交互式電子白板在初中課堂教學中的應用成效

　　【摘 要】
　　學生通過交互式電子白板進行學習，有何成效？本文采用質化和量化方法，調查四川某中學學生對交互式電子白板的觀感以及使用后的學習成績變化。結果發現，學生對交互式電子白板均持有積極的觀感，學生的歷史、數學和語文成績有顯著提高。然而學生認為在硬件、軟件、資源以及系統維護方面，交互式電子白板還有待完善。
　　【關鍵詞】 交互式電子白板；初中教學；應用成效
　　【中圖分類號】 G40-057 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1009—458x（2012）10—0025—07
　　交互式電子白板（Interactive Whiteboard，以下簡稱IWB）在歐洲已經被廣泛使用，IWB結合了傳統黑板和多媒體電腦的諸多特點，對于已經熟悉了以上兩種“傳統”媒體的教師而言，IWB無疑具有很好的繼承性，同時IWB也提供了多種多樣的交互手段，尤其對于數學和科學課程有著十分重要的作 用[1]。在我國，IWB也開始悄然興起，在一些城市已經有不少學校開始采用這種新媒體來進行教學。中國的教育有著強烈的應試教育痕跡，在這樣的教育文化背景下，學生對IWB有何反應？帶著這一問題，我們走進了四川綿陽實驗中學，選擇四門學科，進行了為期兩個月的試驗和研究。
　　關鍵概念的定義
　　1. IWB（交互式電子白板）
　　IWB是一種由計算機控制并與投影儀相連接的觸感式白板，IWB系統有四個組成要素：計算機、投影儀、相關應用軟件以及電子白板，使用者可以通過點觸或非點觸的筆操作白板來控制計算機[2]。
　　2. 學生觀感
　　觀感（Perception）是人對環境賦予的意義，涉及認知層面[3]。Fraser[4]對大量研究分析后認為，學生對課堂學習環境的觀感能夠解釋學生學習結果的部分變異，甚至超過了從學生特點角度所做的解釋。
　　3. 學生成績
　　本研究采用學生的考試成績來衡量學生的學習成績，研究中采用學生在使用IWB前后的考試成績作為學生成績的前后測得分。
　　相關研究
　　IWB對學生到底意味著什么？學生的學習成績能夠因此得到提高嗎？綜觀對IWB的成效研究，國外的研究多從學生觀感、學習過程以及學習成效方面進行研究[5][6]。在學生觀感方面，大多數學生非常喜歡IWB的某些特點，如多種功能、交互性活動、多媒體的信息呈現手段，以及由此帶來的趣味性和愉悅感等。然而學生也認為自己在技術操作方面存在一定困難[7]。在學習過程方面，IWB能支持學生處理更多復雜概念，能夠更清晰、有效和動態化地進行知識表 達[8]。在學習成效方面，Miller[9]發現IWB的播放和翻頁功能能夠對能力欠佳的學生理解教學內容提供幫助，此外，Somekh[10]的研究數據顯示，教師在使用IWB兩年后，包括具有特殊教育需求的學生在內的所有學生的全國考試成績都顯著提高。國外的這些研究框架和研究工具（如觀感量表）對本次研究有一定的借鑒意義。然而在學習成效方面，Miller和Somekh的研究都是在一些長期（如兩年）使用IWB的學校進行的，教師已經可以熟練使用IWB，并且在教學法方面有一定的突破，在我國，IWB還是個新興事物，技術問題以及對于新技術的排斥或過分依賴都可能會影響其使用的效果。
