互動式課堂教學模式的探索
——基于自主研發(fā)的“課堂表決器”在大學物理課程教學中的運用

陳 菁 張文杰 張 立

(北京林業(yè)大學理學院，北京 100083)

互動式課堂教學模式的探索
——基于自主研發(fā)的“課堂表決器”在大學物理課程教學中的運用

陳 菁 張文杰 張 立

(北京林業(yè)大學理學院，北京 100083)

大學基礎(chǔ)課課堂教學模式以及教學質(zhì)量評價存在不同程度的問題，因此實現(xiàn)課程教學質(zhì)量的實時監(jiān)測十分必要?；诒本┝謽I(yè)大學自主研發(fā)“課堂表決器”互動電子答題投票系統(tǒng)，在校級精品課程物理學A中開展了互動反饋式教學試驗研究。教學實踐表明，學生和教師能以便捷的方式實現(xiàn)課堂互動并得到實時的反饋信息。課后，通過學生調(diào)查問卷對教學效果進行了分析和總結(jié)。

課堂表決器；課堂互動反饋式教學；教學方法；人才培養(yǎng)

國家一直倡導辦好人民滿意的高等教育，努力提高大學生的學習能力、創(chuàng)新能力，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。但目前教師講授新知識前，對學生是否已經(jīng)掌握已學的知識沒有前測；講授新知識后，因為沒有實時的監(jiān)測和反饋機制，教師無法及時得到學生的反饋信息，課上只能“按部就班”開展教學活動，造成學生的知識漏洞積攢越來越多，學生的學習興趣越來越低，甚至有的學生直接放棄了課程的學習[1-4]，因此筆者認為實現(xiàn)課程教學質(zhì)量的實時監(jiān)測十分必要。其具有以下優(yōu)點：①它能將傳統(tǒng)課堂中教師“1對N”的互動，轉(zhuǎn)化成為師生間“1對1”的互動交流，大大提高了學生學習的主動性與實效性，同時也能讓學生體驗合作、探究的樂趣和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新的愉悅。②對于教師而言，課上能及時調(diào)整自己的教學進度和深度；課下通過及時反思和互動系統(tǒng)的存檔數(shù)據(jù)可以進行教學質(zhì)量評價，并根據(jù)學生的實際情況，調(diào)整自己的教學方式和方法，開展因人施教、有的放矢的教學活動。③教師還可以通過團隊交流，找出課堂教學活動的優(yōu)缺點，矯正和完善自己的教學活動，提高教學效率。④教師還可依據(jù)反饋信息掌握學生的出勤率、平時課堂表現(xiàn)等情況，進而實現(xiàn)成績的綜合評定。

一、自主研發(fā)“課堂表決器”的必要性

(一)大學物理課程教學及課程考核存在的問題

英國著名高等教育理論學者羅納德·巴尼特在《高等教育理念》中指出“當今世界高等教育面臨諸多困難”。因為“高等教育的直接客戶是成年人，而且是自愿參與”，大學生或成年人的特征是成熟，他們會對自己的學習方向、興趣愛好、努力程度、未來目標做出判斷，而不完全依賴教師的教誨。但是，目前很多高校教師卻仍然沿用傳統(tǒng)的高等教育理念和方式進行教學。以普通高校通識性必修基礎(chǔ)課大學物理為例，基礎(chǔ)課多是大班教學(學生超過100人)，并且教學模式多以多媒體教學為主，在課程教學過程中，教師會按照教學大綱，使用PPT開展教學活動，學期末組織考試，根據(jù)筆試決定學生的學習成績。從教師角度看，教學質(zhì)量的好壞主觀上決定于教師的教學認真程度，客觀上決定于學生的評價、督導教師的督導、同行的評價。

