廣西大學行健文理學院 吳 璇

一、課堂交互系統(tǒng)簡介

課堂交互系統(tǒng)又稱課堂互動反饋系統(tǒng)、課堂應答系統(tǒng)、教學應答系統(tǒng)及互動反饋系統(tǒng)等，在英文中常見的 表 述 有Classroom Response System（簡 稱CRS）、Classroom Communication System（簡稱CCS）、Audience Resource System（簡 稱ARS）、Interactive Response System（簡稱IRS），通稱Clicker。它是一種現(xiàn)代教學輔助技術，可以幫助教師快速收集、分析學生的答題數(shù)據(jù)，并迅速把結果反饋給教師。

從硬件組成上，Clicker 系統(tǒng)由答題器（又稱無線發(fā)射器，學生通過它進行投票并由它發(fā)出信號）、接收器（利用紅外、射頻或無線WiFi 技術接收信號）和數(shù)據(jù)采集處理服務設備構成。課堂使用Clicker 系統(tǒng)的一個典型場景是由教師呈現(xiàn)課前準備好的問題（通常是判斷題或者選擇題），學生通過答題器投票，接收系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后立刻進行統(tǒng)計（一般可以得到描述性統(tǒng)計結果，生成直方圖、餅圖等），并反饋給教師，教師根據(jù)學生的答題情況具體制訂下一步教學計劃，決定是否對該知識點進行詳細講解、是否組織小組討論等。

1966 年，Clicker 由斯坦福大學首次引入課堂教學，由于該系統(tǒng)價格昂貴、操作復雜、教學效果不佳，當時并沒有得到很好的發(fā)展。1991 年，Clicker 開始商業(yè)化并經歷了三代技術發(fā)展，第一代系統(tǒng)被稱為Classtalk，需要教室安裝特定的有線網絡和設備，成本依然居高不下，難以普及。1999 年，第二代系統(tǒng)借助紅外、射頻技術，變得簡易可靠，美國開始掀起Clicker 的應用和研究熱潮。這代系統(tǒng)需要配置特殊應答器，英文叫Clicker，Clicker 也因此成為課堂互動系統(tǒng)的代名詞。伴隨著無線互聯(lián)網絡的發(fā)展和智能手機的普及，第三代Clicker 利用無線網絡WiFi 進行通信，學生使用可以接入互聯(lián)網的筆記本、平板電腦或智能手機作為輸入端，不再依賴特殊硬件，更便于使用和推廣。

二、國內Clicker 系統(tǒng)最新研究進展

2009 年，蔡天芳教授將Clicker 引入北京交通大學的物理課堂，Clicker 在中國的應用和研究由此展開。相較于美國的研究熱潮，國內圍繞Clicker 的研究不多，近幾年研究數(shù)量還略有下降。以Clicker、課堂互動反饋系統(tǒng)、課堂應答系統(tǒng)為關鍵詞在中國知網進行檢索，時間設定為2015—2020 年11 月，返回發(fā)表的中文期刊論文約50 篇，其中應用研究約40 篇，焦點主要集中在Clicker 系統(tǒng)開發(fā)、教學實踐研究和教學效果評估三方面。

（一）Clicker 系統(tǒng)開發(fā)

國內近5 年自主研發(fā)的Clicker 系統(tǒng)中，較為常見的是手機App 的開發(fā)，如王凌燕小組自主研發(fā)的課堂交互系統(tǒng)手機App；王春艷小組開發(fā)并在四川大學全校范圍內進行推廣應用的手機App“愛課堂”；張毅等開發(fā)的基于Android 平臺的課堂互動應答系統(tǒng)；朱貴寶設計并應用于高職院校的課堂效果及時反饋系統(tǒng)App；黃珊等設計開發(fā)的教師、學生、教學管理三者協(xié)作參與課堂互動和教學管理的Mlicker。也有一些學者利用現(xiàn)有的開源課程學習管理系統(tǒng)平臺，如使用Moodle 平臺、Sakai 系統(tǒng)搭建屬于自己的Clicker 系統(tǒng)。有的系統(tǒng)使用時不需要額外安裝應用軟件，如駱正新等人開發(fā)的CRS 系統(tǒng)，教師通過嵌入PPT 的SWF 發(fā)布問題，學生登錄網絡頁面或手機短信作答。以上系統(tǒng)都使用無線網絡WiFi 或3G/4G 信號進行通信。除此之外，還有一些學者在通信上使用ZigBee、無線射頻技術（RF）開發(fā)Clicker 系統(tǒng)。