　　隨著我國教育信息化的推進，在一些發達城市對IWB的裝備日益加速，相關的研究也在進行中，如王陸教授主持的“十一五”教育技術重點課題“基于交互式白板的混合式學習研究”，從教師的教學設計角度提出了一些應用設計模式，如IWB支持下的授導式學習活動設計、探究型學習活動設計以及網絡教育活動設計模式，并輔以案例支持[11]。我國有著應試教育的傳統，新課改所倡導的探究式教學方興未艾，在這樣一個新舊交替的教育背景下，從學生的角度來看，IWB意味著什么呢？學生的考試成績會否因此得到提高呢？此類的研究極為少見。
　　教學活動要圍繞學生展開，因此首先得了解學生對IWB的反應，才能真正從學生角度出發，以學生的學習為中心來組織教學。本研究關注的是學生對IWB的反應，包括他們的觀感、使用IWB前后的學習成績變化以及使用IWB存在的問題，以期為進一步改進教學提供切實的依據。
　　研究設計
　　1. 研究問題
　　本研究的問題如下：學生對IWB的觀感如何？學生的成績有什么變化？在IWB應用于課堂教學時，學生有什么困難？
　　2. 研究設計與工具
　　基于以上研究問題，本研究采用混合式研究法。在考慮了研究者的人員安排后，本研究在四川綿陽實驗中學選擇了語文、數學、歷史和化學四門課程作為實驗課程，大多數研究在初二年級的部分班級進行。之所以做這樣的選擇，是希望在不影響學生正常升學的情況下，保證實驗研究結論的客觀呈現。初一學生剛從小學升入初中，需要時間來對新階段的學習和生活加以適應，這會影響到本次研究；初三又面臨意義重大的中考，不宜留出時間參加實驗，因此本次研究盡可能選擇初二的班級參加，而化學課由于只有初三開設，因此選擇3個初三班參與化學學科的研究。此次實驗從2009年10月14日開始，為期兩個月；研究中，設置了實驗組和對照組，實驗組為采用IWB的班級，對照組為采用黑板加粉筆教學的班級；為避免教師教學水平對實驗成果的影響，同一學科實驗組和對照組是同一個教師。
　　實驗中先對教師進行IWB技術和與之相結合的教學設計的培訓，然后邊上課邊反思，從研究者與實驗教師共同備課到逐步放手讓教師發揮主觀能動性，能夠獨自順利地在IWB環境中進行教學。針對學生觀感的研究問題，在實驗結束后采用學生觀感量表進行測量，該量表為Moss等[12]設計的Likert量表，具有良好的信度和效度。對于學生的學習成績，在實驗開始前，采用學生前次月考成績作為前測，實驗結束后的期末學習成績作為后測。對于學生在IWB使用中遇到的問題，在實驗后進行訪談。此外，研究者在整個研究過程中，對教師的教學過程進行了觀察和記錄，以為研究結論的深入解釋提供更翔實的依據。
　　3. 數據分析方法
　　本研究采用混合式研究方法，量化部分主要包括，采用學生觀感量表，發放問卷250份，回收228份。在錄入量化數據后，主要利用SPSS 17.0 for Windows統計軟件進行分析。本研究對量化數據的分析，采用了均值和標準差進行描述統計；進行了探索性因子分析，提取因素，做數據精簡；進行了差異分析，采用均值差異分析t檢驗和ANOVA，以及方差分析GLM。
　　本研究中，質化數據的來源主要是訪談錄音和筆記，本研究的質化數據分析參照了Miles和Huberman[13]的質化數據分析過程，即首先對這些數據進行轉錄，然后對數據進行精簡和顯示，最后在呼應原有理論的基礎上產生結論或驗證。
　　研究發現
　　1. 學生對IWB的觀感
　　使用Kaiser正交旋轉法對所有題目進行探索性因子分析，結果顯示學生的觀感可以分為三個維度。第一，學生在IWB課堂上的自我效能感，如學習動機、知識學習難易程度、課堂交互等。第二，學生對教師在IWB環境中的表現之評價，包括教師的課堂組織、內容呈現，以及趣味性等。第三，學生對IWB運用于教學時的不適和困難，如知識進度、課堂節奏、互動情況等。前兩個維度是積極觀感，最后一個維度是學生的消極觀感。