單從教學模式上看，多媒體課堂教學在激發(fā)學生學習興趣和活躍課堂教學氣氛方面起著積極的作用。然而，大學物理課程內(nèi)容本身復雜難懂，如果課堂教學模式僅是語言的講授和內(nèi)容的展示，那么不僅形式單調(diào)乏味，而且很難確保所有學生積極參與教師精心設(shè)計的課堂活動。這就必然導致學生會根據(jù)自己的理解能力學習：有的學生會認真聽課，按照教師的要求完成作業(yè)，并參加考試，成績較好；有的學生會失去學習興趣，在正常的學習時間做自己的事情，如玩手機、睡覺或逃課，成績較差。所以從學生角度上看，教學質(zhì)量的好壞主觀上決定于學生的學習認真程度，客觀上決定于學生的考試成績。

筆者分別站在教師和學生的角度評價教學質(zhì)量時發(fā)現(xiàn)，上述教學模式不可避免地會導致教學質(zhì)量的一個巨大誤差。無論多認真的教師都會面對沒有學習興趣的學生，學生會沿用小學生應(yīng)試教育的學習方法，考試前死記硬背知識，而學期末的考試成績和學生評價也只能反映教學質(zhì)量的大體情況。另外，由于學生人數(shù)眾多，教師不可能顧及到所有學生的個體差異，又因為教學課時的限制，師生間的交流溝通會明顯不足，教學的實際效能以及教學質(zhì)量的真實情況得不到及時的反映。因此，如何使教師及時有效地獲得學生掌握新知識程度的反饋意見，如何保持學生注意力持續(xù)集中，如何在課堂上真正實現(xiàn)教師與學生之間的互動和合作學習，是擺在教師面前急需解決的問題，而這其中一項重要的舉措就是要在課堂教學中對教學質(zhì)量進行實時監(jiān)控。

(二)自主研發(fā)的“課堂表決器”運用于大學物理課程教學的必要性

在大學物理課程教學中，北京林業(yè)大學自主研發(fā)了“課堂表決器”，并開展了互動式教學活動，讓課堂“動”起來。這種大學物理課堂互動電子答題投票系統(tǒng)，由JSPPC端、數(shù)據(jù)庫和Andriod客戶端3部分組成。基于Andriod系統(tǒng)的問卷調(diào)查(答題)客戶端適用于所有Andriod智能手機，在問卷系統(tǒng)的JSPPC端，調(diào)查者(問題者)可以自行設(shè)計問卷或題目，題型包含單選題、多選題、問答題等，調(diào)查者(問題者)編譯完問卷后即可發(fā)布問卷。被調(diào)查者(答題者)可以對問卷作答，并提交問卷和反饋信息，同時發(fā)布該問卷的調(diào)查者即可查看問卷統(tǒng)計結(jié)果。

在大學物理課堂教學中，“課堂表決器”可以讓學生借助手機以選項或數(shù)字的形式回答課堂問題，并通過記錄、統(tǒng)計、評分等多種形式，為教師和學生及時提供反饋意見，將傳統(tǒng)教學“1對多”的課堂模式，變成了“1對1”的課堂模式。該教學方式的優(yōu)點如下：①強調(diào)師生的互動、問題的反饋，使教師的教學活動成為具有目標指向性和針對性的指導，不僅增強了師生間的交流互動，使學生的注意力更多地投入到課堂教學中，提高了學生的學習效率，而且還能使教師借助“課堂表決器”后臺軟件的支持，及時收集學生的學習情況，動態(tài)地調(diào)整教學方式和進度，從根本上提高了教學質(zhì)量[5]。②課堂上使用“課堂表決器”的教學過程非常注重學生個性的發(fā)展，無論是喜歡舉手回答問題的學生還是不希望引起別人關(guān)注的學生，每位學生都有自己的想法——想提出問題或回答問題?！罢n堂表決器”有效地解決了教師和學生之間互動交流的難題。

課堂上，學生人手一個“課堂表決器”，教師在教學課件或者黑板上隨時出題，學生即時回答，答題結(jié)束后立刻呈現(xiàn)統(tǒng)計結(jié)果，對與錯的比例、誰答對誰答錯等信息一目了然；又或者在某個章節(jié)結(jié)束時，教師預先編輯好復習試卷，利用“課堂表決器”對學生知識點掌握情況進行評測，并保存學生的分數(shù)、作答情況等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，作為學生平時成績。這種做法更注重考核學生知識掌握的過程，并促使學生平時努力學習，避免了期末“一考定終身”的考核方式。對學生而言，“課堂表決器”的應(yīng)用使學生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿髦R，教學形式新穎、生動、有趣。此外，“課堂表決器”的應(yīng)用還可以消除學生對課堂測試的恐懼心理和回答問題時的害羞心理，切實提高了課堂教學效果。

