張伶莉　王曉鷗　孟慶鑫　韓 權(quán)　靳辰飛　駱?biāo)厝A　宋 杰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系　黑龍江 哈爾濱　150001)

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工作室物理教學(xué)中的互動反饋教學(xué)設(shè)計*

張伶莉王曉鷗孟慶鑫韓 權(quán)靳辰飛駱?biāo)厝A宋 杰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系黑龍江 哈爾濱150001)

摘 要：將互動反饋教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于工作室物理課堂教學(xué)，進(jìn)行了基于啟發(fā)的互動反饋教學(xué)改革.工作室物理教學(xué)讓學(xué)生興趣大幅提高，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；互動反饋系統(tǒng)使教師能夠在輕松的教學(xué)環(huán)境中把握住課堂，督促學(xué)生學(xué)習(xí)；二者的結(jié)合可使大學(xué)物理教學(xué)在外松內(nèi)緊中進(jìn)行，共同達(dá)到提高教學(xué)效果的目的.

關(guān)鍵詞：工作室物理教學(xué)互動反饋大學(xué)物理

“工作室物理”(Studio Physics)教學(xué)模式是由美國倫塞勒工學(xué)院創(chuàng)立的一種集成了理論和實驗的教學(xué)方式.這種新的教學(xué)模式的教學(xué)理念是引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識、探索物理規(guī)律，其最大優(yōu)勢是將實驗和理論課教學(xué)有機(jī)結(jié)合.目前，這種工作室物理教學(xué)模式已在美國、中國臺灣地區(qū)以及一些歐洲國家的大學(xué)盛行了將近20年的時間[1～3]，并取得了良好的教學(xué)成效.哈爾濱工業(yè)大學(xué)從2014年也開始在大學(xué)物理課中進(jìn)行工作室物理試點班(37人)教學(xué)嘗試，深受學(xué)生們歡迎，取得良好的教學(xué)效果[4].在實踐的摸索中，我們發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行工作室物理教學(xué)過程中，教師對學(xué)生課堂活動的引導(dǎo)是提高這種教學(xué)模式教學(xué)效果的關(guān)鍵.我們下一步將會在正常的教學(xué)班級(一般人數(shù)在150人左右)中推行這種教學(xué)模式，希望有更多的學(xué)生受益.在考慮如何將工作室物理教學(xué)模式應(yīng)用于正常教學(xué)班級(一般為150人左右的教學(xué)班)時，我們面臨的首要問題是：如何能夠幫助教師充分掌控課堂，在學(xué)生分組進(jìn)行實驗探索時引導(dǎo)學(xué)生，督促引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動.經(jīng)過多方面的調(diào)研和嘗試，我們認(rèn)為將互動反饋教學(xué)系統(tǒng)運用到工作室物理教學(xué)課堂中，是一種非常行之有效的方法.

提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展是學(xué)校永恒的主題.為了保證教學(xué)質(zhì)量，一個核心的問題就是了解學(xué)生對知識的掌握程度，合理安排教學(xué)內(nèi)容并調(diào)整教學(xué)進(jìn)度.在教學(xué)中加強(qiáng)和促進(jìn)教學(xué)過程中師生之間的溝通、交流與互動是很必要的.然而，在現(xiàn)實的教學(xué)環(huán)境下，由于班級規(guī)模、上課學(xué)時等現(xiàn)實因素的限制，要想在教學(xué)過程中充分體現(xiàn)師生之間的交流與互動并非易事.而“互動反饋教學(xué)系統(tǒng)”，正好彌補(bǔ)了這個問題.互動反饋教學(xué)系統(tǒng)是一種提高課堂互動、鼓勵學(xué)生參與到教學(xué)活動中的管理工具.它是基于互動式學(xué)習(xí)理論設(shè)計的一種允許學(xué)生在課堂上通過手持設(shè)備以選擇或數(shù)字來回答問題的學(xué)生互動反饋系統(tǒng)[5].教師上課時根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容提出標(biāo)準(zhǔn)化的問題(例如選擇題或者數(shù)字化的問題),學(xué)生利用手持設(shè)備選擇答案.系統(tǒng)后臺具備數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計、分析等管理功能，可以將學(xué)生的回饋答案實時地形成統(tǒng)計報表顯示在屏幕上，教師可以隨時查看，并根據(jù)報表掌握學(xué)生的掌握程度，即時調(diào)整進(jìn)度.除了口頭出題，系統(tǒng)還支持應(yīng)答測試、搶答游戲、淘汰比賽、搶權(quán)發(fā)言、問卷調(diào)查、點名考勤等多種形式的互動方式，活躍了課堂，激發(fā)了學(xué)生參與到課堂中的積極性，高效地促進(jìn)了教師的課堂教學(xué)活動[6].在大班工作室教學(xué)模式中，借助于互動反饋教學(xué)系統(tǒng)，可以開展多種形式的師生互動，能夠有效地掌控課堂、促進(jìn)師生互動，解決了課堂反饋教學(xué)實踐過程中存在的問題.

