紙筆智慧課堂互動反饋系統設計及應用研究

龍美霖 胡永春 柯維海

摘 ?要 紙筆智慧課堂作為智慧課堂的一種形態，因回歸傳統書寫、對視力影響較小等原因，受到學校歡迎。從教學互動反饋系統入手，結合智能紙筆技術特點，構建基于紙筆技術的智慧課堂互動反饋系統，并對應用案例進行分析研究。研究顯示，紙筆智慧課堂互動反饋系統在提高課堂參與度、增強課堂互動效果、提高學生學習積極性等方面有一定的促進作用。

關鍵詞 智能紙筆技術;智能書寫交互板;云平臺;智慧課堂;教學互動反饋系統

中圖分類號：G434 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）11-0018-03

1 引言

隨著新一代信息技術浪潮來襲，云計算、大數據、物聯網及人工智能等技術的興起，智能技術與教育教學的融合不斷深入，課堂智慧化成為近年來學者關注的熱點話題。相關研究表明，智能設備的應用對課堂教學具有積極的促進作用[1]。然而，電子設備對兒童青少年視力的不良影響引起了國家和社會的關注，教育部等八部門聯合印發的《綜合防控兒童青少年近視實施方案》（教體藝〔2018〕3號）明確要求：“學校教育本著按需的原則合理使用電子產品，教學和布置作業不依賴電子產品，使用電子產品開展教學時長原則上不超過教學總時長的30%。”[2]

采用智能紙筆技術的智慧課堂（簡稱“紙筆智慧課堂”），因回歸傳統紙筆書寫又能采集書寫軌跡、對視力影響較小、成本相對低廉等特點，受到很多學校的歡迎。基于紙筆技術的智慧課堂，與基于平板的智慧課堂不同，學生終端為智能書寫交互板，一般沒有配備展示、交互功能強大的電子屏幕。那么，科學設計適用于課堂教學的互動反饋系統，就成為紙筆智慧課堂系統設計的關鍵。

2 教學互動反饋系統概述

互動是課堂教學的重要組成部分，也是課堂教學的核心。“應用信息技術手段增強課堂互動，已成為優化課堂教學的重要途徑。”[1]國內外的研究表明，使用互動反饋系統進行教學，能夠提高學生的課堂參與率，加強課堂互動，提高學生的學習興趣和積極性，對改變傳統課堂教學模式、提高課堂教學質量有顯著效果[3]。

互動反饋系統，也稱教學應答系統（Audience Re-sponse System，簡稱ARS），最早由斯坦福大學于1966年引入課堂教學[4]。互動反饋系統一般由應答器、接收器、PC終端及系統軟件組成，有四個使用步驟，依次為“教師提出問題—學生回答問題—接收學生答題情況并公布—數據分析與反饋”[3]。隨著移動技術的日漸成熟及智慧課堂的興起，互動反饋系統在智慧課堂系統中得到廣泛應用，在促進師生互動、生生互動，教師根據學情反饋靈活調整教學等方面，起到較大的推動作用。

3 紙筆智慧課堂教學互動反饋系統設計

設計理念 ?紙筆智慧課堂互動反饋系統，本質為一種應用于課堂的互動媒體，一種教學輔助工具，目的是提高課堂教學互動參與度，調動學生學習積極性及主動性，提高課堂教學質量。本研究中的互動反饋系統遵循多元化、數據化、即時性、便捷性的設計理念，實現即時互動反饋功能的同時，采集課堂教與學互動數據，以優化課堂教學和評價。

互動方式分析 ?課堂教學互動是互動行為的一種特殊形式。鐘啟泉認為：“課堂互動是參與課堂教學過程中的各個主要要素之間，圍繞教育教學目標的實現而形成的交互作用。課堂互動過程是一個動態生成的過程。”參與課堂教學的各要素包括教師、學生、技術媒體等。根據國內外相關課堂教學互動行為的研究成果分析，課堂互動行為大體可以分為言語互動、沉默、技術媒體互動等幾類。其中，言語互動可以發生在師生間、生生間，流程可簡單歸結為“教師講授—教師提問—學生應答—教師反饋”;沉默大多出現在做練習方面，流程可簡單歸結為“教師發布練習—學生做練習—教師點評”;技術媒體互動則貫穿教學各環節。根據美國教育心理學家林格倫的師生交往理論，將師生交往的形式分為單向互動、雙向互動、多向互動及多維互動，多維互動的效果最好。

