)系統(tǒng)，教師通過大屏幕向全班呈現(xiàn)問題，學(xué)生借助應(yīng)答器（Clicker）提交問題答案，系統(tǒng)軟件即時收集學(xué)生的答案，并通過投影儀以柱狀圖或柵格等多種形式將應(yīng)答信息顯示在大屏幕上，幫助教師評估學(xué)生的反應(yīng)，進(jìn)一步形成新的教學(xué)問題。[1]國外經(jīng)過近二十年的迅速發(fā)展，ARS已成為新興的教育教學(xué)工具，廣泛應(yīng)用于心理學(xué)、哲學(xué)、生物學(xué)、計算機(jī)、社會學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、教育學(xué)等領(lǐng)域。[2]研究熱點(diǎn)聚焦于主動學(xué)習(xí)（Active learning）、形成性評價（Formative Assessment）、同伴教導(dǎo)（ Peer Instruction）、問題驅(qū)動教學(xué)（Question-Driven Instruction）等。

ARS作為靈活的教學(xué)工具，具有實現(xiàn)由灌輸式教學(xué)向探究互動教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的潛能，但必須與教學(xué)法有機(jī)結(jié)合才能發(fā)揮它在教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢。對于教師而言，學(xué)會操作ARS技術(shù)相對容易，更多的挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建和改編合適的問題、促進(jìn)有效的課堂討論、整合ARS與課程材料等，其中有效的教學(xué)問題設(shè)計顯得尤為重要；有效ARS教學(xué)問題的特點(diǎn)與測驗問題、家庭作業(yè)問題存在很大差異，經(jīng)過數(shù)年積累的教學(xué)問題對于開展ARS整合于課堂的教學(xué)幫助甚微，因此基于ARS的問題研究相對較少。[3]

與發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)ARS的應(yīng)用研究處于起步階段，如何設(shè)計行之有效的ARS問題成為交互式探究教學(xué)的首要環(huán)節(jié)。因此，本文通過文獻(xiàn)研究， 在明確ARS問題設(shè)計必要性、概覽國外ARS問題設(shè)計研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述ARS問題設(shè)計的理論框架和實踐策略，總結(jié)ARS問題的典型特征、設(shè)計步驟和實踐建議，期望能為國內(nèi)ARS的研究與應(yīng)用提供理論和實踐參考。

一、ARS問題設(shè)計研究的必要性

學(xué)習(xí)理論的發(fā)展促進(jìn)了教師教學(xué)理念不斷更新，教學(xué)的最終目標(biāo)不僅是傳授知識，更要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決復(fù)雜問題的能力。傳統(tǒng)以教為中心的知識傳授和操作練習(xí)對于知識傳授具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，但不利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

ARS以問題為驅(qū)動促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)者為中心， 通過學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境的交互作用，主動建構(gòu)意義的過程。因此學(xué)習(xí)者必須積極主動地投入學(xué)習(xí)，通過同化和順應(yīng)才能把新知識整合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。在課堂教學(xué)中，ARS依托教學(xué)問題引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，通過同伴教導(dǎo)、小組或班級討論，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。因此ARS被視為促進(jìn)主動學(xué)習(xí)的工具。[4]

在《人類怎樣學(xué)習(xí)（How People Learn）》一書中，Bransford et al.提出有效的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)“以學(xué)生為中心、知識為中心、評估為中心、社區(qū)為中心”。[5] “以學(xué)生為中心”強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)以學(xué)生已有知識為基礎(chǔ)；“以知識為中心”即知識不是想法、事實、技能，而是與已有知識有機(jī)聯(lián)系的可擴(kuò)充的內(nèi)在組織結(jié)構(gòu)；“以評估為中心”強(qiáng)調(diào)教與學(xué)的過程中頻繁的、詳細(xì)的評估的必要性；“以社區(qū)為中心”強(qiáng)調(diào)在同伴中通過建設(shè)性互動促進(jìn)學(xué)習(xí)。ARS應(yīng)用于教學(xué)，有利于促進(jìn)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境向有效學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變。

問題驅(qū)動教學(xué)是通過問題的提出、思考、回答、討論的循環(huán)過程促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。ARS呈現(xiàn)的教學(xué)問題是課堂教學(xué)動力的核心，在教學(xué)問題的循環(huán)引導(dǎo)下，一方面可以促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，另一方面幫助教師根據(jù)學(xué)生反饋靈活調(diào)整教學(xué)。如圖1所示。[6]因此，設(shè)計有效的教學(xué)問題是發(fā)揮教學(xué)系統(tǒng)整體功能的關(guān)鍵，研究ARS問題設(shè)計是提升ARS技術(shù)作用最大化的有效途徑。

