連 軍 王曉鵬 郭麗麗

數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)在高中物理教學中的實踐應(yīng)用*

連 軍 王曉鵬 郭麗麗

結(jié)合數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)的特點和作用，分別從虛實同步、同屏比較、即時統(tǒng)計等幾方面介紹了點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)在高中物理教學中的實踐應(yīng)用。

點陣數(shù)碼筆；互動課堂；實時反饋；同屏比較

近年來，各種各樣的現(xiàn)代化多媒體教學手段被應(yīng)用到了教育教學中，并不斷地進行著變革和創(chuàng)新。一線教師也在不斷地進行著多種現(xiàn)代化教學手段的嘗試，發(fā)現(xiàn)不同多媒體設(shè)備的優(yōu)勢、應(yīng)用各有不同。近期，我們接觸到了一種教育界比較高端的授課體系——數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)。了解了其原理和特點后，發(fā)現(xiàn)了它在反饋時效上和師生間的有效互動上，有著其他多媒體手段無法具備的優(yōu)勢，因此我們在高中物理課堂教學中進行了一系列的探索和實踐。

一、互動課堂系統(tǒng)的技術(shù)原理及作用

數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂教學系統(tǒng)由點陣紙、數(shù)碼筆、藍牙AP、Symphony軟件、計算機、投影機和白板組成。

“點陣”是由一些非常細小的點，按照特殊算法規(guī)則排列組成。點陣的作用是提供給數(shù)碼筆一個坐標參數(shù)信息，保證數(shù)碼筆在數(shù)碼上書寫時，能夠準確地記錄書寫的筆跡。點陣紙是通過在普通的紙張上印刷(通過普通激光打印機、專業(yè)印刷)上一層點陣圖案，使得紙張變得智能化。

數(shù)碼點陣筆是依托于數(shù)字光學點陣技術(shù)的一種新型輸入設(shè)備，書寫者在印有點陣圖案的普通紙上書寫時，筆前端內(nèi)置的高速攝像頭以每秒100張的速度對筆尖經(jīng)過的路徑和坐標進行讀取，簡單處理之后傳入計算機，計算機在接收了這些信息后實時在屏幕上描繪筆跡信息，這種虛實同步的反饋可以讓師生間進行及時高效的互動。

互動課堂軟件包含有備課、授課、測試功能，該軟件支持所有用戶同時書寫，書寫內(nèi)容實時顯示在對應(yīng)用戶的頁碼上，并提供多用戶比較，局部內(nèi)容比較功能，方便學生互相觀摩學習；支持對整個頁面或局部進行放大和縮小，或?qū)λ许撁娴南嗤糠诌M行查看；同時也支持教師對多個不同用戶的頁面瀏覽及切換，滿足教師實時查看每個人的書寫情況，還可以滿足教師用不同的筆跡對學生試卷進行批注、修改，使互動教學更加深入。軟件還支持隨堂測驗，即寫即保存，即時統(tǒng)計，落筆出成績。即教師可以在課堂上發(fā)起隨堂測驗，學生在點陣答題卡上作答后提交，系統(tǒng)自動出成績，并給出正確答案和成績統(tǒng)計報告。

二、數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)在高中物理教學中的實踐應(yīng)用

根據(jù)互動課堂系統(tǒng)的技術(shù)原理和作用，下面重點從虛實同步、同屏對比、即時統(tǒng)計等三方面介紹數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)在高中物理教學中的實踐應(yīng)用。

1.虛實同步——打造高效互動課堂

(1)記錄筆跡展現(xiàn)書寫過程

以往教師要想了解學生的答題情況，要么讓學生到黑板上板演，要么走到學生座位前觀察。若學生到黑板前板演，會出現(xiàn)在“眾目睽睽”之下，一緊張就會犯錯的情況，不能真實地反映學生對知識的掌握情況。若教師走到學生座位前觀察，往往是發(fā)現(xiàn)一個問題并糾正后，其他學生可能已經(jīng)完成，無法了解大多數(shù)學生的解題過程，只能看到結(jié)果，更不知道學生錯誤產(chǎn)生的原因，所以就無法進行詳細的指導。點陣數(shù)碼筆的特點是使學生書寫和屏幕呈現(xiàn)同步，即學生在紙上書寫的內(nèi)容，以虛擬筆跡的形式同步呈現(xiàn)在教師電腦和大屏幕上，達到了反饋的時效性。數(shù)碼點陣筆的實時反饋，教師可以實時觀察學生的答題情況，了解學生特點，讓師生間進行了及時高效的對話，在以后的授課中更有針對性，從而可以打造高效課堂。

