基于clicker课堂应答系统的高中物理教学策略研究_高中物理的十二个实验
时间：2019-04-22 03:13:35 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
新课程强调让学生经历科学探究的过程，学习科学探究方法，探究式教学是教学改革的热点 。探究式教学强调转变教师的教学方式和学生的学习方式，让学生主动参与到探究过程中,
重视师生互动。美国哈佛大学的Eric Mazur教授和科罗拉多大学的M?K?Smith教授分别在
世界顶尖科技杂志Science上撰文指出，基于clicker的交互式课堂学习,为学生的自主探
究提供了一个很好的平台，它可以极大地激发学生学习的热情，让学生很好的理解和掌握科
学概念，建构新知识，并能促进学生自主思考，从而可以为提高教学效能、实施有效教学打
下坚实的基础。Clicker教学系统成效的关键在于设计有效的Clicker问题，问题的设计应依
据有效的教学策略，因此，科学的问题设计策略是有效利用Clicker教学系统的关键。
1 Clicker教学系统及其应用
Clicker是一套多媒体互动教学系统，主要包括一个无线主控基站(接收器如图1)，手持键盘
(如图2)和相应的数据处理软件。
在课堂应用时，学生通过按动手持键盘对教师的问题进行即时反馈。由于在使用Clicker答
题时学生不必担心在全班同学面前回答错误，所以更容易参与思考和课堂讨论，同时因为
系统能够自动保存每个学生的答题结果，教师可以更清晰地了解学生的学习状态并随时调整
教学，这种动态的教学方式体现了以学生为本的教学理念，使教学节奏随学生的接受程度而
变，课时的分配将会更加合理。该系统在国外取得了很好的教学效果，其发挥作用的关键
在于：配套问题根据探究式教学策略设计，激发了学生的自主思考，为学生自主探究提供
了平台。
借鉴国外研究的成功经验，国内的高校课堂也引入了clicker应答系统。2008至2009年期间
，北京交通大学的蔡天芳老师将clicker应用于大学物理课堂，进行了对比教学，效果比较
显著。2009年到现在，华中师范大学的《普通物理》课堂上也引入了clicker进行教学研究
。随着clicker在高校中的运用，现在设法通过clicker的合理使用，解决中学教学过程中出
现的问题，帮助探究式课堂的有效实施。
2 基于Clicker交互式课堂的教学策略
在交互式课堂教学中，学生在课堂中处于主体地位，这对教师作出了更加严格的要求：教师
既是课堂教学互动的参与者，同时也是组织者、设计者、帮助者以及控制者。因此，在利用
Clicker进行课堂教学的实际过程中，教师必须采取有效的教学策略，让学生都能够积极参
与课堂教学活动，主动建构新知识，并掌握科学的物理研究方法，实现三维教学目标。
2.1 探究式教学策略
探究式教学是一种积极的教学过程，在教学过程中，以学生为主体，教师引导，以解决问题
为主线展开。在教学活动的设计中，应提供与学习主题的基本内容相关并与现实生活相类似
的情境，让学生在这种情境中去发现、探索与解决问题。在这种活动中，学生主动地获取知
识、发展能力。基于Clicker的探究式教学以问题作为认知的支点，激发学生的求知欲和探
究欲，培养学生学习的自主性和创新性。
例如：在高中物理人教版必修1第三章相互作用第三节《静摩擦力》的教学中，可以问题为
主线展开：
2.1.1 静摩擦力的概念
(1)在水平方向给桌子施加一个较小的力，桌子为什么没有运动？
A。桌子重力太大
B。桌子受到地面的支持力
C。地面对桌子产生了一个阻碍桌子运动的力
如果选C的学生占大多数，说明学生对静摩擦力有一定的认识。可让学生自主分析桌子的受
力情况，得到静摩擦力。如果选A或B的学生比较多，说明学生仅凭主观臆断下结论，并未认
真分析，教师可引导学生利用受力分析，得到桌子受到了地面对它产生的阻碍桌子运动的力
，把这种力称为静摩擦力。使学生分清压力与静摩擦力的作用效果是不同的。
(2)只有静止的物体才能受到静摩擦力吗？
A。是B。不是
当大部分学生选择A时，说明学生并未弄清楚“静”的含义，可举例“站在斜面扶梯上的
人”，引导学生分析人的受力情况以及人的运动情况，让学生认识到“静”的含义是相对静
止。制造认知冲突，帮助学生重新建构新知。如果大部分学生选B,可提问“静”的含义是什
么？老师做简单的总结即可。
2.1.2 什么情况下才能产生静摩擦
通过三个活动：A。把手放在桌面上，推或拉(保持手相对于桌面静止)；手与桌面分开，推
或拉。B。用水平力把木块按在墙上;松手，木块下落。C。将木块放在水平木板上；将木板一
端稍稍抬高，木块相对木板静止。D。最后提问，如果接触面光滑，会有静摩擦力吗？
每个活动后，让学生分析产生静摩擦力需要什么条件?