圖1 問題驅(qū)動教學(xué)示意圖

二、ARS問題設(shè)計研究的現(xiàn)狀

20世紀(jì)60至70年代，ARS的研究是以行為主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，自20世紀(jì)90年代開始以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，研究重點(diǎn)也從關(guān)注ARS對學(xué)生學(xué)業(yè)成績的影響轉(zhuǎn)向如何使用ARS技術(shù)支持有效學(xué)習(xí)。[7]理論基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)變會影響ARS教學(xué)問題設(shè)計，但已有文獻(xiàn)中只有少量文獻(xiàn)關(guān)注問題類型和問題設(shè)計有效性，大量的文獻(xiàn)資料研究同伴教學(xué)、形成性評估等。

（一）關(guān)注問題類型

Aaron D. Bruck、Marcy H. Towns在普通化學(xué)課程中通過四個視角分析ARS問題類型，以推進(jìn)教學(xué)實踐反思。[8]第一個分析視角是是否允許學(xué)生合作，即獨(dú)自回答還是合作回答（solo VS buddy） ；第二個分析框架是布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類（知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價）；第三個分析框架是Robinson、Nurrenbern 把問題分成三類，即定義（Definition）、算法的或規(guī)則系統(tǒng)的（Algorithmic）、高階的（Higher-Order）；第四個分析框架是Bretz、Smith、Nakhlehs把問題分成三類，即定義（Definition）、算法的或規(guī)則系統(tǒng)的（Algorithmic）、概念的（Conceptual），和第三個分析框架相比，算法的或規(guī)則系統(tǒng)的、概念的分類又細(xì)分成幾個亞類。研究結(jié)果顯示：允許合作回答問題的學(xué)生成績明顯優(yōu)于獨(dú)立回答問題的學(xué)生；按布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類的問題，學(xué)生在低認(rèn)知水平層次的問題上成績優(yōu)于其他層次；按Robinson、Nurrenbern分析框架，139個問題中有63個是定義類的問題；按Bretz、Smith、Nakhlehs分析框架，學(xué)生成績在三類問題上沒有顯著差異。通過四個框架對問題設(shè)計的反思研究，認(rèn)為在教學(xué)中應(yīng)減少低認(rèn)知層次的問題，適當(dāng)增加高認(rèn)知層次的問題。

Bonnie R. Rush等人在獸醫(yī)課程教學(xué)中研究不同類型ARS問題對學(xué)生注意力的影響。[9]在前三年中，324名學(xué)生注冊參與實驗，10名教師在10門核心課程中各有五個講課內(nèi)容向?qū)W生呈現(xiàn)四種不同類型的問題，即基于知識的問題、討論的問題、民意測驗、心理預(yù)期問題，以及沒有ARS問題（控制組）。研究結(jié)果顯示：76.1% 的同學(xué)參與度高；64.4%的同學(xué)認(rèn)為ARS系統(tǒng)能促進(jìn)講課的效果；基于知識的問題和討論的問題最能引起學(xué)生對講課內(nèi)容的注意，民意測驗對學(xué)生注意力的影響等同于控制組（沒有ARS問題），當(dāng)用心理預(yù)期問題調(diào)查未來講課的內(nèi)容時，學(xué)生的注意力比較分散。從問題設(shè)計時所花費(fèi)的時間來看，基于知識的問題耗時較少（22.3分鐘），討論的問題耗時最長（38.6分鐘），心理預(yù)期問題耗時較長（34.7分鐘），民意測驗耗時最少（22.2分鐘）。全體教師認(rèn)為，教師在問題設(shè)計時投入的時間與問題對課堂氛圍的影響是成正比的。研究結(jié)果也表明，ARS問題有助于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，促進(jìn)同伴交流，提高學(xué)習(xí)興趣，有利于注意力的保持。

多媒體學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，文本和圖形結(jié)合可以改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。在地理科學(xué)課程教學(xué)中，Kyle Gray等人研究帶有圖形的ARS教學(xué)問題是否比純文本的問題具有更高的正答率。[10]共有561名學(xué)生參與應(yīng)答，問題有兩類，一類帶有圖形，另一類是純文本，對于每一類問題都計算正答率，并與美國大學(xué)入學(xué)考試中的閱讀、數(shù)學(xué)和科學(xué)的成績進(jìn)行比較。經(jīng)統(tǒng)計檢驗，兩類問題的正答率無顯著差異，學(xué)生應(yīng)答成績的分布與美國大學(xué)入學(xué)考試中的閱讀、數(shù)學(xué)和科學(xué)的成績也沒有顯著差異。研究結(jié)果表明，概念問題有無圖形并不影響學(xué)生的應(yīng)答，同時概念問題是形成性評估的有效工具。