（二）教學實踐研究

1.Clicker 系統(tǒng)總體使用情況

從答題器設備來看，目前國內大部分學生使用智能手機作為答題器；也有學校給學生配置了專用答題器，答題器在中小學課堂上更為多見。從使用平臺來看，除了上述自主研發(fā)的Clicker 系統(tǒng)，還有一些教師使用商業(yè)課堂在線互動平臺進行教學互動，具體有中國大學慕課平臺、游戲化的課堂應答系統(tǒng)Kahoot!和華中師范大學國家數(shù)字化中心研發(fā)的StarC 云端一體化學習平臺。中國大學慕課、游戲化教學和StarC 云端一體化學習等平臺這幾年在國內有不少實踐研究，關注點在Clicker 上的研究僅上述幾篇。從學校類別和應用學科來看，Clicker 系統(tǒng)在各類學校都有應用。高等院校中，大學物理、大學英語課堂報告案例最多，臨床醫(yī)學專業(yè)中的血液學、生物化學，土木工程、攝影基礎等課堂也有案例報告，總體以大班教學的基礎課為主，理工科課堂更為常見。中小學課堂的數(shù)學、物理、政治、地理等學科均有案例報告。

2.教學方法研究

（1）同伴教學法

1991 年，美國哈佛大學教授Eric Mazur 將Clicker 引入大班物理學教學課堂，同時以合作學習理論為基礎創(chuàng)立了同伴教學法（Peer Instruction，簡稱PI）。之后，Mazur 小組不斷對同伴教學法進行實踐和改進，形成了一套完整的教學流程：教師課前設計一套概念測試題（Concept Tests，通常是選擇題或判斷題），這些題目主要用于幫助學生發(fā)現(xiàn)并糾正自己在物理學習中的錯誤概念，并引導學生深入思考和探索。課堂上，教師向學生提問，學生利用Clicker 系統(tǒng)投票，教師根據(jù)Clicker 系統(tǒng)提供的學生答題結果了解學生對該問題的掌握情況，進而確定下一步教學任務。一般來說，如果學生答題正確率不到30%，教師需要重新講解該知識點概念；如果學生正確率在30%—80%，教師就針對該知識點組織學生開展小組討論，討論結束后請學生重新投票；如果正確率在80%以上，教師就直接公布答案，進入下一個教學環(huán)節(jié)（如圖所示）。同伴教學法取得了很好的教學效果，在美國的課堂上，尤其是在大班教學的大學物理、大學化學課堂得到了非常廣泛的應用，掀起了Clicker 的研究熱潮。Clicker 系統(tǒng)2009 年進入中國也是在大學物理課堂。當前，國內Clicker 系統(tǒng)的教學方法研究大部分是圍繞同伴教學法展開的，且主要集中于大學物理課堂。一些與高校合作的中學課堂也有報告使用同伴教學法的Clicker 教學案例，如李艷等在初中物理教學中的應用，李美紅等在高中數(shù)學、歷史課堂上的應用。

一些實踐研究中，雖然沒有點明同伴教學法，但仔細閱讀其教學設計，實際也是同伴教學法的標準流程，分別是在土木、機械學科專業(yè)電工學課堂、醫(yī)學院生物化學課堂、大學物理研討課和大學英語課堂。

