大学物理课堂互动教学模式的研究-基于教室应答系统的构建

1、    大学物理课堂互动教学模式的研究基于“教室应答系统”的构建    摘要：使用“教室应答系统”这一技术构建课堂互动教学模式，旨在为学生营造一个独立思考、自由探索、合作探究、勇于创新的良好学习环境，使学生的思维能力、合作能力、创新能力得以发展。我们在大学物理课程中对这一教学模式进行了实验研究，研究表明它在激发学习兴趣、培养创新能力以及人格培养等方面有积极作用。关键词：课堂互动教学模式，教室应答系统，合作学习，人才培养一、目前课堂教学面临的困难及教室应答系统的工作原理目前高校基础课多是大班教学，广大高校教师在大班（学生人数超过100名）课堂教学中面临的困

2、难有哪些？2010年11月在天津召开的全国大学物理课程报告论坛会议期间，我们就这个问题对38名来自全国的高校物理教师进行了随机调查，结果显示：（1）及时有效地得到所有学生的反馈（55%）；（2）在课堂上实现学生之间的互动和合作学习（72%）；（3）确保所有学生积极参与教师设计的课堂活动（44%）；（4）保持学生注意力持续集中（53%）。多达72%的教师表示希望能在大班课堂教学中实现课堂互动和合作学习，但很难实施。我们使用“教室应答系统”（classroom response systems，简称crs），设计课堂互动教学模式，改变课堂上信息单向交流、难以互动的教室环境，使这一难题得以解决。教室

3、应答系统由3部分组成：若干个答题器（每个学生1个）、1个接收器和1个计算机。教师利用计算机将问题展示在大屏幕上，选择学生思考的时间间隔，学生可以将自己选择的答案用答题器传递（无线传输）给接收器继而传递（有线传输）给计算机，计算机汇总学生答案并将答案分布等信息反映到大屏幕，教师和学生可以立即得到反馈信息。2010年9月我们在大学物理课程中使用了这个教学模式，并对这一教学模式做了深入的实践研究。二、使用教室应答系统构建课堂互动教学模式教学模式是建立在一定的教学思想和教学理论下的教学结构及互动程序。课堂教学是由教学内容、教师的教授活动和学生的学习活动3个主要因素之间相互作用构成，课堂互动是调动这3个

4、主要因素、围绕教学目标的实现、形成彼此间良性的交互作用。参照哈佛大学著名教授eric mazur创立的同伴教学方法（peer-instruction，简称pi），我们利用教室应答系统设计的课堂互动教学模式包含的主要环节是：1.问题引路，自主探究互动教学模式一般采用问题来引发学生的学习动机、思路和行为，课堂讨论的前提是独立思考。我们在大学物理课程使用课堂互动教学模式，要求学生在课前预习，自主完成预习问题，为课堂上有效讨论作知识准备。在课堂教学中改变了传统的按教科书或教案顺序讲授的模式，而是将一节课分成几个单元，每个单元围绕一个核心概念，以概念测试题组织教学。概念测试题是专门为课程设计，用于探查学

5、生错误概念和引导学生深入探究，一般是多项选择题和判断题。下面是一个具体的例子。（单选题）均匀带电面1带电量为+q，均匀带电面2带电量是-q。两个带电面的面积都是a。带电面1产生的场强的大小是，电场线如图1所示。当这两个带电面平行放置时，场强的大小是多少？     （1）两面中间，外部是0；（2）两面中间，外部是；（3）两面中间和外部都是0；（4）两面中间和外部都是±：（5）以上都不对。把题目显示在大屏幕上，在确认学生对题目没有歧义后给他们12分钟时间思考选择答案；然后启动教室应答系统，设置接收答案的时间为1分钟，学生必须在这个时间内用手中的答题

6、器将答案发送出去。这个环节要求学生自主思考，独立回答问题，所以不允许学生互相讨论。教室应答系统接收到所有学生的答案后，可以立即显示出答案分布的柱形图，让教师在第一时间知道全班学生的答题情况。教室应答系统只显示答案整体分布，如图2所示，它不显示个人答案。这样一方面保护了学生的积极性，另一方面学生无需抄袭他人答案，从而保证了信息的准确性。 2.生生互动，合作学习对于上面的例子，学生回答的正确率是47%，我们要求学生进行小组讨论，讨论是在自愿和小范围（邻近座位的学生之间）进行的，平均需要23分钟。通常学生在解题后最关心的是正确答案是哪一个选项，而不是学习本身。同学之间的讨论与交谈可以帮助学