（二）關(guān)注問題設(shè)計的有效性

在回答物理教學(xué)問題時，物理專家和學(xué)生往往具有不同的視角，有時候這樣的差異并不意味著學(xué)生存在錯誤概念，而是問題設(shè)計需要作進(jìn)一步的修正。Ding等人采用學(xué)生訪談的方法，盡量減少或消除物理專家和學(xué)生看待問題的不同視角所帶來的影響，提高問題設(shè)計的有效性。[11]經(jīng)過對35名志愿者的初步訪談，從中選擇了14名學(xué)生作為進(jìn)行持續(xù)深入口頭訪談的對象。訪談目的不是為了征求和證實學(xué)生的錯誤答案，而是把訪談過程作為“學(xué)生咨詢”的過程，從而揭示出問題設(shè)計過程中被物理專家所忽視的有效性的問題。當(dāng)人們面對問題的時候，通常會依次或遞歸地經(jīng)歷四個階段，即理解、檢索記憶、判斷和映射。在四階段反應(yīng)模型的框架下，研究ARS問題設(shè)計的有效性，同時也明確學(xué)生的認(rèn)知困難，經(jīng)過修改完善后的問題在全班再作測試。研究結(jié)果表明，應(yīng)該如何修改問題與學(xué)生訪談過程報告的哪個階段存在問題有很大的相關(guān)性，大部分理解、檢索記憶階段出現(xiàn)的問題來自于學(xué)生對問題情境和問題本身的錯誤解釋，判斷階段出現(xiàn)問題源于學(xué)生對作出假設(shè)或簡單化問題所需信息的丟失，映射階段的問題可以通過修改選項或用圖示表示來解決。通過把學(xué)生作為訪談對象，有助于從學(xué)生的視角來分析問題設(shè)計的不足，這是有效問題設(shè)計不可缺少的一個步驟。

（三）關(guān)注不同的問題系列

Pengfei Li認(rèn)為基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論設(shè)計ARS的應(yīng)答問題系列能夠增加課堂教學(xué)動力，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。[12]美國俄亥俄州立大學(xué)的Clicker項目組在大學(xué)物理課程教學(xué)中發(fā)展了同伴教學(xué)方法論，不僅研究單個應(yīng)答問題的設(shè)計，而且研究不同應(yīng)答問題系列對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。問題系列通常有3～4個問題組成，對于學(xué)生來說，這些問題具有不同的應(yīng)用情境，但對于專家來說，問題卻蘊(yùn)含著相同的概念。項目組認(rèn)為問題系列比單個問題具有更好的評估作用，能夠引導(dǎo)認(rèn)知沖突，減少學(xué)習(xí)焦慮。Pengfei Li以美國俄亥俄州立大學(xué)的Clicker項目為依托，在一年多的準(zhǔn)實驗研究中，把應(yīng)答問題系列分為兩種，“Easy-Hard-Hard”和“Rapid-Fire”，一部分學(xué)生采用Clicker，另一部分學(xué)生不采用Clicker，分析學(xué)習(xí)成績不同的學(xué)生在兩種應(yīng)答問題系列中的受益情況。研究結(jié)果表明，不同學(xué)習(xí)成績的學(xué)生在不同的問題系列中獲益不同。對于成績處在后半部分的學(xué)生來說，無論是否使用Clicker，在“Easy-Hard-Hard”問題系列中并不存在顯著差異，但在“Rapid-Fire”問題系列中存在顯著差異，說明成績處在后半部分的學(xué)生在“Rapid-Fire”問題系列中使用Clicker進(jìn)行學(xué)習(xí)獲益更多；對于成績處在前半部分的學(xué)生來說，無論是否使用Clicker，在兩個不同的問題系列中都存在顯著差異，說明成績處在前半部分的學(xué)生在兩種問題系列中使用Clicker進(jìn)行學(xué)習(xí)都能獲益，并且在“Easy-Hard-Hard”問題系列中獲益更多。研究結(jié)果啟示我們在教學(xué)實踐中要兼顧不同學(xué)習(xí)成績學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，兩種問題系列各占一定的比例。

國外經(jīng)過近二十年的實踐，已形成了少量以學(xué)科為基礎(chǔ)的ARS應(yīng)用研究團(tuán)隊，積累了一些ARS問題庫，比如Ian Beatty以物理學(xué)科為基礎(chǔ)，組建了“UMPERG”研究團(tuán)隊，[13]并創(chuàng)建ARS問題庫網(wǎng)站和帶有注釋的商業(yè)性問題庫產(chǎn)品。[14] ARS問題庫雖然有用，但各個學(xué)科的ARS問題庫是不足的。如果教師不能理解ARS問題庫中問題的教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計邏輯，就不能發(fā)揮問題設(shè)計的潛能，影響問題的使用效果。因此，教師理解了ARS問題設(shè)計的理論框架和實踐策略，就能分析ARS問題成功或失敗的原因，懂得如何評估問題，如何創(chuàng)建或改編問題，以滿足個性化的學(xué)習(xí)需求。教師不僅僅使用問題，更要知道如何創(chuàng)建和修改問題。

三、ARS問題設(shè)計的理論框架[15]