（2）問題支架式教學

Clicker 系統(tǒng)可以為問題支架式教學法提供更好的輔助。問題支架式教學是基于建構主義的一種教學方法，主要教學思路是在解決復雜問題時，把問題分解為多個小步驟，利用各種教學策略作為支架，像建房子從底層搭建腳手架那樣，由教師引導學生一步一步建構知識。當學生的認知形成了穩(wěn)定的知識結構后，又像房子蓋好后撤去腳手架那樣拆去支架。此方法能幫助學生掌握解決問題的步驟方法，以獨立解決類似問題。在此教學方法中，支架問題的搭建非常重要，Clicker 系統(tǒng)可以幫助教師在搭建每一個支架的環(huán)節(jié)及時掌握學生的學習情況，進行針對性指導。

（3）教學中的靈活運用

Clicker 系統(tǒng)的核心功能是為教師提供所有學生答題結果的即時反饋，在課前、課中、課后均可根據(jù)教學需要靈活運用。王春燕、劉翠和孫曉玲分別分享了他們在大學課堂、小學科學課堂、美國弗洛里達大學使用Clicker 輔助教學的案例。課前，教師利用Clicker 布置預習題，根據(jù)學生的答題反饋，了解學生舊知識的掌握情況，預測學生新知識的學習情況。課中，教師利用Clicker 組織開展各種形式的教學互動，如搶答、分組學習、隨堂測驗等。課后，教師通過系統(tǒng)組織測評，了解教學效果，在數(shù)據(jù)的幫助下進行更好的教學反思。

3.Clicker 使用效果評估

訪談和調查顯示，學生對使用Clicker 系統(tǒng)輔助教學是歡迎滿意的。王春艷調查顯示，85%—90%的學生愿意接受手機輔助課堂互動教學。Clicker 對教學效果的幫助主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）出勤率

莫文玲等連續(xù)兩年使用Clicker 輔助教學，學生出勤率從傳統(tǒng)課堂的90%提高到了98%以上。

（2）課堂參與和互動

多項實踐研究報告顯示，使用Clicker 輔助教學能提高學生上課時的注意力和專注力。Clicker 開發(fā)的初衷就是增加課堂中師生互動和生生互動的機會和提高互動效率，實踐證明，Clicker 系統(tǒng)對課堂教學互動確實有很大程度的幫助。李成豐以FIAS 分析法為參考改編了一套“師生教學行為分析系統(tǒng)”，使用這套系統(tǒng)對傳統(tǒng)課堂和使用Clicker系統(tǒng)的物理研討課進行觀察記錄和編碼。結果顯示，在物理研討課上，學生的參與度明顯提升。各項學生調查顯示，絕大多數(shù)學生認可Clicker 系統(tǒng)對教學互動的幫助，如薛勝蘭報告，92%的學生認為使用Clicker 系統(tǒng)對增加師生互動有幫助和比較有幫助；王春艷報告，75%的大學生認為使用Clicker 系統(tǒng)能夠增強課堂的參與感和積極性；李智遠報告，98%的學生認為Clicker 系統(tǒng)能夠增強互動，教師在Clicker 案例中報告，在課堂上學生課堂參與度增加。

在Clicker 系統(tǒng)的輔助下，學生會更主動地思考問題，更積極地參與課堂活動。首先，使用Clicker 輔助教學，學生學習興趣提高。何苗嫚調查顯示，在使用Clicker 系統(tǒng)的大學物理教學班上，學生的學習興趣達到95%以上，而傳統(tǒng)班只有50%。在薛勝蘭的調查中，80%的學生贊同Clicker對提高學習興趣有幫助或較有幫助。其次，靈活使用Clicker 可以激發(fā)學生好勝心和好奇心。再次，傳統(tǒng)課堂上由于時間限制，只有少數(shù)學生可以獲得發(fā)言機會，Clicker輔助教學可以克服這一缺點，讓所有學生都可以獲得發(fā)言機會。同時，思考較慢的學生也不會被前面回答問題學生的答案干擾，是教育公平性的體現(xiàn)。最后，在Clicker 系統(tǒng)中學生通常都是匿名發(fā)言，不用擔心發(fā)言傷害自尊，更愿意積極發(fā)言。

