基于智慧课堂交互系统的物理课堂教学研究

基于智慧课堂交互系统的物理课堂教学研究

作者：谭璐飒

来源：《发明与创新.教育信息》2014年第08期

【摘 要】本文介绍“智慧课堂交互系统”的基本功能和特点，阐述了这种现代教育技术手段在物理课堂教学改革模式“主导调控-即时评价-动态生成”中的应用。结合本人的教学实践，提出了“智慧课堂交互系统”在物理课堂教学中应用实例，即利用“签到”等模块实现“主导调控”功能；利用“检测”模块实现“即时评价”功能，并提出了拓展其应用的方法——“合”与“变”：结合Excel电子表格软件实现多项选择题的自动评分功能，列举了解决物理“双项选择题”的实例加以详细说明；变“主观题”为“客观题”，实现填空题和计算题的自动评分功能，提出了主观题改变为客观题的理论依据；利用即时评价反馈的数据实现“动态生成”功能，以《摩擦力》一课为例加以阐明。

【关键词】智慧课堂；交互系统；物理；教学应用

“智慧课堂交互系统”是一种基于PowerPoint软件开发的实时信息反馈和数据采集分析系统，其性能特点是能够进行快速准确的教学评价。所谓教学评价，是指以教学目标为依据，制定科学的标准，运用一切有效的技术手段，对教学活动过程及其结果进行测定、衡量，并给以价值判断。[1]“智慧课堂交互系统”正是这样一种技术手段，利用其附加在PPT课件中的“签到”、“投票”、“分组”和“测试”等模块，实现课堂教学中的随机点名、自主学习时间控制、当堂测试的答案提交、成绩下发、正确率分析等功能。在物理课堂教学中，我校基于“智慧课堂交互系统”创立了“主导调控—即时评价—动态生成”的课堂教学模式。 一、主导调控

主导调控，就是指在当下盛行的发挥学生主体地位的“自主合作探究”小组合作学习模式中，更好地发挥老师的主导调控作用，避免出现表面上课堂热热闹闹、实质上处于失控状态。在主导调控环节中，我利用“签到”模块、“投票”模块和添加“计时器”控件的方法实现对学生“自主学习”和“合作学习”的监控。具体做法是：第一步，布置“自主学习”或“合作学习”的任务，要求学生或小组在规定时间内完成既定任务，完成了的学生或小组点击答题器“OK”按钮；第二步，开始进行学习；第三步，学习结束，展示学生提交的结果，对于在规定时间内没有完成的学生或小组总结他们的原因或提出存在的疑问，再由其他学生或老师帮助完成。利用以上做法可以很好地主导学生的自主学习活动，使课堂气氛活跃而又不会偏离教学目标，从而达到“收放自如，形散而神不散”的良好课堂氛围，最终实现“主导调控”的目标。 二、即时评价

即时评价，就是采用当堂检测、课堂练习等方式对学生一节课中的某个教学环节的学习效果进行检测，并能即时获取检测数据，由此展开下一环节的教学。在即时评价环节中，我借助

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“智慧课堂交互系统”的“测试”模块实现“当堂检测”功能，利用精心设计的几个习题对某个教学环节（一般是本节课的教学重、难点）进行检测，让每位学生在规定的时间内做完检测题并提交答案，计算机快速自动批改每个学生提交的答案、计算分数并进行成绩下发。利用同时生成的四个报表即：答题明细表、正确率统计表、答题排行表和选择率表，可以按照正确率的情况进行习题的小组讨论（针对正确率较高的题目）和老师讲授（针对正确率较低的题目）。通过保存每节课的统计报表，分析不同学生的学习情况，制成成长档案，有利于开展个性化教学；即时记录学生学习新课时不同知识点的不同掌握情况，有利于进行有针对性的总复习教学方案。通过这些应用，可以极大减轻老师的教学负担（例如作业的批改、试卷的抽样统计等），改过去凭经验备课上课为依据客观反馈数据进行教学设计，利用这种快速、准确的“课堂评价和诊断”手段真正实现减负增效的课堂教学改革目标。