　　（1）學生對IWB持積極觀感
　　從圖1描述的統計結果來看，總體而言，四門學科中學生對IWB均持積極和認同態度。各學科中學生在自我效能感方面，得分都高于4分（滿分為5分）。學生表示，他們聽課更加專注，更多地參與課堂互動，學習更加容易，可學到更多知識。
　　在對教師教法的觀感維度方面，得分甚至達到4.5。這說明，在學生看來，教師運用IWB上課后，在圖形與表格呈現、知識的呈現和互動學習、調動學生積極性方面均好于過去的傳統教學效果。
　　學生對IWB有何消極觀感呢？觀感量表中主要從技術操作、課堂進度、學習難度等方面進行調查。在以上維度學生都未遇到太大困難，得分在2分左右（3分為中立）。
　　（2）學生在文科課程中比在理科課程中對IWB持更積極的觀感
　　從圖1可知，學科不同，學生對IWB的觀感也并不完全相同，理科的正向觀感要低于文科，最好的為歷史學科，其次為語文學科，數學次之，化學學科的學生積極觀感最低，消極觀感得分最高。不同學科學生的觀感差異是否具有統計學意義呢？經過進一步的ANOVA分析后，研究者發現在自我效能感方面，化學學科學生的得分顯著低于歷史學科的學生，t（均值差）為.414，p=.006<.01；對于教師使用IWB后的教法觀感方面，歷史學科依然是反響最好的學科，化學學科學生的得分顯著低于歷史學科（t=.434， p=.001），也顯著低于語文學科（t=.353，p=.018<.05）；在學生的消極觀感維度方面，學生對理科比對文科消極觀感更高，數學學科學生得分顯著高于歷史（t=.512，p=.016<.05）和語文（t=.494，p=.028<.05），化學學科學生的得分也顯著高于歷史（t=.462，p=.032<.05）。
　　從以上的分析來看，此次實驗中，學生普遍對文科（語文和歷史）的積極觀感多于理科，消極觀感少于理科。但根據研究者的觀察，此種現象的出現，并不意味著IWB在理科教學方面的成效不如文科，而是由于文科教師在此次實驗中大量使用了多媒體資源，班級互動主要體現在學生討論和回答問題方面，而在多媒體資源互動方面則比較少。而在理科的課堂教學（如數學、化學）中，教師大量使用了資源交互的功能，如讓學生在IWB上操作圖形并現場演算等，師生在白板上分解圖形和演算的頻率遠遠高于文科課堂教學的頻率，由于教師對該類復雜操作尚在學習階段，學生觀感由此受到影響，這在白板使用初期是可以理解的。
　　2. 學生的成績變化
　　參與實驗的4門學科5名教師（語文有兩名教師）中，語文（兩名實驗教師中的一名）、數學和歷史的實驗組后測成績顯著高于對照組，下面分而述之。
　　學生觀感最好的歷史學科，實驗組和對照組前測成績有顯著差異，用GLM分析排除了前測成績的影響后，實驗組（N=130）后測成績（M=59.51，SD=19.22）和對照組（N=276）后測成績（M=53.17，SD=18.98）有顯著差異，F值為4.57，p值為0.033，小于0.05。
　　數學學科實驗組（N=72）和對照組（N=146）前測無顯著差異，經過t檢驗，實驗組后測成績（M=69.01，SD=23.21）高于對照組（M=61.38，SD=20.06），差異十分顯著，t值為2.51（p為0.009，小于0.01）。
　　語文學科的兩名教師，實驗結果并不相同，第一位教齡20年的優秀語文教師，實驗組和對照組前后測均無顯著差異。而另外一位教齡3年的青年語文教師，實驗組（N=71）和對照組（N=61）前測無顯著差異，經過t檢驗，實驗組后測成績（M=76.11，SD=10.32）顯著高于對照組（M=72.07，SD=14.87），單側檢驗t值為1.838（p值為0.034，小于0.05）。