(2)標注圈示 強調(diào)重點內(nèi)容

數(shù)碼點陣筆與計算機、大屏幕相結(jié)合，可以進行標注圈示，強調(diào)重點內(nèi)容。如在學生練習過程中，當教師發(fā)現(xiàn)學生的閃光點、錯誤點或易混點等內(nèi)容時，可以及時利用數(shù)碼點陣筆對學生試卷進行圈、點、畫、寫等方式進行批改，這種批改方式解決了其他多媒體手段只能展示結(jié)果而無法關(guān)注過程的弊端，也解決了傳統(tǒng)作業(yè)批改的結(jié)果只能個別學生看到的弊端，大大提高了反饋的效果。如果覺得有必要，還可以更改學生和教師的筆跡顏色，呈現(xiàn)出不同筆跡醒目的批注，突出授課的重難點，也可以把每個學生所對應(yīng)的已經(jīng)批注的電子試卷整理保存，把試卷或課堂重難點轉(zhuǎn)化成圖片，發(fā)送到家長群進行共享，或者講評試卷時可以方便調(diào)取，選取需要的典型錯誤。這要比利用投影機一張張的展示方便得多。

以下選取高中教材中典型的物理實驗課為例進行具體說明。

學生：通過學習電表的改裝等知識，完成知識點的拓展練習，分析電路圖，連接儀器。學生的書寫過程被實時地傳送到了教師計算機和大屏幕上。

教師：教師實時監(jiān)控學生的書寫過程，發(fā)現(xiàn)問題及時進行批注修改和提醒，標注重難點。在講評試卷時，選取典型錯誤、共性錯誤或優(yōu)秀試卷等進行展示，可以由教師講解詮釋，也可以由學生自己點評或他評，實現(xiàn)了師生、生生間的互動教學。下課學生帶走的是紙質(zhì)的學案，但電子版的學習、講解過程已經(jīng)被記錄和保存，為以后的教學提供數(shù)據(jù)支持和學情分析。如圖1所示，學生的書寫筆跡記錄和教師的批注。

圖1 教師批注后的學生練習

這種虛實結(jié)合的技術(shù)，實時記錄和反饋了學生的學習進度，通過教師的批改和傳播，“穿越”了原有的課堂時空，使得傳統(tǒng)的一師多生課堂實現(xiàn)了一師一生的互動交流，提升了教學的有效性，打造高效的互動課堂。教師也可通過課后查看記錄的學習痕跡進行教學反思，優(yōu)化教學設(shè)計，達到教學相長。

2.同屏比較——突破課堂重難點

同屏技術(shù)，即實現(xiàn)多個終端屏幕的即時互動，在互動課堂系統(tǒng)的授課環(huán)節(jié)中，利用該環(huán)節(jié)的對比功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多位學生課堂練習的同屏幕呈現(xiàn)，這一技術(shù)適用于突破課堂教學的重難點環(huán)節(jié)，如：例題精講、習作點評、難點精析等。教師根據(jù)不同的教學目的和課堂情況進行選擇，在挑選學生課堂練習時，要選具有代表性的作業(yè)，比較的同時，教師在電子白板上進行即時的批改，直觀而又自然。限于屏幕的大小，建議一次呈現(xiàn)兩位學生的作業(yè)，能夠保證坐在教室后面的學生也能看清楚。

(1)優(yōu)弱對比 突出薄弱環(huán)節(jié)

對學習習慣較差的學生進行養(yǎng)成教育，僅僅憑借口頭教育往往達不到預(yù)期的效果，而利用互動課堂系統(tǒng)的對比功能，將一份優(yōu)秀試卷和卷面較差、書寫不規(guī)范的試卷進行對比，通過標注點評，找出薄弱環(huán)節(jié)，引起學生的視覺沖突，達到心靈共鳴，從而逐漸養(yǎng)成良好的學習習慣和書寫習慣。

以下以高中物理復(fù)習課的試卷點評與分析為例進行具體說明。

學生：完成《運動學》的單元練習，鞏固所學知識。

教師：將現(xiàn)場面批的試卷呈現(xiàn)在屏幕上，一份為卷面書寫漂亮，做題規(guī)范的試卷；另一份為卷面臟亂差，書寫不規(guī)范的試卷。讓學生通過對比可以及時發(fā)現(xiàn)自己的不足，找到自己與其他學生的差距。教師當場給學生打分，并說明得分點和扣分點在哪里，讓學生徹底了解閱卷教師為什么喜歡工整漂亮的書寫，及做題規(guī)范的重要性。實現(xiàn)了試卷的點評和面批，還可以通過對多個學生試卷的對比，激發(fā)學生的動力，有針對性地進行本學科學習能力的提高。現(xiàn)將對比效果圖展示如圖2所示。

圖2 兩個學生的試卷對比圖

(2)優(yōu)優(yōu)對比 突破重難點環(huán)節(jié)