二、基于“課堂表決器”的運用構(gòu)建大學物理課程互動式課堂教學模式

筆者在大學物理A課堂上使用了互動式課堂教學模式，并對這一教學模式做了深入的實踐研究。例如，靜電場中的高斯定理，對其理解和應(yīng)用一直是一個難點，如何通過教學設(shè)計把復雜難懂的問題變得具體明了，是筆者需要解決的問題。筆者利用“課堂表決器”設(shè)計了互動式課堂教學模式，其主要環(huán)節(jié)如下[6]。

(一)教師設(shè)置問題，引發(fā)學生自主思考

互動式教學模式一般采用提問的方式提出問題，并引發(fā)學生的學習和思考，使學生很快進入到學習過程中。比如，教師在講授高斯定理這一章節(jié)內(nèi)容時，雖然教師通過理論推導得出高斯定理，但學生對高斯定理包含的概念往往存在混淆的現(xiàn)象。因此，筆者設(shè)計了相對應(yīng)的、以多項選擇題和判斷題為主的概念測試題，用于探查學生的錯誤概念，并引導學生深入地探究。

筆者以高斯定理為例，提出問題，見圖1。判斷題：將點電荷q2從A點移動到B點，點P的電場強度是否發(fā)生變化?穿過高斯面S的電通量有否發(fā)生變化？把題目顯示在投影儀屏幕上，首先教師確認學生對題目沒有歧義后，給學生1～2分鐘的思考時間；其次學生在獨立思考的基礎(chǔ)上得出自己的答案，并利用手機提交答案(字母A為“是”，字母B為“否”)；最后“課堂表決器”互動電子答題投票系統(tǒng)接

圖1 高斯定理示意圖

收到所有學生的答案后，將集體反饋的答案呈現(xiàn)在屏幕上，并生成答案分布的柱形圖。由于屏幕不顯示答案是由哪位學生給出的，所以這不僅保護了學生答題的積極性，避免了抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，而且還保證了信息的準確性。

(二)學生小組討論，開展合作學習交流

對于上面的題目，學生的回答正確率分別是53%和45%。筆者利用“課堂表決器”互動電子答題投票系統(tǒng)，使學生對問題產(chǎn)生沖突，形成思維碰撞。當學生從大屏幕上看到自己的答案與很多學生不一樣時，自然就想要去討論和探討，這時教師把高斯定理重新在大屏幕上展示出來，并對問題的重點部分作出少許提示后，讓學生分組進行討論。討論是在自愿和小范圍(鄰近座位的學生之間)進行的，平均需要2～3分鐘。學生討論之后，會反思自己和別人的觀點，深化和修正原有的觀點和看法，當被要求再次發(fā)送個人答案時，筆者發(fā)現(xiàn)這道題的正確率分別從之前的53%、45%升至75%、68%。為什么正確率會出現(xiàn)如此明顯的提升呢？其實，這一教學目的就是讓學生在與其他學生討論、交談中發(fā)現(xiàn)那些他們沒有真正理解的東西，引發(fā)他們的進一步思考，并且把問題朝著深入、深度學習的階段發(fā)展。在討論中，學生闡述個人的看法和觀點，質(zhì)疑對方的，并反省自己的。學生之間互動學習的過程是一個沖突、商討和精煉的學習過程[6]。

(三)教師鼓勵學生發(fā)言，并進行及時總結(jié)、評價和有效反饋

教師要鼓勵小組選出代表發(fā)言，闡述他們判斷的理由，并在學生發(fā)言時認真聽取學生的判斷依據(jù)，揣測學生的思維方式，及時指出學生概念理解上的盲點和誤區(qū)。同時，當學生發(fā)言說出解決問題的重要要素時，教師還要做出相應(yīng)的歸納和總結(jié)。