（3）成績

成績是教學效果的最直接體現(xiàn)，莫文玲、于中根、李智遠、何苗嫚進行了使用Clicker 教學的實驗班與采用傳統(tǒng)講授式教學的對照班的教學效果對比研究，均報告實驗班學生成績顯著高于對照班。何苗嫚還報告實驗班學生成績的離散度降低，學生之間的差異縮小。在彭亮等進行的學生訪談中，學生報告Clicker 教學課堂上發(fā)生了對知識的積極建構，復習時沒有普通教學吃力。

（4）元認知和認知負荷

于中根使用元認知量表和NASA 任務負荷指數(shù)量表，對比實驗班和對照班學生的元認知水平和認知負荷，發(fā)現(xiàn)課程結束后，實驗班學生元認知水平有顯著提高，認知負荷有顯著降低，而傳統(tǒng)班學生元認知水平和認知負荷沒有發(fā)生改變。實驗班學生也報告Clicker 幫助自己對學習過程進行評價、管理和監(jiān)督。李成豐用“師生教學行為分析系統(tǒng)”，分析了學生思考物理問題時的思維過程，發(fā)現(xiàn)同伴教學法可以幫助學生轉換認識、整合知識，增強學生思考時的自我意識，有效促進了學生元認知技能的發(fā)展。

4.對教師的幫助

教師通過Clicker 系統(tǒng)提供便捷形象的實時反饋，可以即時準確地了解學生對知識的掌握程度，發(fā)現(xiàn)課堂中尤其是大班課堂中的教學方案、過程和活動中存在的問題，開展形成性評價，也使教師上課能夠有的放矢。在Clicker 課堂上，教師從知識講述者變成互動教學者，師生雙向互動有了質的改變，有的教師還在使用Clicker 與學生的互動中發(fā)現(xiàn)自身的概念錯誤。

5.Clicker 的使用經驗

首先，多個教師強調題庫的重要性。王燕凌等認為難度系數(shù)適中，答題時間在2—6 分鐘的題目適合課堂答題時使用，而難度系數(shù)較大，答題時間在4—10 分鐘的題目不適合在課堂上使用。李艷認為題目要有層次、有重點和難點劃分，側重點要合理。其次，如果需要進行小組學習，學生小組人數(shù)不宜過多，控制在3—4 人較為合適，小組之間可以設置競爭。最后，Clicker 進入課堂的早期，學生有新鮮感，學習熱情顯著提高，但是在使用后期，學生興奮感降低，開始敷衍答題，不利于教學效果的提升。張歡等建議課堂中可以靈活設置多種投票形式，如搶答、小組競賽等。

三、未來Clicker 研究的啟示

Clicker 近二十年風靡于美國課堂，也是國際上教學輔助技術領域的研究熱門，它進入中國僅數(shù)十年的時間，國內的應用研究，尤其是教學方法和教學評估方面的研究還有很大發(fā)展空間。目前，國內對教學法的研究主要集中在同伴教學法，而國外近幾年新出現(xiàn)的學生互動教學方法，如Dufresne 提出以問題為驅動的“Assessing-to-Learn（A2L）”的教學法，國內的應用研究中還未見涉及。當前，“互聯(lián)網+”教學新形態(tài)的背景為Clicker 提供了更大的舞臺，如何將其有效融入MOOC、Spoc、翻轉課堂等新型課堂，將會是今后Clicker 研究的重點方向。目前，國內對Clicker 系統(tǒng)的教學效果評估方法和角度均比較單一，主要以師生調查和訪談為主，今后的研究可以引進和開發(fā)標準化的評價工具，從認知加工、情緒等更多角度進行教學效果的評估。