ARS問題的理論框架包括問題在課程教學(xué)過程中扮演的角色、問題設(shè)計所要達(dá)到的目的以及各種各樣實現(xiàn)目的的機(jī)制。

（一）問題的角色

問題在ARS教學(xué)過程中扮演怎樣的角色呢？正如論述問題設(shè)計必要性中提到的，ARS教學(xué)問題是課堂教學(xué)動力的核心，課堂教學(xué)的目標(biāo)不是講解和呈現(xiàn)信息，而是幫助學(xué)生探索、組織、整合、拓展知識，學(xué)生可以從課本、多媒體和其他課外資源中獲取新的信息。

問題驅(qū)動教學(xué)以問題作為教學(xué)的核心動力，“問題圈模型”形象地描述了ARS應(yīng)用于課堂教學(xué)時問題有效地促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的過程。如圖2所示。[16]

“問題圈模型”的第一步，開門見山提出問題；第二步，學(xué)生利用幾分鐘時間小組討論不同的觀點(diǎn)意見，形成滿意的答案，學(xué)生借助應(yīng)答器回答問題；第三步，利用直方圖向全班展示學(xué)生的反應(yīng)，在并不公布正確答案的情況下，展開全班討論，請學(xué)生解釋選擇答案的基本原理，通過精心組織，可以把全班討論的過程轉(zhuǎn)化為全班同學(xué)交流思想觀點(diǎn)的過程；第四步，教師給予適當(dāng)講解、評語或提出另一個相關(guān)問題。在50分鐘課堂教學(xué)時間里，一般可重復(fù)問題圈3～4次?！皢栴}圈模型”有三個方面需要強(qiáng)調(diào)：第一，呈現(xiàn)給學(xué)生的問題不能僅是機(jī)械記憶或簡單操作，應(yīng)該能促進(jìn)有意義認(rèn)知；第二，圍繞問題展開小組討論和班級討論；第三，教師必須動態(tài)地調(diào)控教學(xué)以滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要。從“問題圈模型”可以看出，教學(xué)問題的設(shè)計為學(xué)習(xí)者預(yù)先構(gòu)建了聚焦教學(xué)目標(biāo)展開思考的框架， 使教學(xué)進(jìn)程朝著預(yù)先設(shè)計的方向發(fā)展，促進(jìn)學(xué)習(xí)者思維技能的持續(xù)發(fā)展。

圖2 問題圈模型

（二）問題的目標(biāo)

ARS問題應(yīng)該具有明確的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)目標(biāo)并不只是指特定學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，每一個ARS問題應(yīng)該具有三重目標(biāo)，即內(nèi)容目標(biāo)、過程目標(biāo)、元認(rèn)知目標(biāo)。

問題的內(nèi)容目標(biāo)由回答“我們想闡明學(xué)科的哪部分材料”這一問題來決定，問題的內(nèi)容會涉及概念、規(guī)則及其內(nèi)在關(guān)系。由于在課程分派到的指定課堂教學(xué)時間里，問題驅(qū)動教學(xué)不可能涉及學(xué)科內(nèi)容的方方面面，問題驅(qū)動的循環(huán)應(yīng)聚焦在基礎(chǔ)知識、核心規(guī)則、重要區(qū)別和概念組織。牢固掌握這些內(nèi)容后，學(xué)生通過閱讀和家庭作業(yè)進(jìn)一步學(xué)習(xí)高級的主題和特定的案例。

問題的過程目標(biāo)通過回答“我們想訓(xùn)練學(xué)生的什么認(rèn)知技能”這一問題來決定，如果內(nèi)容目標(biāo)是指學(xué)生必須用什么內(nèi)容知識來回答問題，那么，過程目標(biāo)是指學(xué)生怎樣用內(nèi)容知識來回答問題，有時稱過程目標(biāo)也為“認(rèn)知目標(biāo)”。對于學(xué)生而言，生成和整合已有思維習(xí)慣的關(guān)鍵活動是分析：通過識別必要的概念及其內(nèi)在關(guān)系就可以理解問題情境，從而推理得出結(jié)論，訓(xùn)練分析能力可以促進(jìn)概念理解，這些與培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力有關(guān)。作為過程目標(biāo)的一部分，ARS問題應(yīng)該經(jīng)常要求學(xué)生在探求答案的過程中進(jìn)行定性的分析。

問題的元認(rèn)知目標(biāo)通過回答“我們希望加強(qiáng)學(xué)習(xí)或從事某一學(xué)科的信念是什么”這一問題來決定，每一門課程都明確或含蓄地表達(dá)這種目標(biāo)。學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該是獨(dú)自進(jìn)行的過程還是合作、社會化的過程？注意到重要的細(xì)節(jié)或者獲得一般的概念就足夠了嗎？對于學(xué)習(xí)認(rèn)真和能力強(qiáng)的學(xué)生是不是希望新內(nèi)容第一次出現(xiàn)時就能理解內(nèi)容？或者困惑、解決、多通道學(xué)習(xí)有必要嗎？學(xué)習(xí)某門課程中需要多少自主學(xué)習(xí)活動？也許這些問題的回答大多數(shù)是針對教師而言，并非是針對學(xué)生而言的，但師生對這些問題回答的共識至關(guān)重要。學(xué)生的元認(rèn)知觀念建構(gòu)得越多，學(xué)生就越能學(xué)好所教的內(nèi)容。在這種理念的影響下，我們可以明顯地促進(jìn)課程學(xué)習(xí)，并且為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備?！盀閷淼膶W(xué)習(xí)作準(zhǔn)備”是教師最希望取得的持久的學(xué)習(xí)結(jié)果。