7、生发现那些他们没有真正理解的东西，同时引发他们的进一步思考。在讨论中，学生阐述个人的看法和观点、质疑对方、反省自己或彼此添加信息相互支持，他们之间互动学习的过程是一个冲突、商讨和精致的学习过程。在讨论之后学生被要求再次发送个人答案，在发送前学生会反思自己和别人的观点，深化和修正原有的观点和看法。这道题在讨论后的正确率从之前的47%升至73%。3.班级互动，集体交流从答案分布图中学生知道全班同学答题情况，但并不知道哪个选项是正确答案，这使随后的教学可以进入大班集体讨论环节。这个环节在形式上与传统课堂教学中的课堂讨论相似。但是，在经过了上述过程后，学生陈述问题时更清晰、更科学、更条理，面对全班同学

8、回答问题的积极性明显提高，尤其是知道自己的选项是大多数时，学生表现出更强的自信心：同时，那些在小组讨论中成功说服过一些同学的学生，即使发现他的选项只占少数也有强烈的愿望说服班级中的其他同学。4.师生互动，有效反馈利用教室应答系统，学生学习的整体情况可以迅速、准确地反馈给教师，从根本上解决传统课堂教学中信息单向传输的问题，教师可以从教室应答系统呈现的学生答题分布中获得学生对概念理解的详细情况，来决定下一个环节的教学。采用启发与点拨的方法，引导学生进行概括、归纳他们自主学习和合作学习中知识建构的成果，理顺教学内容的逻辑联系和内在结构，突出课程的重点、难点和关键点，使教学内容作为一个有机的知识体系纳

9、入学生的认知结构中。三、课堂互动教学模式实施效果分析1.学生兴趣提高，投入增加学生学习兴趣不高、时间投入不足是非物理专业的大学物理课程中普遍存在的问题。课堂互动教学模式改变了师生之间的支配从属关系，使每个学生成为学习的主体。课堂互动的活动，促使学生产生期望、进取的心理倾向，刺激学生对学科的兴趣，产生内驱力，激发他们积极主动的学习。学生在对课程的评价中写到：“在讨论过程中，可能会遇到很多自认为明白但是讲不出来或自认为懂了但同学的一个问题又把你难住的情况，这样就提高了学习兴趣。有几个问题一直缠着你，估计寝食难安吧，一定要去图书馆把心中的疑惑给解开，这样学习的积极性和自主性也就提高了，对物理的兴趣也

10、提升了。”在课程结束后的调查中，72%同学表示因为使用课堂互动教学模式，提高了学习物理课程的兴趣；整个学期平均到课率99%；97%同学表示课堂互动教学模式让自己在课堂上保持注意力持续集中。相比传统教学方法的班级，使用课堂互动教学模式的班级学生学习物理的平均时间多了12%。2.能够独立思考，合作探究，勇于创新课堂互动教学模式使学生有较多机会与同伴之间相互交流，彼此争论，使学生的学习过程同时成为获得学习方法和理解知识的形成过程。与面对教师的权威性不同，不同生活经验、智力水平、思维方式、认知风格的学生之间的交流更具有协商性。94%的学生表示同学之间的讨论（不是面对老师和全班同学）学习气氛轻松，敢于说

11、出自己的观点，敢于争论问题；91%的学生表示同学之间的讨论，可以与他人共享知识和经验、熟悉不同思维方式、利于开阔思维。在这样的学习环境中，学生是知识的主动建构者，而不是被动接受者和被灌输的对象。他们在讨论中亲历探究过程一一将问题条理化使之明确，寻找相关信息，合理地选择标准，准确判断，缜密评价，反思和寻求合理的结果。在这个过程中学生之间相互启发、借鉴、衍生创造出新的知识。87%学生认为经过同学之间的讨论，共同解决问题，对概念理解更深刻。课堂互动教学模式为学生营造一个独立思考、自由探索、合作探究、勇于创新的良好学习环境，使学生的合作能力、思维能力，特别是创新能力得以发展。3.互动环境让学生学会交往

12、，完善人格课程教学的目的是使学生在获得知识的同时获得符合社会需要的情感体验和价值观。耶鲁大学校长理查德·雷文在谈到学术规范与价值取向时讲到：“不同的学术价值取向存在于不同的环境中。在一个鼓励学生依赖权威（教授、课本）的环境中，模仿可能被认为是一种美德；而在一个重视创新和独立思考的环境中，将观点归因于一个合理的来源是欧美学术行为的一条根本准则。无论观点是否作为知识产权有正式的法律保护，都应该提及来源。”这一观点在我们的教学改革中得到了证实，学生在谈到互动的合作学习给他们带来的益处时表示：“在讨论中激发了兴趣，对于同学的不同观点，更有冲动去查找资料证实这些观点。”课堂环境具有多重含义，它不仅是学生学习的场所，也是学生学会交往的场所。我们的研究表明：在“学术”问题的讨论中，同学之间更容易建立起彼此尊重、和睦交流、相互合作、共同进步的和谐人际关系。所以，互动教学是“知情合一”的教学。参考文献：1 张萍.eric mazun peer-instruction哈佛大学物理课程教学新方法 j. 中国大学教学，2010（8）.2