1實踐成效以及發(fā)現(xiàn)的問題

從2014年，我校開始每學(xué)期都從英才學(xué)院抽出一個班級進(jìn)行工作室物理教學(xué)嘗試，已經(jīng)進(jìn)行了3個學(xué)期，現(xiàn)在還在試點教學(xué)中.此次教學(xué)的改革受到學(xué)生的大力歡迎.學(xué)生在工作室物理教學(xué)課堂中，更愿意主動與授課教師進(jìn)行溝通，學(xué)習(xí)物理興趣更加濃厚.相比過去單純教師課堂上的演示實驗，學(xué)生都認(rèn)為自己動手做實驗獲得的知識讓人印象更深，對物理原理的理解也更加透徹.但在教學(xué)實踐中，我們也注意到一個問題的出現(xiàn)：我們現(xiàn)在是將學(xué)生分組，然后配備上相應(yīng)的實驗設(shè)備，學(xué)生進(jìn)行自由的操作和討論.在每組學(xué)生中，都有在積極操作進(jìn)行主動研究學(xué)習(xí)的學(xué)生，也有個別學(xué)生在渾水摸魚.我們的試點班級中僅有37～40人，教師還能對學(xué)生進(jìn)行督促.如果學(xué)生再多一些，對于課堂的把握就會較難操作，會造成班級學(xué)生學(xué)習(xí)效果兩極分化嚴(yán)重.目前，國內(nèi)高校的大學(xué)物理課堂班級的規(guī)模通常在100人以上，同時教師的數(shù)量有限，很少有學(xué)校配備有足夠助教人員.因此教師要在有限的課上時間進(jìn)行工作室物理教學(xué)，引導(dǎo)100多位學(xué)生進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)活動，必須借助一定的工具來協(xié)助完成.

我們分析了工作室物理教學(xué)實踐過程中的問題，主要原因有以下幾個方面.

(1)教師在課堂上獲得學(xué)生的反饋信息不全面.課堂上通常是僅有個別學(xué)生能參與到教師的互動討論中，很多學(xué)生可能由于教師問的問題不會,不確定回答的是否正確或者不好意思等原因，對授課教師根本沒有反饋.這就對教師想根據(jù)學(xué)生的接受情況調(diào)整教學(xué)進(jìn)度帶來很大困難.教師只能憑借自己的教學(xué)經(jīng)驗，觀察學(xué)生的表情、課堂的氣氛以及幾個回答問題學(xué)生的情況等，來猜測學(xué)生的理解和掌握程度.然而，即使是教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師，也無法保證教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容完全符合學(xué)生的要求.

(2)教師無法及時獲取學(xué)生的反饋信息.雖然我們?yōu)榱舜龠M(jìn)教師與學(xué)生的溝通，在工作室物理教學(xué)過程中教師主動與學(xué)生進(jìn)行討論，為了督促學(xué)生，也在課堂上設(shè)置一些討論題和小測驗，但這些常規(guī)方式在工作室物理教學(xué)中教師無法及時獲得反饋信息.

(3)教師對學(xué)生的反饋信息僅停留在片面的主觀認(rèn)識層面上，無法對教學(xué)過程進(jìn)行科學(xué)的、系統(tǒng)的統(tǒng)計和分析，進(jìn)而無法更科學(xué)地安排教學(xué)活動.這違背了教學(xué)改革的目標(biāo).現(xiàn)代教學(xué)改革中提倡以學(xué)生為本，要求教師因材施教，在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力.如果僅依靠教師在課堂上引導(dǎo)，學(xué)生不參與和反饋，是無法實現(xiàn)這樣的目標(biāo)的[7～9].

2互動反饋教學(xué)系統(tǒng)在工作室物理課堂教學(xué)中的作用

互動反饋教學(xué)系統(tǒng)與工作室物理教學(xué)相結(jié)合，給學(xué)生提供寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境.大學(xué)物理課堂是面向大一、大二學(xué)生的公共基礎(chǔ)課，大班授課學(xué)生數(shù)量較多.由于學(xué)生的個性不同、思維發(fā)展水平不同，他們主動參與學(xué)習(xí)的態(tài)度不同.有的學(xué)生靦腆不善于或是不好意思表達(dá)，長長受到“冷落”;有的學(xué)生注意力不集中，思想游離學(xué)習(xí)活動以外;還有的學(xué)生過于表現(xiàn)自己，影響教師對全體的關(guān)注[10].利用互動反饋教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生人手一個遙控器，自己選擇回答，一改以往中只能個別學(xué)生回答問題的狀況，每個學(xué)生都能參與到學(xué)習(xí)活動中，也減少了回答問題時的人云亦云、濫竽充數(shù).互動反饋教學(xué)系統(tǒng)可以讓全體學(xué)生平等、平和地參與到學(xué)習(xí)的過程中來，也對學(xué)生上課起到督促的作用，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的效率.互動反饋教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于大學(xué)物理課堂教學(xué)，對學(xué)生出勤、課堂活動的參與度以及課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量都有較大的促進(jìn)作用.