根据美国普林斯顿大学的一项研究表明，课堂教学中采用即时检测的学生学习效果是没有采用即时检测的4-7倍，在我的教学实践中通过平行对比实验也印证了以上观点。因此，在新授课的教学中，我总是要加入“当堂检测”环节，再加上“智慧课堂交互系统”中的答案提交和数据即时分析反馈等功能的帮助，极大地提高了学生的学习效率。在使用之初，我发现由于该系统自身功能的限制只能对物理客观题（严格说是单项选择题）进行答案提交和数据分析，不能对物理的主观题（严格说包含多项选择题、填空题、计算题和综合题）进行答案提交和数据分析。物理主观题是考查评价学生对物理原理的理解、物理规律的应用、物理现象的分析和物理方法的运用的重要手段，如果在“当堂检测”环节只使用单选题进行考查和评价，就难以提高学生的物理思维能力、分析能力和知识的迁移能力。

有鉴于此，我积极拓展“智慧课堂交互系统”在主观题教学中的应用研究。在此过程中，我对比了诸如“课堂教学移动终端”、“电子书包”等类似的课堂即时交互系统，发现不能实现对主观题自动考查和评价是目前这些系统的共同缺陷。经过反复的教学实践，我采用了“合”、“变”两种方法拓展了“智慧课堂交互系统”在主观题教学中的应用，极大地丰富了课堂即时交互系统与物理课程融合的内容，我的具体做法如下：

（一）结合Excel电子表格软件实现多项选择题的自动评分功能

Excel电子表格软件拥有强大的计算、分析、传递和共享功能，能有效实现数据记录与整理、数据计算和分析、图表制作等操作，可作为非常适用的辅助教学工具。利用“智慧课堂交互系统”的课堂实时数据采集功能，结合Excel电子表格软件强大的数据处理能力，可以有效实现多项选择题的自动评分功能。这就是所谓“合”的拓展方法。在物理学科的多项选择题考试中，有着较为复杂的评分标准，以物理双项选择题来说，只有完全答对两个选项才能得满分（比如3分），如果只选择了一个选项并且正确，也就是少选，可以得多半分（比如2分），如果错选或多选将得零分。在教学实践中，我是这样结合使用两种技术手段的：

第一步：在Excel2010中编写“双项选择题得分统计表”（如图1），为了提高效率，增加“正确答案”（即F列）一列，空出“提交答案”（即D列）一列不填，该列交由“智慧课堂交互系统”采集学生提交的答案。在“得分”（即E列）一列中输入函数：=IF（D3=F3，3，IF

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（D3=LEFT（F3），2，IF（D3=RIGHT（F3），2，0））），该函数包含评分标准和各种答案的可能性，并最终给出合理的分数。

第二步，学生在课堂上使用答题器提交双选题的答案，利用“智慧课堂交互系统”完成数据采集，并将这些数据导出为Excel表格保存。

第三步，将导出的数据表格中学生提交的答案拷贝到“双项选择题得分统计表”中的“提交的答案”一列中，Excel表格便可在“得分”一列自动给出每位学生的得分。如果所选答案不是固定的两项，只需修改“正确答案”一列中的答案内容和“得分”一列中的函数内容即可，其他操作相同。

（二）变“主观”为“客观”实现填空题、计算题的自动评分功能

学习者问题解决能力提高是教育教学的重要目标之一，根据现代信息加工心理学家纽尼尔和西蒙的研究发现，根据问题的起点、目标和允许的操作（运算）的不同可将问题划分为：结构良好的问题和结构不良好的问题。

一个结构良好的问题以一个清晰定义的初始状态开始，并且具有清楚定义的目标，如果问题是界定良好的，所建议的每个解答都可以由隐含于目标中的标准进行评价。问题的目标状态或初始状态或两者有时只有部分论述的，在这种意义上缺乏某种成分的问题被认为是结果不良的。[2] 物理题目大多数是结构良好的问题，如果考虑到提高课堂学习效率，那么在当堂检测环节更应该采用结构良好的问题。结构不良的问题应该以探究实验的课题、研究性学习的内容等形式出现，着重培养学生的实践能力、创新能力和综合运用知识解决实际问题的能力。基于以上观点，我认为，凡是结构良好的主观题多数都可以变换成客观题，从而更好地发挥“智慧课堂交互系统”优势。我的具体做法是：

