大學(xué)物理課堂互動教學(xué)模式的研究-基于教室應(yīng)答系統(tǒng)的構(gòu)建

1、    大學(xué)物理課堂互動教學(xué)模式的研究基于“教室應(yīng)答系統(tǒng)”的構(gòu)建    摘要：使用“教室應(yīng)答系統(tǒng)”這一技術(shù)構(gòu)建課堂互動教學(xué)模式，旨在為學(xué)生營造一個(gè)獨(dú)立思考、自由探索、合作探究、勇于創(chuàng)新的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的思維能力、合作能力、創(chuàng)新能力得以發(fā)展。我們在大學(xué)物理課程中對這一教學(xué)模式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究表明它在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及人格培養(yǎng)等方面有積極作用。關(guān)鍵詞：課堂互動教學(xué)模式，教室應(yīng)答系統(tǒng)，合作學(xué)習(xí)，人才培養(yǎng)一、目前課堂教學(xué)面臨的困難及教室應(yīng)答系統(tǒng)的工作原理目前高校基礎(chǔ)課多是大班教學(xué)，廣大高校教師在大班（學(xué)生人數(shù)超過100名）課堂教學(xué)中面臨的困

2、難有哪些？2010年11月在天津召開的全國大學(xué)物理課程報(bào)告論壇會議期間，我們就這個(gè)問題對38名來自全國的高校物理教師進(jìn)行了隨機(jī)調(diào)查，結(jié)果顯示：（1）及時(shí)有效地得到所有學(xué)生的反饋（55%）；（2）在課堂上實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的互動和合作學(xué)習(xí)（72%）；（3）確保所有學(xué)生積極參與教師設(shè)計(jì)的課堂活動（44%）；（4）保持學(xué)生注意力持續(xù)集中（53%）。多達(dá)72%的教師表示希望能在大班課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)課堂互動和合作學(xué)習(xí)，但很難實(shí)施。我們使用“教室應(yīng)答系統(tǒng)”（classroom response systems，簡稱crs），設(shè)計(jì)課堂互動教學(xué)模式，改變課堂上信息單向交流、難以互動的教室環(huán)境，使這一難題得以解決。教室

3、應(yīng)答系統(tǒng)由3部分組成：若干個(gè)答題器（每個(gè)學(xué)生1個(gè)）、1個(gè)接收器和1個(gè)計(jì)算機(jī)。教師利用計(jì)算機(jī)將問題展示在大屏幕上，選擇學(xué)生思考的時(shí)間間隔，學(xué)生可以將自己選擇的答案用答題器傳遞（無線傳輸）給接收器繼而傳遞（有線傳輸）給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)匯總學(xué)生答案并將答案分布等信息反映到大屏幕，教師和學(xué)生可以立即得到反饋信息。2010年9月我們在大學(xué)物理課程中使用了這個(gè)教學(xué)模式，并對這一教學(xué)模式做了深入的實(shí)踐研究。二、使用教室應(yīng)答系統(tǒng)構(gòu)建課堂互動教學(xué)模式教學(xué)模式是建立在一定的教學(xué)思想和教學(xué)理論下的教學(xué)結(jié)構(gòu)及互動程序。課堂教學(xué)是由教學(xué)內(nèi)容、教師的教授活動和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動3個(gè)主要因素之間相互作用構(gòu)成，課堂互動是調(diào)動這3個(gè)

4、主要因素、圍繞教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、形成彼此間良性的交互作用。參照哈佛大學(xué)著名教授eric mazur創(chuàng)立的同伴教學(xué)方法（peer-instruction，簡稱pi），我們利用教室應(yīng)答系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課堂互動教學(xué)模式包含的主要環(huán)節(jié)是：1.問題引路，自主探究互動教學(xué)模式一般采用問題來引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、思路和行為，課堂討論的前提是獨(dú)立思考。我們在大學(xué)物理課程使用課堂互動教學(xué)模式，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，自主完成預(yù)習(xí)問題，為課堂上有效討論作知識準(zhǔn)備。在課堂教學(xué)中改變了傳統(tǒng)的按教科書或教案順序講授的模式，而是將一節(jié)課分成幾個(gè)單元，每個(gè)單元圍繞一個(gè)核心概念，以概念測試題組織教學(xué)。概念測試題是專門為課程設(shè)計(jì)，用于探查學(xué)