在這一階段，教師和學生的互動反饋不應(yīng)僅停留在對答案的判斷是否正確上，而是要引導學生展開積極的思考、闡述判斷的根據(jù)，逐步把正確的答案以及教學內(nèi)容的重要知識點展示出來。比如，對于上述題目，第一問的答案應(yīng)該是“P點電場強度發(fā)生變化”，教師要著重強調(diào)“高斯定理表明的是閉合高斯面的電場強度通量與面內(nèi)電荷的關(guān)系”，指出“雖然電場強度通量只與面內(nèi)電荷有關(guān)，但電場強度通量和電場強度不是一個概念，高斯面上的電場強度為所有電荷產(chǎn)生的總電場強度”問題；對于第二問，學生說“根據(jù)高斯定理，電場強度通量只與面內(nèi)電荷的代數(shù)和有關(guān)，與面外電荷無關(guān)，因此無論面外的q2如何移動或帶電量大小如何變化，都應(yīng)該和高斯面上的電場強度通量沒有關(guān)系，所以電場強度通量不會改變”，教師要及時做出“電場強度通量只與面內(nèi)電荷有關(guān)，與面外電荷無關(guān)”的總結(jié)，并把該要點在黑板上記錄下來。在學生理解了問題的答案后，教師還可以繼續(xù)設(shè)定問題進行提問：“如果把q2移入面S內(nèi)，并且可以處于面內(nèi)不同位置，那么點P的電場強度和穿過高斯面S的電通量會不會有變化？如果有變化，將會有什么變化？”學生經(jīng)過之前的小組討論后，面臨新問題時，能表現(xiàn)出比以往更強的自信心，能夠很沉穩(wěn)地回答教師提出的問題。學生回答，“老師已經(jīng)分析了高斯面上的電場強度是所有電荷產(chǎn)生的總電場強度，因此將q2移入面S內(nèi)的不同位置，使得q2與點P的相對位置發(fā)生改變，點P的電場強度當然會隨之發(fā)生改變；但是根據(jù)高斯定理，電場強度通量只與高斯面所包圍的電荷的代數(shù)和有關(guān)，與閉合曲面的形狀還有面內(nèi)電荷的分布沒有關(guān)系，所以將q2移入面S內(nèi)的不同位置時，只要q2帶電量不變，電場強度通量就不會發(fā)生變化”。教師在學生回答完畢后總結(jié)：“通過任一閉合曲面的電場強度通量，只與該曲面所包圍的電荷的代數(shù)和有關(guān)，而與閉合曲面的形狀無關(guān)，也與面內(nèi)電荷的分布無關(guān)”。

在這段教學設(shè)計中，教師需要注意的是無論學生回答正確與否，都要尊重發(fā)言的學生，鼓勵他們主動思考、勇敢說出自己的想法，并及時對學生的回答作出分析和評價，目的是增強學生的成就感，促使學生積極地參與到課堂教學互動活動中。

(四)教師根據(jù)信息反饋及時調(diào)整教學內(nèi)容

利用互動反饋技術(shù)，學生學習的整體情況可以迅速、準確地反饋給教師，從根本上解決了傳統(tǒng)課堂教學中信息單向傳輸?shù)膯栴}。教師可以從學生答題分布柱形圖中獲得學生對知識理解的詳細情況，并以此為依據(jù)，調(diào)整下一步教學的進度和深度。教師還可以采取將課堂答題準確率與課后作業(yè)量相掛鉤的教學策略，答題情況好，說明學生在課堂內(nèi)已基本掌握本次課程的知識點，則不布置或少布置課后作業(yè)；答題情況不好，說明學生的知識存在薄弱環(huán)節(jié)，則應(yīng)布置相應(yīng)的課后作業(yè)，完善學生的知識。筆者發(fā)現(xiàn)，該策略的實施提高了學生課堂的注意力，使學生答題正確率逐步上升[6-7]。