A。有正压力 B。有相对运动趋势
C。接触面粗糙D。要接触E。要挤压
如果大部分学生能选对每个活动分别说明产生静摩擦力需要的条件，教师可简单讲解
较难理解的B活动和C活动。如果有些活动对应的条件，学生选错的较多，教师需对这个情景
进行详细的受力分析，通过比较判断静摩擦力的产生条件。
2.1.3 如何判断静摩擦力的方向
利用毛刷，根据外力与形变方向一致的原理(通过观察毛刷毛弯曲的方向来判断静摩
擦力的方向)，让学生分小组进行探究实验。然后请学生说明自己小组的实验方案、实验现
象及实验结论。最后，教师总结静摩擦力方向的特征。 2.1.4 静摩擦力的大小如何判断
给出实验用具：木块、木板、弹簧测力计，让学生分小组探究静摩擦力大小特征。然
后请学生说明实验方案、实验现象及实验结论。最后，教师总结静摩擦力大小的特征。把演
示实验改为学生亲自动手实践，让学生参与到课堂中来。在这一过程中，学生自己动脑、动
手，并与他人交流、协作，体验探究的乐趣。
为检验学生对静摩擦力的大小的理解情况，提出问题。
例如，当左右两边对木板所加压力均为F时，木块夹在板中间静止不动，若使两边用力
都增加到2F,那么木块所受的摩擦力将：
A。是原来的两倍 B。是原来的四倍 C。和原来相等
如果大部分学生选C,说明学生已经学会了利用二力平衡来判断静摩擦力的大小，教师仅总结
强调即可。如果大部分学生选B或C,说明学生仍未分清摩擦力大小与压力大小的关系，教师
可引导学生利用受力分析来判断，然后总结静摩擦力大小与压力大小无关。
整个教学过程，以问题为主线，让学生参与到课堂中来，既动脑、又动手，增强了学生与学
生、学生与老师之间的交互性。探究式教学不仅让学生掌握了知识，还培养了学生科学探究
的方法和能力，也体现了以“学生为主体，教师为主导”的教学理念。
2.2 认知冲突教学策略
根据奥苏贝尔的有意义接受理论，一切新的有意义学习都是在原有学习的基础上产生的，不
受学习者原有认知结构影响的学习是不存在的。改善、优化物理认知结构，认知冲突发挥着
重要作用。“引发认知冲突”是指在教学过程中通过外界的人为因素，来激发学生的认知矛
盾
，意在引起学生的有意注意，调动学生的认知内驱力，促进学生积极、高效地优化物理认知
结构。根据认知发展平衡化理论，认知冲突是学生学习的主要动力。教育心理学家皮亚杰认
为，认知发展过程是：“ 平衡-不平衡-新的平衡 ”。起初，学生对于某一问题的系统认知
，
处于某个较低发展水平的平衡状态；继而，学生觉察到与当前的系统相冲突的、该系统不能
同化或顺化的事物，从而使认知系统处于某种不平衡状态；最后，学生通过修正认知系统，
使原来感知为不一致的东西可轻易地加以同化，从而使平衡化得以在某一较高水平上重新确
定。这就是说，认知的不平衡或冲突状态是一种认知发展动力，是学习过程中内在的动机。
因此，教学过程中应着力创设认知冲突，刺激学生的求知欲望，并维持他们在学习、活动中
的动力，以实现认知的发展。
在进行Clicker问题设计时，要注意问题的跨度，重点在于引起学生的认知冲突，有利于充
分调动学生的积极性,促进学生对知识的主动建构。同时，要充分考虑师生之间的互动，教
师要及时依据学生的反馈情况完善问题的设计。基于认知冲突理论的Clicker问题设计流程
如图3所示。
例如：高中物理人教版必修1第三章相互作用第四节力的合成(有关合力与分力的关系)
(1)关于合力与其两个分力的关系,下列说法正确的是
A。合力的作用效果与两个分力的共同作用效果相同
B。合力的大小一定等于两个分力的代数和
C。合力的大小可能小于它的任一个分力的大小
D。合力的大小可能等于它的某一个分力的大小
说明：首题简单，帮助学生进入状态。该题主要涉及合力大小与分力大小的关系，由
|F1-F2|≤F合≤F1+F2，
学生很容易判断。
(2)用两根绳子吊起重物，使重物保持静止，若逐渐增大两绳之间的夹角，则两绳对
重物的拉力的合力变化情况是
A。不变B。减小C。增大D。无法确定
说明：第二题较难，很多学生都认为分力增大，合力一定增大。但这是有条件的，只
有两分力夹角不变时才成立。激发学生认知冲突，帮助学生完善知识建构。
(3)如图4所示为两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图象
，则这两个分力大小分别是