（三）目標(biāo)實現(xiàn)的機(jī)制

問題驅(qū)動教學(xué)可以通過以下四個機(jī)制實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)：提出問題引起學(xué)生的注意；思考問題激發(fā)認(rèn)知過程；應(yīng)答信息柱狀圖給師生提供反饋信息；師生、生生討論促進(jìn)觀點(diǎn)的明晰和碰撞。

僅僅借助提出問題和思考問題，問題對學(xué)生就具有很顯著的效果，第一和第二個機(jī)制也可理解成“他們思考什么？”和“他們怎樣思考問題？”一個問題能引導(dǎo)學(xué)生注意特定的事實、特點(diǎn)、觀念、沖突或關(guān)系，意識并知覺到問題。有時，僅僅看到一個觀念或者從正確的視角看待問題，就足于激發(fā)理解。一個問題還能激發(fā)學(xué)生訓(xùn)練特定的認(rèn)知過程，即思維習(xí)慣和分析實踐。沒有一個問題能強(qiáng)迫學(xué)生投入特定的認(rèn)知過程；心理投入通常是自發(fā)的，問題的設(shè)計能夠成功地促進(jìn)答案達(dá)成的過程。

第三個機(jī)制是對學(xué)生應(yīng)答信息的交流。從應(yīng)答信息柱狀圖上，教師了解學(xué)生的理解情況，學(xué)生了解同伴的想法。這些信息不僅僅值得注意，更可以幫助師生決定后續(xù)的教與學(xué)，繼而ARS成為形成性評估工具：評估不是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞，而是促進(jìn)師生有效地教與學(xué)。因而，基于ARS的形成性評估是有效的教學(xué)創(chuàng)新。[17]

第四個機(jī)制是師生、生生討論。帶著問題展開討論可以使問題驅(qū)動教學(xué)更加有效，學(xué)生在應(yīng)答前可以進(jìn)行小組討論，應(yīng)答結(jié)果以直方圖的形式呈現(xiàn)于課堂，還可展開全班討論。進(jìn)行師生、生生討論的一個原因是明晰的觀念、假設(shè)、期望、理解和推理對學(xué)生具有內(nèi)在固有的價值，因為學(xué)生的想法通常會存在不規(guī)范的、朦朧的、前后矛盾的現(xiàn)象，當(dāng)學(xué)生必須把想法轉(zhuǎn)換成語言，尤其是精確的專業(yè)語言時，想法不規(guī)范的、朦朧的、前后矛盾的缺陷就會暴露出來并且得到矯正。另一個原因是討論包含著不同觀念、不同分析、不同結(jié)論的碰撞，在全班同學(xué)的想法面前暴露學(xué)生自己的觀點(diǎn)，會挑戰(zhàn)學(xué)生，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)，對于不同意見的爭論和妥協(xié)更能促進(jìn)理解。直接告訴學(xué)生思考什么是無效的，啟發(fā)學(xué)生思考、給出對立的選擇、尋找解決辦法才是真正有效的。第三個原因是，不管問題的干擾項如何，與任何應(yīng)答信息直方圖相比，討論提供給教師更多關(guān)于學(xué)生理解和困難的相關(guān)信息。全班討論可以動態(tài)地讓教師了解到學(xué)生出錯的原因和特點(diǎn)，因此師生、生生討論也是一類形成性評估。

四、ARS問題設(shè)計的實踐策略[18]

根據(jù)ARS問題設(shè)計的理論框架，實踐策略包括如下四個方面。

（一）引導(dǎo)注意和提升意識的策略（ Directing Attention and Raising Awareness）

去除不重要的（Removing Nonessentials）：問題設(shè)計時要去除對教學(xué)目標(biāo)不重要的內(nèi)容，盡量避免問題情境中潛在的干擾因素，或?qū)W生需要思考才能回答的潛在干擾的步驟。比如定量計算會削弱學(xué)生對定性問題的注意，轉(zhuǎn)移學(xué)生的認(rèn)知資源。

比較和對比（Compare and Contrast）：要求學(xué)生比較兩件事情時，注意力自然就會停留在兩者的區(qū)別上。第一個途徑是問題要求學(xué)生對多樣的情境進(jìn)行分類或整理；第二個途徑是描述一種情境，若改變其中的某一方面會產(chǎn)生什么影響；第三個途徑是呈現(xiàn)兩個或更多的ARS問題系列，有的情境相同但問題不同，或者問題相同但情境有所改變。