5、生錯(cuò)誤概念和引導(dǎo)學(xué)生深入探究，一般是多項(xiàng)選擇題和判斷題。下面是一個(gè)具體的例子。（單選題）均勻帶電面1帶電量為+q，均勻帶電面2帶電量是-q。兩個(gè)帶電面的面積都是a。帶電面1產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小是，電場線如圖1所示。當(dāng)這兩個(gè)帶電面平行放置時(shí)，場強(qiáng)的大小是多少？     （1）兩面中間，外部是0；（2）兩面中間，外部是；（3）兩面中間和外部都是0；（4）兩面中間和外部都是±：（5）以上都不對。把題目顯示在大屏幕上，在確認(rèn)學(xué)生對題目沒有歧義后給他們12分鐘時(shí)間思考選擇答案；然后啟動教室應(yīng)答系統(tǒng)，設(shè)置接收答案的時(shí)間為1分鐘，學(xué)生必須在這個(gè)時(shí)間內(nèi)用手中的答題

6、器將答案發(fā)送出去。這個(gè)環(huán)節(jié)要求學(xué)生自主思考，獨(dú)立回答問題，所以不允許學(xué)生互相討論。教室應(yīng)答系統(tǒng)接收到所有學(xué)生的答案后，可以立即顯示出答案分布的柱形圖，讓教師在第一時(shí)間知道全班學(xué)生的答題情況。教室應(yīng)答系統(tǒng)只顯示答案整體分布，如圖2所示，它不顯示個(gè)人答案。這樣一方面保護(hù)了學(xué)生的積極性，另一方面學(xué)生無需抄襲他人答案，從而保證了信息的準(zhǔn)確性。 2.生生互動，合作學(xué)習(xí)對于上面的例子，學(xué)生回答的正確率是47%，我們要求學(xué)生進(jìn)行小組討論，討論是在自愿和小范圍（鄰近座位的學(xué)生之間）進(jìn)行的，平均需要23分鐘。通常學(xué)生在解題后最關(guān)心的是正確答案是哪一個(gè)選項(xiàng)，而不是學(xué)習(xí)本身。同學(xué)之間的討論與交談可以幫助學(xué)

7、生發(fā)現(xiàn)那些他們沒有真正理解的東西，同時(shí)引發(fā)他們的進(jìn)一步思考。在討論中，學(xué)生闡述個(gè)人的看法和觀點(diǎn)、質(zhì)疑對方、反省自己或彼此添加信息相互支持，他們之間互動學(xué)習(xí)的過程是一個(gè)沖突、商討和精致的學(xué)習(xí)過程。在討論之后學(xué)生被要求再次發(fā)送個(gè)人答案，在發(fā)送前學(xué)生會反思自己和別人的觀點(diǎn)，深化和修正原有的觀點(diǎn)和看法。這道題在討論后的正確率從之前的47%升至73%。3.班級互動，集體交流從答案分布圖中學(xué)生知道全班同學(xué)答題情況，但并不知道哪個(gè)選項(xiàng)是正確答案，這使隨后的教學(xué)可以進(jìn)入大班集體討論環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)在形式上與傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的課堂討論相似。但是，在經(jīng)過了上述過程后，學(xué)生陳述問題時(shí)更清晰、更科學(xué)、更條理，面對全班同學(xué)

8、回答問題的積極性明顯提高，尤其是知道自己的選項(xiàng)是大多數(shù)時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)出更強(qiáng)的自信心：同時(shí)，那些在小組討論中成功說服過一些同學(xué)的學(xué)生，即使發(fā)現(xiàn)他的選項(xiàng)只占少數(shù)也有強(qiáng)烈的愿望說服班級中的其他同學(xué)。4.師生互動，有效反饋利用教室應(yīng)答系統(tǒng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的整體情況可以迅速、準(zhǔn)確地反饋給教師，從根本上解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)中信息單向傳輸?shù)膯栴}，教師可以從教室應(yīng)答系統(tǒng)呈現(xiàn)的學(xué)生答題分布中獲得學(xué)生對概念理解的詳細(xì)情況，來決定下一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)。采用啟發(fā)與點(diǎn)撥的方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概括、歸納他們自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)中知識建構(gòu)的成果，理順教學(xué)內(nèi)容的邏輯聯(lián)系和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，突出課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，使教學(xué)內(nèi)容作為一個(gè)有機(jī)的知識體系納

9、入學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。三、課堂互動教學(xué)模式實(shí)施效果分析1.學(xué)生興趣提高，投入增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、時(shí)間投入不足是非物理專業(yè)的大學(xué)物理課程中普遍存在的問題。課堂互動教學(xué)模式改變了師生之間的支配從屬關(guān)系，使每個(gè)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。課堂互動的活動，促使學(xué)生產(chǎn)生期望、進(jìn)取的心理傾向，刺激學(xué)生對學(xué)科的興趣，產(chǎn)生內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)他們積極主動的學(xué)習(xí)。學(xué)生在對課程的評價(jià)中寫到：“在討論過程中，可能會遇到很多自認(rèn)為明白但是講不出來或自認(rèn)為懂了但同學(xué)的一個(gè)問題又把你難住的情況，這樣就提高了學(xué)習(xí)興趣。有幾個(gè)問題一直纏著你，估計(jì)寢食難安吧，一定要去圖書館把心中的疑惑給解開，這樣學(xué)習(xí)的積極性和自主性也就提高了，對物理的興趣也