互動反饋系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全體學(xué)生全程、全面實時獲取反饋信息，教師不僅可以對每一個學(xué)生實時獲取信息，還可以通過系統(tǒng)對學(xué)生的反饋信息進(jìn)行橫向、縱向的對比,為以后的教學(xué)提供了科學(xué)有效的依據(jù).系統(tǒng)對反饋信息的統(tǒng)計分析有多種形式.系統(tǒng)可以對整個班級的反饋情況進(jìn)行統(tǒng)計,教師可以即時地看到學(xué)生的答題情況，給出全班答案的各選項百分比.教師不僅可以知道學(xué)生答對的百分比，也可以看到每個錯誤選項所占的比例,讓教師知道大多數(shù)選錯的學(xué)生問題出在哪里,以便教師掌握學(xué)生選錯的原因，好對癥下藥.同時也可以對班級所有學(xué)生的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行總體匯總統(tǒng)計，便于教師了解一個時期內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，找到學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行難點攻破.當(dāng)然教師還可以通過反饋系統(tǒng)查閱任何一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)生的出勤、回答問題的正確率、回答問題的時間長短、在班級中的排名等信息，可以輔助教師針對性地指導(dǎo)學(xué)生，利于教師因材施教.互動反饋教學(xué)系統(tǒng)科學(xué)的統(tǒng)計結(jié)果為課堂教學(xué)提供了針對性的參考數(shù)據(jù)，便于教師了解全班學(xué)生或者任何一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，及時調(diào)整教學(xué)策略，高效有力地提高了教學(xué)的質(zhì)量.

3基于啟發(fā)的互動反饋教學(xué)應(yīng)用于工作室物理課堂的教學(xué)實踐

筆者發(fā)現(xiàn)在對工作室物理課堂進(jìn)行反饋式教學(xué)實踐的過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，主要表現(xiàn)在學(xué)生課上討論問題的參與度上.這主要是因為互動反饋教學(xué)實踐實際對學(xué)生來說具有很強(qiáng)的督促作用，督促學(xué)生到課堂上來，督促學(xué)生必須參與討論.工作室物理課堂教學(xué)讓學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大幅提高，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，同時互動反饋系統(tǒng)的應(yīng)用，也使教師能夠在輕松的教學(xué)環(huán)境中把握住課堂，督促學(xué)生學(xué)習(xí).它們二者的結(jié)合，可以使大學(xué)物理教學(xué)在外松內(nèi)緊的環(huán)境中進(jìn)行，共同達(dá)到提高教學(xué)效果的目的，特別如果在班級人數(shù)較多的情況下，效果更加明顯.關(guān)于工作室物理課堂教學(xué)中互動反饋系統(tǒng)的應(yīng)用，我們提出以下幾種方式.

(1)互動反饋系統(tǒng)僅可以對標(biāo)準(zhǔn)化的問題(例如選擇題或者數(shù)字化的問題)答案進(jìn)行統(tǒng)計，在課堂上教師可以利用此系統(tǒng)隨時對學(xué)生進(jìn)行提問，互動反饋系統(tǒng)將學(xué)生的答案適時統(tǒng)計出來，呈現(xiàn)在大屏幕上.教師和學(xué)生馬上可以看到大家的整體回答情況.教師要抓住每次這樣的機(jī)會，對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的啟發(fā)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析測試題的考察點，分析錯誤答案的錯誤原因，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的實驗驗證分析，對相應(yīng)的知識點進(jìn)行進(jìn)一步的鞏固學(xué)習(xí)，實施反饋-學(xué)習(xí)-再反饋的過程.教學(xué)過程是種溝通與合作的活動，教師和學(xué)生要通過多次的溝通、反饋、合作來完成知識的傳遞.大學(xué)物理課程的理論性強(qiáng)，各知識點都有相應(yīng)的邏輯關(guān)系，非常適合教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析與討論.這就要求教師在課堂上不能局限于互動反饋系統(tǒng)預(yù)設(shè)好的題目，要根據(jù)學(xué)生的反饋信息，適時調(diào)整教學(xué).

