張伶莉　王曉鷗　孟慶鑫　韓 權(quán)　靳辰飛　駱素華　宋 杰

(哈爾濱工業(yè)大學物理系　黑龍江 哈爾濱　150001)

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工作室物理教學中的互動反饋教學設(shè)計*

張伶莉王曉鷗孟慶鑫韓 權(quán)靳辰飛駱素華宋 杰

(哈爾濱工業(yè)大學物理系黑龍江 哈爾濱150001)

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

關(guān)鍵詞：工作室物理教學互動反饋大學物理

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

提高教學質(zhì)量，促進學生發(fā)展是學校永恒的主題.為了保證教學質(zhì)量，一個核心的問題就是了解學生對知識的掌握程度，合理安排教學內(nèi)容并調(diào)整教學進度.在教學中加強和促進教學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)實的教學環(huán)境下，由于班級規(guī)模、上課學時等現(xiàn)實因素的限制，要想在教學過程中充分體現(xiàn)師生之間的交流與互動并非易事.而“互動反饋教學系統(tǒng)”，正好彌補了這個問題.互動反饋教學系統(tǒng)是一種提高課堂互動、鼓勵學生參與到教學活動中的管理工具.它是基于互動式學習理論設(shè)計的一種允許學生在課堂上通過手持設(shè)備以選擇或數(shù)字來回答問題的學生互動反饋系統(tǒng)[5].教師上課時根據(jù)教學的內(nèi)容提出標準化的問題(例如選擇題或者數(shù)字化的問題),學生利用手持設(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)報表掌握學生的掌握程度，即時調(diào)整進度.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)了學生參與到課堂中的積極性，高效地促進了教師的課堂教學活動[6].在大班工作室教學模式中，借助于互動反饋教學系統(tǒng)，可以開展多種形式的師生互動，能夠有效地掌控課堂、促進師生互動，解決了課堂反饋教學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，我校開始每學期都從英才學院抽出一個班級進行工作室物理教學嘗試，已經(jīng)進行了3個學期，現(xiàn)在還在試點教學中.此次教學的改革受到學生的大力歡迎.學生在工作室物理教學課堂中，更愿意主動與授課教師進行溝通，學習物理興趣更加濃厚.相比過去單純教師課堂上的演示實驗，學生都認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)在是將學生分組，然后配備上相應(yīng)的實驗設(shè)備，學生進行自由的操作和討論.在每組學生中，都有在積極操作進行主動研究學習的學生，也有個別學生在渾水摸魚.我們的試點班級中僅有37～40人，教師還能對學生進行督促.如果學生再多一些，對于課堂的把握就會較難操作，會造成班級學生學習效果兩極分化嚴重.目前，國內(nèi)高校的大學物理課堂班級的規(guī)模通常在100人以上，同時教師的數(shù)量有限，很少有學校配備有足夠助教人員.因此教師要在有限的課上時間進行工作室物理教學，引導(dǎo)100多位學生進行有效的學習活動，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生的反饋信息不全面.課堂上通常是僅有個別學生能參與到教師的互動討論中，很多學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)學生的接受情況調(diào)整教學進度帶來很大困難.教師只能憑借自己的教學經(jīng)驗，觀察學生的表情、課堂的氣氛以及幾個回答問題學生的情況等，來猜測學生的理解和掌握程度.然而，即使是教學經(jīng)驗豐富的教師，也無法保證教學進度、教學內(nèi)容完全符合學生的要求.

(2)教師無法及時獲取學生的反饋信息.雖然我們?yōu)榱舜龠M教師與學生的溝通，在工作室物理教學過程中教師主動與學生進行討論，為了督促學生，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中教師無法及時獲得反饋信息.

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

2互動反饋教學系統(tǒng)在工作室物理課堂教學中的作用

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

互動反饋系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全體學生全程、全面實時獲取反饋信息，教師不僅可以對每一個學生實時獲取信息，還可以通過系統(tǒng)對學生的反饋信息進行橫向、縱向的對比,為以后的教學提供了科學有效的依據(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行統(tǒng)計,教師可以即時地看到學生的答題情況，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)選錯的學生問題出在哪里,以便教師掌握學生選錯的原因，好對癥下藥.同時也可以對班級所有學生的學習活動進行總體匯總統(tǒng)計，便于教師了解一個時期內(nèi)學生的學習情況，找到學習的薄弱環(huán)節(jié)，進行難點攻破.當然教師還可以通過反饋系統(tǒng)查閱任何一個學生的學習情況，包括學生的出勤、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)學生，利于教師因材施教.互動反饋教學系統(tǒng)科學的統(tǒng)計結(jié)果為課堂教學提供了針對性的參考數(shù)據(jù)，便于教師了解全班學生或者任何一位學生的學習情況,發(fā)現(xiàn)教學中的問題，及時調(diào)整教學策略，高效有力地提高了教學的質(zhì)量.