A。1 N和4 N B。2 N和3 N
C。1 N和5 N D。2 N和4 N
说明：第三题难度更高一层，不仅考查由合力推测分力的逆向思维能力，而且考查学生的看
图能力，检测学生是否深刻理解合力与分力的关系。
2.3 支架式教学策略
支架式教学可被定义为：在教学中应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架，这种
框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任
务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。支架式教学以最近发展区作为教师介入
的空间，在最近发展区内进行教学。它是一种以学生为中心，在一定情境中利用协作、会
话、交流等方式充分发挥学生的积极性、主动性和首创精神，使学生能有效实现对所学知识
的意义建构的教学方法。
运用支架式教学理论设计Clicker应答问题时，可紧绕同一概念在不同情况下的应用，设计
一系列相关问题(一般4题或更多)帮助学生循序渐进地深入理解，还应考虑问题之间的梯度
，通过一系列相关问题逐步引导学生深入学习，完成知识的主动建构过程。基于支架式教学
理论的Clicker问题设计流程如图5所示。
例如:高中必修一第一章运动的描述第二节时间与位移(有关位移与路程的概念)
(1)设一小球如图6做圆周运动(半径为1 m)，从A点运动到B点，其位移的大小
是
A。2πB。2C。1D。0 (2)同上题，若一只蚂蚁不是沿圆周路径而是沿图7所示的路径从A点运动到B点，则它
位移的大小
A。2πB。2C。1D。0
(3)设一小球在平面内做圆周运动(半径为1 m)，从A点运动到B点，位置矢量分别是
[WTHX]r[WTBX]A和[WTHX]r[WTBX]B[WTBZ]。如图6所示。则小球位置矢量大小之差是
A。2πB。2C。1D。0
(4)设一小球在平面内做圆周运动(半径为1 m)，从A点运动到B点，位置矢量分别是
[WTHX]r[WTBX]A和[WTHX]r[WTBX]B。如图6所示。则小球位置矢量之差
[WTHX]r[WTBX]B-[WTHX]r[WTBX]A[WTBZ]是
A。π[WTHZ]i[WTBZ]B。2[WTHZ]i[WTBZ]C。-2[WTHZ]i[WTBZ]D。0
说明：这四道题目围绕矢量这一概念，第一题考查圆周运动的位移大小，第二题考查
曲线运
动的位移大小，第三题考查位置矢量的差的大小，第四题考查位置矢量的差。层层递进，让
学生对位移的矢量性有全面深刻的了解。
2.4 同伴教学法
“同伴教学法”译自英语PeerTutoring或PeerInstruction，是指学生同伴之间互相施教、
共
同受益的一种教学组织形式。布卢姆指出：“同伴教学法比传统教学法更有效，其实验效果
超出了控制组平均成绩两个标准离差以上”。斯莱温也曾指出：“一对一的同伴教学是最有
效
的教学组织形式”。其“教中学”的最大动因能最大限度地发挥学生的主动性和创造性，既
可以提高学生的学业成绩，还能改善学生的人际关系，培养其人际交往能力。
新课改理念提倡“以参与求体验，以创新求发展”。合作学习是新课改大力推行的学习方式
之一，合作学习把学生由传统班级教学中单纯的旁观者，转变为教学活动的积极参与者，具
有不同知识结构、思维方式、认知风格的学生形成互补，在小组活动中互相启发，碰撞出思
维的火花，产生新的思想，有利于学生主动性和创造性德发展。
在教学过程中，提出问题后，先让学生独立作答，然后若全班答对率介于35%～70%之间，就
让同学互相讨论，鼓励学生彼此说服；再次做答后，教师依据答错的比率给与不同程度的补
充说明(图8)。经过讨论之后，学生的答题正确率会明显上升，教师只需要简单的说明后
，即可进行下一个主题概念。
4 结束语
以上讨论了四种基于Clicker的高中物理课堂教学策略，但在实际应用中，教师应根据实际
教学的需要，选择合适的一种或几种策略，以期达到最好的教学效果。随着我国基础教育课
程改革的深入实施，探究性教学将逐渐成为主流的教学模式，交互式课堂应答系统将在探究
性教学中扮演重要角色。
【本项目受华中师范大学教师教育理论创新项目985ZX13以及大学生科研训练项目的
资助。】