　　化學學科實驗組和對照組成績前后測均無顯著差異。
　　根據研究者的觀察，參與實驗的無顯著差異的語文學科教師和化學學科教師有20年教齡，具有豐富的教學經驗和優秀的探究教學活動設計和課堂組織能力，然而對于IWB這種新媒體的特性并未充分挖掘和使用，化學教師在使用IWB功能時，技術上還不熟練，導致有時出現技術問題。歷史學科教師雖然也有20年以上的教齡，但她大量使用了多媒體資料來豐富教學內容，增加了背景資料，幫助學生更好地理解歷史知識。數學學科教師和語文學科年輕教師在此次實驗中將IWB的特性（如實時交互、多媒體資源和豐富的板書等）和學科特點結合起來，實驗組后測成績均顯著好于對照組。這就說明，學生的學習成績變化和教師的教學活動變化有很大關聯，教師教法成熟不易改變，可能是新技術難以迅速融入的一個重要原因。
　　3. IWB應用存在的問題
　　雖然大多數學生對IWB持有積極觀感，IWB豐富的資源、生動的交互功能、教師由此發生的教法改變等，都讓學生提升了對IWB的觀感，學生除了在化學課堂遇到一些技術問題以外，對于課堂進度和學習難度都沒有感覺異常。如此積極的觀感使學生某些課程的考試成績也得到顯著提升。但為了進一步從IWB自身的特性方面了解學生的反應，研究者依然試圖通過開放式訪談，了解IWB本身存在的問題，以便在實踐中揚長避短，將IWB的特性與課程內容和活動更好地結合起來。總體而言，學生遇到最多的是IWB本身存在的問題、教師操作的問題、資源需求和現狀沖突的問題、學校內部管理機制的問題等。
　　（1）硬件方面：IWB屏幕小，光線強，學生對配色難以適應
　　參與實驗的班級每班有65人左右，教室面積約60平方米，而白板尺寸為85英寸，面積為1.8×1.2米。學生反映說，IWB的屏幕小，坐在后排的學生無法看清楚。“如果教室太大，人又多，看得不大清楚”（S78，學生編號，按照錄入順序排列，以下同），“我覺得屏幕太小”（S200）。此外白板背景為白色，配彩色圖形和文字，光線太強，看久了易產生視覺疲勞，恐怕對視力有影響。“光太刺眼，需要改進”（S3），“IWB用多了會不會對視力不好”（S90），“在屏幕上寫字，顏色變換太多，有時候看不清某些顏色的文字”（S2）。
　　以上硬件方面的問題都是針對IWB本身的信息呈現功能，這些問題可以在一定程度上解決，如屏幕大小的問題，目前市場上IWB的尺寸從65英寸到200英寸不等，教室在配備IWB的時候，可以根據教室的大小和人數來靈活安排，而且借助白板軟件，屏幕上顯示的圖形文字都是可以隨意放大縮小的，這可部分化解白板尺寸不足的問題。對于白板光線太強的問題，我們建議教師根據使用習慣和需要自行調整白板的背景顏色。如此次實驗中的語文教師就自己將白板的白色背景調整成為黑色或深綠色，然后配白色文字和彩色圖片，適應學生用黑板的習慣。另外，IWB上的配色也需要教師根據人眼的視覺特點來適度適時使用彩色和各種修飾，在突出重點和豐富信息的同時，考慮不同色彩的對比和人眼視覺的閾限，不要造成對學生的干擾和學生的視覺疲勞，影響信息呈現的效果。
　　（2）軟件方面：功能不穩定
　　訪談中，學生表示教師操作IWB相關軟件不熟練，存在差錯，IWB軟件自身也存在不足。“IWB有時會出現一些錯誤，比如跳頁、清屏等，上課教師難免出點差錯，這就會使課堂變得混亂，而且IWB課件制作時可能會有些漏洞，使有些資料無法觀看”（S1），“對使用電子白板的課堂在剛開始可能會有興趣，可是程序有時會出錯，影響上課，也影響我們聽課的感覺”（S5）。還有學生認為教師用白板筆控制不方便，“我覺得該設計一個遙控器來進行控制 ”（S89）。