三、大學物理課程實施互動式課堂教學模式的效果

為如實地反映互動式課堂教學模式的實施情況，更好地評價教學效果，筆者設(shè)計了包括學生滿意度、教學實施環(huán)節(jié)、評價體系等24項問題的調(diào)查問卷，題目設(shè)置力求覆蓋全部教學環(huán)節(jié)[8]，該調(diào)查問卷也是在“課堂表決器”互動電子答題投票系統(tǒng)中完成的。調(diào)查問卷共發(fā)放145份，回收145份，回收率達到100%，其中有效問卷137份，問卷有效率達94.5%，調(diào)查結(jié)果分析如下。

首先，學生學習興趣不高、時間投入不足是非物理專業(yè)的大學物理課程普遍存在的問題。眾所周知，學生是否喜歡一門課程，與授課教師以及授課方法密切相關(guān)?；邮秸n堂教學模式改變了師生之間的關(guān)系，使學生成為了學習的主體[6]。調(diào)查顯示，90%的學生愿意配合教師的教學工作，希望通過自主探究、與同伴合作、與教師之間互動交流獲取知識，希望教師是學習的促進者，多注重教學方式的更新；超過50%的學生認為好的教師、好的課堂應(yīng)該具有靈活的教學方式，并希望開展多種多樣的課堂教學活動。

其次，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)學生喜歡并能夠接受這種互動式課堂教學模式。互動式課堂教學模式包含和諧的師生互動、生生互動、學習個體與教學中介的互動，強化了人與環(huán)境的交互影響，并能產(chǎn)生良好的教學共振和協(xié)同效應(yīng)，有利于教學質(zhì)量的整體提升。58%的學生認為在這個課堂教學活動中自己的主動思考能力和主動學習能力得到了提高，41%的學生認為這樣的教學模式使自己的語言表達能力得到了有效的鍛煉。

第三，互動式課堂教學過程被設(shè)計為一個不斷的設(shè)疑、破疑、再疑的過程，它引導學生的思路，形成思維的波瀾，因此課堂提問就成為教學過程中的必須環(huán)節(jié)[9]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)課堂教學中，面對教師的提問，37%的學生選擇“被動應(yīng)付”，24%的學生選擇“回答‘不會’”，18%的學生選擇“根本不想回答并借機躲避”?？梢钥闯觯瑢W生在長期的應(yīng)試教育制度下，已經(jīng)養(yǎng)成了教師講課、學生被動聽課的習慣。然而，關(guān)于“課堂上是否愿意與同學討論”的調(diào)查中，筆者發(fā)現(xiàn)大部分學生是非常希望“和同學一起討論”“認真思考、進行比較、斟酌后爭取得出最確切的答案”的。這說明，學生之間的交流更具有協(xié)商性[6]。在小組討論時，由于學習氣氛輕松，學生敢于說出自己的觀點、爭論問題，并且在與別人共享知識和經(jīng)驗的同時，也很好地拓展了思維[10-11]。另外，小組討論前后，題目正確率的提高也說明經(jīng)過學生之間的討論、解決問題，學生對概念理解更加深刻，對新知識掌握的效果也更好。同時，使用“課堂表決器”進行提問，不針對任何一名特定的學生，在某種程度上也消除了學生對教師提問產(chǎn)生的恐懼心理，能夠真實、高效、實時地反映課堂教學效果，讓授課教師對教學情況作到心中有數(shù)、有的放矢，切實提高了課堂教學效果。

總之，設(shè)計這種“課堂表決器”實時監(jiān)測反饋系統(tǒng)的目的是希望學生的學習能力和教師的教學水平得到提高，從而助力基礎(chǔ)課程教學方法的改革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。它的推廣與應(yīng)用將給課堂教學注入新的活力，彌補傳統(tǒng)課堂教學交流互動效果監(jiān)測不足之弊端。

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(責任編輯 孫艷玲)

2013年北京市高等學校教育教學改革項目(面上項目)“理科基礎(chǔ)課程教學質(zhì)量的實時監(jiān)測”，項目編號2050205。