3基于啟發(fā)的互動反饋教學應(yīng)用于工作室物理課堂的教學實踐

筆者發(fā)現(xiàn)在對工作室物理課堂進行反饋式教學實踐的過程中,學生的學習積極性明顯提高，主要表現(xiàn)在學生課上討論問題的參與度上.這主要是因為互動反饋教學實踐實際對學生來說具有很強的督促作用，督促學生到課堂上來，督促學生必須參與討論.工作室物理課堂教學讓學生學習興趣大幅提高，提升了學生學習的主動性，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環(huán)境中把握住課堂，督促學生學習.它們二者的結(jié)合，可以使大學物理教學在外松內(nèi)緊的環(huán)境中進行，共同達到提高教學效果的目的，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)僅可以對標準化的問題(例如選擇題或者數(shù)字化的問題)答案進行統(tǒng)計，在課堂上教師可以利用此系統(tǒng)隨時對學生進行提問，互動反饋系統(tǒng)將學生的答案適時統(tǒng)計出來，呈現(xiàn)在大屏幕上.教師和學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會，對學生進行相應(yīng)的啟發(fā)教學，引導(dǎo)學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)學生進行相應(yīng)的實驗驗證分析，對相應(yīng)的知識點進行進一步的鞏固學習，實施反饋-學習-再反饋的過程.教學過程是種溝通與合作的活動，教師和學生要通過多次的溝通、反饋、合作來完成知識的傳遞.大學物理課程的理論性強，各知識點都有相應(yīng)的邏輯關(guān)系，非常適合教師引導(dǎo)學生進行分析與討論.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)學生的反饋信息，適時調(diào)整教學.

(2)在工作室物理教學中，我們在課堂上配備多套相同的演示實驗儀器，讓學生自行分組，在規(guī)定的時間內(nèi)自己動手操作實驗.我們可以根據(jù)教學的內(nèi)容，設(shè)計課上實驗討論題，反饋系統(tǒng)可以控制學生反饋時間，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)學生，引導(dǎo)學生自己思考.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?，是否可以利用靜電作用設(shè)計加速裝置.這也是我們目前所進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)檢驗大家的討論學習情況，設(shè)計相關(guān)的討論問題，進行分組搶答游戲.學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，增加了與學生溝通討論的機會.這樣的教學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，要隨時解答學生在自己操作中遇到的實際問題，并能很好把握住課堂.當然有互動反饋系統(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)計學生的答題情況，也利于教師進行教學調(diào)整和學生的自查.

課堂的教學方式是多種多樣的，教師只要立足于啟發(fā)學生學習，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)

將互動反饋教學系統(tǒng)應(yīng)用于工作室物理課堂教學的優(yōu)點是顯而易見的，它為教師和學生之間建立動態(tài)鏈接，促進了師生課堂上的互動交流，利于教師在整個課堂教學過程中對學生進行監(jiān)督與把握，提高教學質(zhì)量.但在應(yīng)用中應(yīng)該時刻謹記系統(tǒng)是課堂的輔助工具，它是為提高教學質(zhì)量服務(wù)的,要強調(diào)學生在課堂學習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)是學習過程的組織者、引導(dǎo)者，抓住學生的反饋信息，啟發(fā)學生進行自主的學習，學生是知識的主動構(gòu)建者，在教師的啟發(fā)下對知識進行消化吸收，反饋系統(tǒng)則是用來創(chuàng)設(shè)情境、進行協(xié)作學習和會話交流等輔助學生主動學習、協(xié)作學習的工具.

參 考 文 獻

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.工作室物理教學新模式的探討與嘗試.見:2014年全國高等學校物理基礎(chǔ)課程教育學術(shù)研討會論文集.物理與工程，2014(S1):176～178

5許穎.互動反饋教學系統(tǒng)提升“研學后教”課堂教學效率.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.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，從事大學物理教學、液晶光學研究.

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