10、提升了。”在課程結(jié)束后的調(diào)查中，72%同學(xué)表示因?yàn)槭褂谜n堂互動教學(xué)模式，提高了學(xué)習(xí)物理課程的興趣；整個(gè)學(xué)期平均到課率99%；97%同學(xué)表示課堂互動教學(xué)模式讓自己在課堂上保持注意力持續(xù)集中。相比傳統(tǒng)教學(xué)方法的班級，使用課堂互動教學(xué)模式的班級學(xué)生學(xué)習(xí)物理的平均時(shí)間多了12%。2.能夠獨(dú)立思考，合作探究，勇于創(chuàng)新課堂互動教學(xué)模式使學(xué)生有較多機(jī)會與同伴之間相互交流，彼此爭論，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程同時(shí)成為獲得學(xué)習(xí)方法和理解知識的形成過程。與面對教師的權(quán)威性不同，不同生活經(jīng)驗(yàn)、智力水平、思維方式、認(rèn)知風(fēng)格的學(xué)生之間的交流更具有協(xié)商性。94%的學(xué)生表示同學(xué)之間的討論（不是面對老師和全班同學(xué)）學(xué)習(xí)氣氛輕松，敢于說

11、出自己的觀點(diǎn)，敢于爭論問題；91%的學(xué)生表示同學(xué)之間的討論，可以與他人共享知識和經(jīng)驗(yàn)、熟悉不同思維方式、利于開闊思維。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生是知識的主動建構(gòu)者，而不是被動接受者和被灌輸?shù)膶ο?。他們在討論中親歷探究過程一一將問題條理化使之明確，尋找相關(guān)信息，合理地選擇標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確判斷，縝密評價(jià)，反思和尋求合理的結(jié)果。在這個(gè)過程中學(xué)生之間相互啟發(fā)、借鑒、衍生創(chuàng)造出新的知識。87%學(xué)生認(rèn)為經(jīng)過同學(xué)之間的討論，共同解決問題，對概念理解更深刻。課堂互動教學(xué)模式為學(xué)生營造一個(gè)獨(dú)立思考、自由探索、合作探究、勇于創(chuàng)新的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的合作能力、思維能力，特別是創(chuàng)新能力得以發(fā)展。3.互動環(huán)境讓學(xué)生學(xué)會交往

12、，完善人格課程教學(xué)的目的是使學(xué)生在獲得知識的同時(shí)獲得符合社會需要的情感體驗(yàn)和價(jià)值觀。耶魯大學(xué)校長理查德·雷文在談到學(xué)術(shù)規(guī)范與價(jià)值取向時(shí)講到：“不同的學(xué)術(shù)價(jià)值取向存在于不同的環(huán)境中。在一個(gè)鼓勵(lì)學(xué)生依賴權(quán)威（教授、課本）的環(huán)境中，模仿可能被認(rèn)為是一種美德；而在一個(gè)重視創(chuàng)新和獨(dú)立思考的環(huán)境中，將觀點(diǎn)歸因于一個(gè)合理的來源是歐美學(xué)術(shù)行為的一條根本準(zhǔn)則。無論觀點(diǎn)是否作為知識產(chǎn)權(quán)有正式的法律保護(hù)，都應(yīng)該提及來源?！边@一觀點(diǎn)在我們的教學(xué)改革中得到了證實(shí)，學(xué)生在談到互動的合作學(xué)習(xí)給他們帶來的益處時(shí)表示：“在討論中激發(fā)了興趣，對于同學(xué)的不同觀點(diǎn)，更有沖動去查找資料證實(shí)這些觀點(diǎn)?！闭n堂環(huán)境具有多重含義，它不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的場所，也是學(xué)生學(xué)會交往的場所。我們的研究表明：在“學(xué)術(shù)”問題的討論中，同學(xué)之間更容易建立起彼此尊重、和睦交流、相互合作、共同進(jìn)步的和諧人際關(guān)系。所以，互動教學(xué)是“知情合一”的教學(xué)。參考文獻(xiàn)：1 張萍.eric mazun peer-instruction哈佛大學(xué)物理課程教學(xué)新方法 j. 中國大學(xué)教學(xué)，2010（8）.2