延伸問題情境（Extending the Context）：拓展已有觀念或技能的情境，既是一種思維習(xí)慣，也是一種有價值的問題設(shè)計策略。在陌生的情境中提出學(xué)生熟悉的問題，學(xué)生的注意力被引導(dǎo)到新情景的不同之處，在變化的情境中呈現(xiàn)的問題使學(xué)生對概念的理解超出有限的認(rèn)識范圍。

再用熟悉的問題情境（Reusing Familiar Question Scenarios）：學(xué)生對問題的閱讀、領(lǐng)會和解釋需要非凡的認(rèn)知資源?！叭コ恢匾摹辈呗杂兄跍p輕學(xué)生的“認(rèn)知負(fù)荷”，正如在學(xué)生已經(jīng)理解的情形中提出新的問題。在“延伸問題情境”與“再用熟悉的問題情境”兩個策略之間應(yīng)該取得平衡：通常情況下，在熟悉的問題情境中介紹新的觀念，或者熟悉的觀念在新的情境中探索和發(fā)展。

哎呀回去（Oops-Go-Back）：提出兩個相關(guān)的問題形成一個系列，第一個問題是個陷阱，學(xué)生會犯常見的錯誤或者忽視重要的因素，教師允許學(xué)生用Clicker作出應(yīng)答，接著直接轉(zhuǎn)向第二個問題，第二個問題能使學(xué)生意識到第一個問題中的錯誤，當(dāng)學(xué)生被第一個問題中的錯誤“激活”時，學(xué)生自己會發(fā)現(xiàn)錯誤，這比僅僅事先告知或警告學(xué)生更加有效。

（二）激發(fā)認(rèn)知過程的策略

解釋表示（Interpret Representations）：用多種方式來表征問題有助于發(fā)展學(xué)生的思維習(xí)慣，尋找可供選擇的表示方式。這種策略的實施可以通過提供必要的信息，或者在可供選擇的表示方式中作出選擇。

比較和對比（Compare and Contrast）與延伸問題情境（Extending the Context）：“比較和對比”與“延伸問題情境”策略不僅有效地引起學(xué)生注意，而且發(fā)展學(xué)生的思維習(xí)慣。這是非常有效的問題類型，具有多種優(yōu)點(diǎn)。

識別系列或子系列（Identify A Set or Subset）和排列變體（Rank Variants）：有些思維習(xí)慣很容易獲得，給學(xué)生呈現(xiàn)一系列情境、對象或過程，要求學(xué)生按照某些標(biāo)準(zhǔn)識別系列或子系列，或者按照特性排列變體，有助于發(fā)展學(xué)生的分類和分等能力。

限制解決方案（Constrain the Solution）：限制解決方案策略有助于訓(xùn)練“產(chǎn)生多種解決方案”的思維習(xí)慣，“正面的約束”有助于學(xué)生通過特定的途徑解決問題，“負(fù)面的約束”限制學(xué)生用特定的方法解決問題，僅僅給予這樣的指示，學(xué)生就會從戰(zhàn)略角度考慮解決問題的方法。

尋找最佳方法（Reveal A Better Way）：這是另一種訓(xùn)練“產(chǎn)生多種解決方案”的方法。首先給學(xué)生呈現(xiàn)有可能有效解決的問題，但問題比較復(fù)雜、冗長、易出錯、模糊或沒有最佳解決途徑，然后通過討論，戲劇性地提出更多簡練或簡單的解決方案。

僅僅制定戰(zhàn)略（Strategize Only）：僅僅制定戰(zhàn)略策略有助于強(qiáng)化“制定戰(zhàn)略、證明合理和計劃”思維習(xí)慣。向?qū)W生呈現(xiàn)問題，要求學(xué)生找到最有效解決問題所需要的規(guī)劃和方法，不需要真正解決問題。

包含不相關(guān)信息（Include Extraneous Information）和省略必要的信息（Omit Necessary Information）：這是有助于強(qiáng)化“制定戰(zhàn)略、證明合理和計劃”思維習(xí)慣的策略，可促使學(xué)生清晰地考慮什么信息是完成戰(zhàn)略所必需的，而不是為問題解決提供確切所需的信息。注意“包含不相關(guān)信息”與“去除不重要的”并不前后矛盾，對學(xué)生來說信息是外來的，但對教師來說并不是，因為謹(jǐn)慎地考慮外來不相關(guān)信息對問題的教學(xué)目的是必要的。

激活認(rèn)知過程不僅關(guān)注問題的內(nèi)在設(shè)計，而且關(guān)注問題的課堂討論氛圍。“尋找最佳方法”策略依賴于精細(xì)的課堂討論設(shè)計，因此在任何時候都要監(jiān)控和改善課堂交流。同樣地，當(dāng)教師要求學(xué)生明確地考慮自己的思考過程和學(xué)習(xí)行為時，元認(rèn)知就被激活了。