(2)在工作室物理教學(xué)中，我們在課堂上配備多套相同的演示實驗儀器，讓學(xué)生自行分組，在規(guī)定的時間內(nèi)自己動手操作實驗.我們可以根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容，設(shè)計課上實驗討論題，反饋系統(tǒng)可以控制學(xué)生反饋時間，高效地解決了隨堂測試的問題，節(jié)省了課堂時間.教師的工作重點放在隨堂測試題目的設(shè)計上，注重啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生自己思考.通過這些與實際生活緊密相聯(lián)的小物理問題引導(dǎo)學(xué)生理性分析模型，激起他們對物理的興趣和愛好，并鍛煉他們的思維方式.例如靜電跳球?qū)嶒炘硎鞘裁矗欠窨梢岳渺o電作用設(shè)計加速裝置.這也是我們目前所進(jìn)行的考試改革的一個方面，增加開放研究型問題的比例.

(3)教師還可以采用反饋系統(tǒng)檢驗大家的討論學(xué)習(xí)情況，設(shè)計相關(guān)的討論問題，進(jìn)行分組搶答游戲.學(xué)生們非常喜歡這樣的方式，在相互的討論和動手實驗中，收獲了課本上沒有的知識，課堂氣氛十分融洽.教師在這樣的課中也收獲較多，增加了與學(xué)生溝通討論的機(jī)會.這樣的教學(xué)方式對教師的要求較高，要求教師提前設(shè)計好有關(guān)實驗的搶答問題，要隨時解答學(xué)生在自己操作中遇到的實際問題，并能很好把握住課堂.當(dāng)然有互動反饋系統(tǒng)輔助課堂，也方便了授課教師對課堂的控制，并能很好地統(tǒng)計學(xué)生的答題情況，也利于教師進(jìn)行教學(xué)調(diào)整和學(xué)生的自查.

課堂的教學(xué)方式是多種多樣的，教師只要立足于啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)，借助于互動反饋系統(tǒng)，可以很有效地組織課堂，并提高課堂的效率.

4小結(jié)

將互動反饋教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于工作室物理課堂教學(xué)的優(yōu)點是顯而易見的，它為教師和學(xué)生之間建立動態(tài)鏈接，促進(jìn)了師生課堂上的互動交流，利于教師在整個課堂教學(xué)過程中對學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督與把握，提高教學(xué)質(zhì)量.但在應(yīng)用中應(yīng)該時刻謹(jǐn)記系統(tǒng)是課堂的輔助工具，它是為提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)的,要強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)活動中積極參與者的地位，不能為了使用系統(tǒng)而使用系統(tǒng).在整個課堂中，教師應(yīng)是學(xué)習(xí)過程的組織者、引導(dǎo)者，抓住學(xué)生的反饋信息，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主的學(xué)習(xí)，學(xué)生是知識的主動構(gòu)建者，在教師的啟發(fā)下對知識進(jìn)行消化吸收，反饋系統(tǒng)則是用來創(chuàng)設(shè)情境、進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)和會話交流等輔助學(xué)生主動學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的工具.

參 考 文 獻(xiàn)

1Karen Cummings, Jeffrey Marx, Ronald Thornton, and Dennis Kuhl， Evaluating innovation in studio physics. Phys. Educ. Res., Am. J. Phys. 1999, 67(7): S38

2Patrick B. Kohl, H. Vincent Kuo, and Todd G. Ruskell.Documenting the conversion from traditional to Studio Physics formats at the Colorado School of Mines: Process and early results.AIP Conf. Proc.，2008,1064, 135

3T.E. Furtak and T.R. Ohno，Installing Studio Physics，The Physics Teacher， 2001, 39

4王曉鷗，韓權(quán)，周可雅，等.工作室物理教學(xué)新模式的探討與嘗試.見:2014年全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教育學(xué)術(shù)研討會論文集.物理與工程，2014(S1):176～178

5許穎.互動反饋教學(xué)系統(tǒng)提升“研學(xué)后教”課堂教學(xué)效率.教育信息技術(shù)，2014(2): 27～30

6陳慧敏.互動反饋系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究.中國現(xiàn)代教育裝備，2014(2): 21～22

7寧革，龔睿.互動反饋系統(tǒng)支持下的教學(xué)質(zhì)量管理監(jiān)控.探索與實踐,2014(12): 65～68

8魯琴,羅武勝，杜列波.基于互動反饋系統(tǒng)的傳感器與測試技術(shù)課堂反饋式教學(xué)實踐.中國現(xiàn)代教育裝備，2014(17): 62～64

9謝勇.網(wǎng)絡(luò)條件下的課堂反饋系統(tǒng).中國教育信息化,2011(22): 54～55

10朱志遠(yuǎn).IOS平臺上課堂實時反饋系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).軟件，2015,36(2): 102～106

(收稿日期：2015-11-23)

*作者簡介：張伶莉(1980-)，女，博士，副教授，從事大學(xué)物理教學(xué)、液晶光學(xué)研究.

*黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目,項目編號：JG2014011178，JG2013010252；黑龍江省高等教育科學(xué)研究2014年高等教育科學(xué)研究課題重點課題,項目編號：14Z001