　　軟件方面存在的問題，部分原因是白板軟件存在漏洞，此外也與教師操作不熟練以及病毒侵襲有關。在教師逐漸熟練之后，因軟件操作引起的故障將會減少。但是軟件本身的問題和病毒侵襲帶來的問題需要技術人員協助加以解決。
　　（3）資源方面：教師備課很辛苦
　　訪談中學生認為，教師上課所使用的資源比過去的黑板加粉筆更加豐富，但多媒體資源的準備以及課件的制作等會讓教師更加辛苦，“雖然我們對豐富而生動的上課方式很喜歡，但是我們覺得教師更加辛苦了”（S1，S4，S15），“那些化學儀器啊，分子結構動畫啊，教師應該花了不少工夫”（S1，S15，S16）。教師備課過程中的資源多為自己下載，沒有相應的指引和標準，會造成備課資源的良莠難分。
　　目前電子資源尤其是電子教材方興未艾，大量的多媒體資源、交互資源和標準化的SCORM課件將被專門的教育服務機構開發出來，這將減輕教師備課的負擔，在課程內容的科學性方面提供更多的保障。
　　（4）管理和維護方面：需要更多支持
　　學生認為，“設備的維護問題很嚴重”（S98），“電子白板雖然新穎，但似乎很貴重，很正式，我上課的時候有點兒拘束和害怕”（S199）。
　　如學生反映的那樣，IWB的管理和維護目前存在極大問題，需要資金和人員支撐。在IWB常態化使用過程中，管理和維護將會成為影響IWB正常使用的一個重要問題。
　　結 論
　　綜上所述，從學生的角度而言，他們對IWB持有積極的觀感。IWB特有的多媒體交互式資源呈現、實時書寫和圖形圖片動態操作功能都讓學生有全新的體驗，讓他們更加喜歡SrbEiGU/1G335ZEbZ8OfuPpGVqPaunIspzxSKck1ax0=課堂教學活動。如果教師能針對新媒體的特點對教法做出適當改變，讓學生有更多的課堂參與，將帶來較好的教學效果。總體而言，學生在文科課程中對IWB的觀感要比在理科課程中更積極。從學生的學習成績來看，歷史、數學、語文學科中部分實驗教師所教授的實驗組成績顯著高于對照組成績，化學學科未取得明顯成果。這一結論跟學生的觀感基本一致。學生觀感積極的班級，學習成績也相應有顯著提升。從實驗觀察來看，學生的反應（觀感和成績）跟教師有很大關系，正如有學者所言，IWB的強大功能和豐富多彩只有在教師有效應用下才能發揮其促進教學的功能[14]。就IWB本身而言，本研究中學生從軟硬件使用、多媒體資源和標準以及維護管理等方面提出的問題，為進一步改進IWB的教學應用提供了方向。
　　研究發現，在我國這樣一個應試教育痕跡很重的教育文化背景下，IWB的應用和相應的教學法調整并沒有給學生帶來消極影響，相反，學生擁抱新技術和新理念，渴望在教學活動中更多地參與和互動。因此，應該在教學中充分考慮學生的這一需要，將新媒體的特性與課程教學活動有機結合起來，提升學生對教學的觀感。學生有積極的觀感，才能投入更多情感和認知，學習成績也才會相應得到提高。在此過程中，教師是最為關鍵的因素，正如Fullan[15]所言，教師是課程變革的核心。如何提供相應的教師培訓和服務支撐，在一定程度上克服教師對新媒體的抗拒和焦慮，幫助教師重新思考習以為常的常規教學，挖掘教師專業發展新的生長點，這將是接下來研究的重心。
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　　收稿日期： 2012-03-15
　　作者簡介：周玉霞，講師，博士，云南師范大學信息學院（650500）。 袁悉程，四川文軒教育有限公司（610036）。
　　責任編輯 石