（三）使用應(yīng)答數(shù)據(jù)進(jìn)行形成性評估的策略

問題備選項揭示學(xué)生可能存在的錯誤（Answer Choices Reveal Likely Student Difficulties）：學(xué)生應(yīng)答反應(yīng)信息的柱狀圖給教師和學(xué)生提供反饋信息。為了給教師提供的信息達(dá)到最大化，問題備選項應(yīng)揭示學(xué)生可能存在的錯誤，包括常見錯誤、誤解、可選擇的設(shè)想、解釋。通過這種方式，從直方圖上可以很直觀地發(fā)現(xiàn)特定的答案在班上比較普遍，從而決定是否需要講解。一般情況下，直方圖可以有效地反應(yīng)全班答案的分布情況（“哎呀回去”策略除外）。當(dāng)解釋學(xué)生的反應(yīng)時，任何給定的答案都可能存在不至一種解決途徑，在班級討論中，請學(xué)生自愿介紹答案的推理過程，讓學(xué)生自己解釋答案顯得十分重要。

“以上都不是”選項（Include“None of the Above”）：增加“以上都不是”選項，可以發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計時沒有預(yù)料到的答案。我們把這個答案視為最“正確”或最佳答案，因此學(xué)生會很謹(jǐn)重地選擇它（經(jīng)常在“省略必要的信息”情況下），我們不能認(rèn)為學(xué)生不認(rèn)同備選答案就是犯了錯誤。

（四）促進(jìn)關(guān)聯(lián)、沖突和有效討論的策略

定性問題（Qualitative Questions）：定性問題比定量問題更能促進(jìn)關(guān)聯(lián)和沖突，定量問題引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)字、變量和方程來思考，這很難展開交流和討論，而定性問題能促進(jìn)概念、想法和一般關(guān)系的討論。

分析和論證問題（Analysis and Reasoning Questions）：與要求計算和回憶的問題相比，分析和論證問題需要學(xué)生作出有意義的決定，引導(dǎo)更好的討論和有價值的關(guān)聯(lián)。

多樣的可辯護(hù)的答案（Multiple Defensible Answers）：多樣的可辯護(hù)的答案為意義分歧埋下伏筆，有利于進(jìn)行富有成效的討論。也許每個問題不僅一個答案是可行的，這完全依賴于如何解釋問題和自覺或不自覺地作出怎樣的假設(shè)。

需要未申明的假設(shè)（Require Unstated Assumptions）、未證明正確的陷阱假設(shè)（Trap Unjustified Assumptions）、故意的模棱兩可（Deliberate Ambiguity）：同樣地，我們設(shè)計問題時需要未申明的假設(shè)、未證明正確的陷阱假設(shè)和故意的模棱兩可，除了促進(jìn)意見不一致從而有益于討論之外，在許多情境下也有利于感受到學(xué)生可能的多樣化解釋。

尋找誤解（Trolling for Misconceptions）：“尋找誤解”策略故意抓住學(xué)生可能存在的錯誤概念或不合需要的“可供選擇的概念”。這樣的問題進(jìn)一步幫助學(xué)生意識到內(nèi)容目標(biāo)，避免特定的錯誤想法，促進(jìn)元認(rèn)知目標(biāo)的實現(xiàn)，同時討論也會更加熱烈。

五、ARS問題的典型特征、

設(shè)計步驟和實踐建議

在ARS應(yīng)用的實踐中，編寫ARS問題是課程計劃和講課準(zhǔn)備工作的一部分，在教學(xué)中插入一個問題并不比創(chuàng)建新演示文稿困難，如果教學(xué)中閃現(xiàn)靈感，也可以隨時增加問題來關(guān)注學(xué)生的理解。不同的教師運(yùn)用ARS教學(xué)的模式各不相同，問題的種類豐富多樣，但存在共有的典型特征。

（一）ARS問題的典型特征[19]

1. 通過問題增進(jìn)或管理交互

開始或聚焦討論的問題，要求同伴交互的問題，辯論后收集選票的問題。

2. 通過問題評估學(xué)生的準(zhǔn)備和學(xué)習(xí)責(zé)任心

關(guān)于課前閱讀和家庭作業(yè)準(zhǔn)備情況的問題，實驗前的問題。

3. 通過問題發(fā)現(xiàn)學(xué)生更多的信息

調(diào)查學(xué)生關(guān)于學(xué)習(xí)的步調(diào)、有效性、學(xué)習(xí)風(fēng)格、講課主題建議的問題，學(xué)生意見或態(tài)度的民意測驗問題，探索學(xué)生先已存在的理解水平的問題，詢問學(xué)生關(guān)于ARS或主動學(xué)習(xí)感覺的問題。

4. 通過問題進(jìn)行形成性評估

評估學(xué)生對講課材料理解的問題，揭示學(xué)生對講課材料誤解的問題，決定未來講課方向和進(jìn)一步需求的問題，測查學(xué)生對先前講演知識理解的問題，評估學(xué)生在新情境中應(yīng)用講課知識的問題，完成作業(yè)后評估學(xué)生是否為新的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備的問題，課堂結(jié)束時允許學(xué)生評估自己理解水平的問題。