第一，将计算类型的填空题改编成单选题，结合学生的常见错误编制干扰选项。如原题（主观题）：一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64g酒精溢出。已知酒精的密度是0.8×103kg/m3，则物块在水中处于 状态（填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”），物块的密度是 kg/m3。改编成单选题后，呈现四个选项供学生选择：A.悬浮，1.0×103kg/m3；B.漂浮，0.95×103kg/m3；C.下沉，1.2×103kg/m3；D.漂浮，0.90×103kg/m3。

第二，编制综合计算题的解题步骤排序题，发挥“智慧课堂交互系统”优势，训练学生的思维过程。如原题（主观题）：压力锅出气口的直径d，限压阀的质量为m，大气压强p0，当限压阀刚好被抬起向外喷气时，锅内气体的压强是多大？改编成单选题后，在计算上述计算题时列出了以下计算式（如图2），变成这样的题目：按解题思路的顺序排好的正确顺序应该是（ ），A.②③①④⑤ B.③⑤②①④ C.③⑤①②④ D.①③⑤④②。

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综上所述，借助其他软件的帮助，改变原有题目的编制格式，弥补“智慧课堂交互系统”中数据处理能力的不足，发挥它对客观题数据采集和分析的优势，拓展其在主观题教学中应用的基本思路和做法。从教学实践情况来看，大多数的知识点和能力训练目标要求都能实现，由于学生在答题形式上较为简单，可以将更主要的精力放在解题过程中，结合成绩下发等功能，有利于在课堂上集中解决每一节课的重难点问题。当然，对于作图题、简答题、实验题和复杂计算分析题，“智慧课堂交互系统”还无法实现答案提交和自动评价，对于这些类型的题目，还需老师进行纸质作业（或试卷）的批改。这些似乎是该系统的缺陷，但从另外一个角度来看，留出一部分老师手动批改作业的空间，正是为老师提供了解学生个性、增进师生情感和发展创造性思维的机会。 三、动态生成

动态生成，就是根据“即时评价”环节所采集的数据分析学情并适时动态调整教学方法和教学手段，在课前多种预案备课的基础上选择最适合学生学习的教学方案，实现教学过程的动态生成，以适应学生的实际学习要求，最大程度地实现“学生怎样学才能学懂，老师就怎么教”的高效课堂教学目的。

针对不同学生的学习需求即时进行教学内容和教学策略的调整，充分体现了学生的主体地位，这也正是我校基于“智慧课堂交互系统”的课堂教学改革模式中“动态生成”环节的重要依据。物理课堂教学中，我会根据“即时评价”环节中统计分析的数据归纳班级学生的认知规律和在学习中存在的问题，确定学生的学习需求，以此灵活调整下一阶段的教学内容和教学策略，在众多的预案中选择能够满足这些学生学习需求的方案，从而保证每个学生都能得到发展。不难看出，以上的教学设计思路符合“随机进入式”教学策略的基本思想，使学习者可以“随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解。”[3] 以初中人教版八年级《物理》下册中《摩擦力》一课为例，我在课前准备了多个教学内容和预案：必须完成的教学方案一《摩擦力的三要素和设计探究影响滑动摩擦力与什么因素有关》，必须完成的教学方案二《分组实验：探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系》；备选教学方案一《分组实验：探究滑动摩擦力与受力面积、运动速度的关系》，备选方案二《分组实验：研究静摩擦力》，备选方案三《探究：摩擦力一定是阻力吗？》，备选方案四《在复杂问题中如何分析摩擦力的大小和方向》等。在必须完成教学方案中设置了“当堂检测”环节，根据不同班级的检测数据再决定采用何种备选方案，在不增加学生学习负担的前提下，针对不同层次的学生采用不同的教学内容，激发学习兴趣，从而提高对摩擦力的认识并促进学生理解、运用、分析与综合等关键思维品质的提升。

当今的课堂教学改革，一方面要以先进的教育思想和教育理念引领课堂教学的变革，一方面要以先进的教育技术手段推动课堂教学改革的发展，其目标都是为了打造一种高效优质课堂，特别是先进的教育技术手段能够真正地让教学成为一门严谨的可以量化的科学，让课堂变得更加智慧。 参考文献：

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[1]贺安溪，陈德平.教育技术培训教程. 北京：高等教育出版社，2011. [2]陈刚.物理教学设计.上海：华东师范大学出版社，2009. [3]钱玲.教学设计理论与实践.北京：教育科学出版社， 2012.