高中物理知識是靈活多變的，同一題目會有多種不同的解題思維。為了多角度、全方位地幫助學生掌握某知識，拓展解題思路，突破對重難點知識的理解。講解時同屏展示多個學生的解題過程，利用數(shù)碼點陣筆對重點過程進行標注，通過講解、對比，從而達到突破重難點，拓展學生思維的效果。

以下以勻變速直線運動的規(guī)律應(yīng)用為例進行具體說明。

學生：通過對本節(jié)課的學習，突破重難點，拓展解題思路。

教師：教師進行批改標注后，在講解環(huán)節(jié)，同屏展示多個學生的作業(yè)。由學生自己講述思路或由其他學生點評，并利用數(shù)碼點陣筆對重點過程進行標注，引導學生抓住關(guān)鍵信息，進行對比。從而全方位，多角度了解自由落體運動的規(guī)律及其運用方法、特點。拓展解題思路，突破對重難點知識的理解。不同的解題思路，實現(xiàn)生生之間及時互動，提高互動效率和教學效率，從而達到拓展學生思路、開闊學生思維的效果，還可以利用放大功能展示解題思維好的過程。教師和學生共同總結(jié)出解題的關(guān)鍵點，進一步鞏固和拓展了本節(jié)課的重點，突破了本節(jié)課的難點。

3.即時統(tǒng)計——提高教學的針對性

數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)還有隨堂測驗功能，即寫即保存，落筆出成績，并同時統(tǒng)計得分明細，形成一份詳盡的試題分析報告，即便于教師在課堂上監(jiān)控每一位學生的答題過程，又能夠在課后對學生知識點掌握情況進行詳細的分析。

以下以《摩擦力》一課的課堂訓練環(huán)節(jié)為例進行具體說明。

學生：限時進行《摩擦力》選擇題課堂練習，學生用點陣數(shù)碼筆把答案做在印有A，B，C，D選項的答題卡上，屏幕上可以實時顯示學生答題情況，同時計算機開始進行數(shù)據(jù)分析。

教師：在學生答題時，點開“學生答題詳細情況”，監(jiān)控學生答題過程。例如，學生甲在答第五、第八題時用時較長，或有其他題目是答完后進行的補答，而答題情況又顯示這2道題的全班正確率較高，教師就可以課后有針對性地為學生甲進行該題的知識分析。又如學生乙答題時間短，但每道題的正確率較低，教師可以課后對學生乙進行全面的耐心指導。這樣既完成了對試卷的有效批改，又關(guān)注了學生的答題過程，提高了教學的針對性。課堂講解時，點開“答錯情況詳細分析”，即可看到每一題哪幾個人做錯了，教師在講解時可以有針對性地點答錯的學生進行回答，更多地關(guān)注了這部分學生，做到有的放矢。課后，教師可以對課堂答題情況進行詳細的分析，根據(jù)所設(shè)置的知識點分布，列出每一位學生的知識點薄弱處，在布置作業(yè)時可進行有效的作業(yè)分層。學生試卷統(tǒng)計結(jié)果如圖3所示。

圖3 學生試卷統(tǒng)計結(jié)果

數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的即時統(tǒng)計功能，可以高效、準確地了解學生的學習情況，了解每一位學生知識點的薄弱處，進而可以及時對知識點進行鞏固和加強。即時統(tǒng)計功能大大提高了課堂教學的針對性，使課堂容量增大，教學更加有的放矢，實現(xiàn)了教師的講、學生的學、學生的練、教師的評等多個角度的融合，真正實現(xiàn)了高效互動課堂。

三、結(jié)語

數(shù)碼點陣技術(shù)支持下的互動課堂系統(tǒng)，在沒有改變學生和教師紙筆書寫的習慣同時，又能讓原筆跡書寫結(jié)果同時同步到計算機、智能手機、電子白板等設(shè)備上，實現(xiàn)了紙面書寫信息化和多人數(shù)字化同步采集的目標，達到了大家一起隨時關(guān)注和分享整個學習過程的目的。并且做題過程多人同屏對比，使得許多課堂生成性的問題由此引發(fā)，教師借助紙筆互動技術(shù)，可以隨時關(guān)注那些動態(tài)生成性的資源，及時調(diào)整教學行為，啟發(fā)學生思維，引導學生深入學習。這樣的互動課堂，不僅可以實現(xiàn)師生之間的高效互動，又可以讓教師更好地監(jiān)控和組織學習過程，及時發(fā)現(xiàn)問題，給學生提供了更多適合他的個性化的指導，實現(xiàn)師生之間的高效互動，達到了更好地為課堂教學服務(wù)的目的，提高了學習的自主性和課堂成效性。

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連軍，本科，中教高級，副館長。河南省漯河市電教儀器館，462000

王曉鵬，本科，中教一級。郭麗麗，本科，中教一級。河南省漯河市第四高級中學，462000

2015年河南省教育技術(shù)裝備和實踐教育研究立項課題(編號：PZS038)。