5. 通過問題完成智力比賽或測驗

雖然ARS用于總結(jié)性高風(fēng)險的測試比較少，但測試的問題通常測查學(xué)生：注意力是否集中的問題，是否認(rèn)真記載筆記的問題，是否為課堂和實驗做好準(zhǔn)備的問題，是否與家庭作業(yè)保持同步的問題，是否主動學(xué)習(xí)的問題，是否能夠從先前的講課中回憶材料的問題。

6. 在數(shù)學(xué)、化學(xué)、工程、物理課程中的練習(xí)題

7. 通過問題指導(dǎo)思考、復(fù)習(xí)、教學(xué)

講課結(jié)束時復(fù)習(xí)的問題，給出實驗前學(xué)習(xí)指南的問題，為測驗進(jìn)行復(fù)習(xí)的問題，引導(dǎo)學(xué)生完成多步驟過程的問題。

8. 進(jìn)行實驗和說明學(xué)生反應(yīng)的問題

9. 使講課更有趣的問題

ARS技術(shù)是非常靈活的工具，它的有效使用依賴于教師的想象和問題格式本身。但也有ARS的創(chuàng)新運(yùn)用，比如ARS作為“掌聲測量計”持續(xù)實時監(jiān)控學(xué)生是否感到困惑；對學(xué)習(xí)能力分布不均衡的班級，運(yùn)用ARS實行“差異教學(xué)法”；利用問題中多選的正確答案或只是部分的正確答案促進(jìn)討論。

（二）ARS應(yīng)答問題的設(shè)計步驟

雖然已經(jīng)有了明晰的問題設(shè)計框架和策略，但有效的問題設(shè)計仍然是富有挑戰(zhàn)、費(fèi)時費(fèi)力的工作，正如其他非凡的技能需要不斷的練習(xí)。

在實踐中可以按照以下步驟設(shè)計問題：第一步，問題的設(shè)計始于學(xué)生普遍存在的錯誤概念或?qū)W習(xí)困難，這些信息或者來自己有文獻(xiàn)，或者來自教師豐富的教學(xué)經(jīng)驗；第二步，基于學(xué)生普遍存在的錯誤概念或?qū)W習(xí)困難來設(shè)計問題；第三步，在課堂教學(xué)中利用教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)進(jìn)行問題應(yīng)答；第四步，分析學(xué)生的應(yīng)答信息，修改問題設(shè)計，或者進(jìn)一步澄清概念，或者替換不良的干擾項。這樣的問題設(shè)計步驟如圖3所示，[20]并在實踐中可以循環(huán)多次，進(jìn)一步完善應(yīng)答問題設(shè)計。

（三）ARS應(yīng)答問題的實踐建議

從國外的文獻(xiàn)中梳理出以下幾點(diǎn)實踐建議，[21] [22]為ARS在教學(xué)中的研究和應(yīng)用提供參考。

在50分鐘的課堂教學(xué)時間內(nèi)，問題數(shù)控制在三至五個，不能超過五個，確保問題容易讀懂和理解；注意將知識的術(shù)語和概念分開考慮，確保問題的表述清晰有效；創(chuàng)建錯誤的答案（即干擾項），干擾項看上去貌似有道理、合邏輯，但可以確保學(xué)生把錯誤答案顯示出來；增加“我不知道”作為答案選項，防止學(xué)生猜測答案；設(shè)計同構(gòu)問題（相同的概念在不同情境中的應(yīng)用），允許展開同伴討論，情感投資；編寫多選題的答案選項時，要能反映特定的重要內(nèi)容和心理行為，避免瑣碎的內(nèi)容，避免選項間內(nèi)容的交叉，避免用過于簡單或復(fù)雜的內(nèi)容作為答案選項；選擇常見的多選題編寫格式，比如多選題、是非題、匹配題等，不要把它們混合起來編寫在一個多選題中；備選項垂直排列，不要水平排列；每個選項盡量減少閱讀量，要用正確的語法、標(biāo)點(diǎn)、大小寫、拼寫來表述選項；問題數(shù)量要適中， 排列要有序， 結(jié)構(gòu)要系統(tǒng)。有效設(shè)計問題必須注意問題之間的系統(tǒng)性和循序漸進(jìn)性。

總之，問題設(shè)計也僅僅是工具，是問題驅(qū)動教學(xué)方法的組成部分之一，教師如何在課堂上利用問題展開師生、生生交互才是關(guān)鍵。無論如何，離開了問題設(shè)計，教師開展問題驅(qū)動教學(xué)就會遇到障礙，教師主導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用就得不到應(yīng)有的發(fā)揮。因此，教師在教學(xué)過程中必須掌握問題設(shè)計的策略和技巧，只有精心地設(shè)計問題并對其不斷進(jìn)行優(yōu)化，才能確保學(xué)生知識獲取與思維能力的全面發(fā)展，促進(jìn)ARS技術(shù)與教學(xué)的有機(jī)整合。

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