未來課堂的互動包括師生間、生生間的互動，以及人與技術、環境、資源之間的高互動[5]。本研究將互動方式劃分為提問類、練習類、反饋類及資源類，提問類包括點名提問、隨機提問、搶答;練習類包括發布練習（提前備

課）、新增練習（臨時發起）、做練習、投票;反饋類包括點贊、評分、拍照、點評;資源類包括PPT演示、白板書寫、在線資源庫。在以上互動方式的支持下，相比傳統課堂，課堂互動方式多樣化，可支持個體間互動、小組互動，增強課堂互動效果，調動學生學習積極性和主動性;可采集課堂互動數據及練習測評數據，使教師及時了解學情，為靈活調整課堂教學步調提供依據。

系統構建 ?紙筆智慧課堂互動反饋系統采用電磁感應、互聯網等技術，通過“云+網+端”互動策略構建智慧教與學環境，完成學情數據收集、處理及反饋。其中，云指教育云平臺，實現教學資源的傳、管、用、享;網指互聯網、無線AP，相當于接收器;端指教師端（平板電腦、一體機/投影）和學生端（智能書寫交互板），相當于教師PC終端和學生手持應答器。通過網的連接，實現師生間、生生間的互動，及人與技術、資源、環境的互動。本研究所構建的紙筆智慧課堂互動反饋系統具有以下特點。

1）課堂互動多元化。支持提問、練習、反饋等多種類型的互動;支持學生個體、學生群體參與互動，彌補傳統課堂互動不足、參與個別化的問題;同時，支持人與資源的互動，教師可利用課件、資源庫資源輔助講授，或發起提問、搶答、投票等活動。

2）學生思維可視化。智能書寫交互板將學生書寫軌跡記錄下來并實時傳輸到教師端，教師可回放學生書寫軌跡，了解學生書寫（解題）的思維過程，實現思維之間的互動。

3）教學反饋即時化。對于言語互動方面，提供點贊、評分功能，可對單個學生或小組進行評價反饋，或讓學生參與到評價中，提高課堂參與度。練習測評方面，客觀題可即時評價對錯，以圖表形式呈現給教師，幫助教師及時了解學情;主觀題方面，教師可利用點評功能，如對比點評、回放筆記等。

4）課堂評價科學化。系統自動采集課堂教學互動過程數據并進行統計分析，即時得出各方面評價數據，實現課堂精準評價。例如：學生作答的時間、時長、軌跡等數據，以點線圖形式呈現;學生搶答情況，以排行、圖表等形式呈現。

4 互動反饋系統課堂應用

應用案例 ?以某中學數學“分式的乘法”教學為例，探討紙筆智慧課堂互動反饋系統在教學中的具體應用情況。該課程的教學流程如下。

1）前測導入。教師在新課講授前，通過“播放微課+練習測試”的形式導入新課：通過播放微課讓學生學習“分式乘法是如何運算的”，然后通過兩道客觀題測試學生的知識掌握情況，利用學生智能書寫交互板獲取測試數據，系統即時統計測試結果并反饋給教師和學生，為教師針對性開展新課講授奠定基礎。

2）新課講授：主要圍繞“兩道例題講解”開展新課講授。在講解過程中，教師多次運用PPT演示、提問、搶答、點贊等功能，從統計數據看，有90%以上的學生參與了課堂互動，與傳統課堂相比，課堂參與率明顯提升。

3）隨堂練習。在隨堂練習環節，教師借助系統的即時評價功能全面了解學生作答情況，并進行即時講解。在本節課中，除了客觀題外，教師在備課環節提前準備好了紙質小練習，方便學生在智能書寫交互板上作答。教師通過系統可即時獲取小練習的作答數據;通過“個別點評”功能，展示學生作答的頁面，回放作答軌跡，請學生共同參與點評;通過“對比點評”功能，截取其中一道主觀題，對比學生作答情況，發現哪些學生作答對了，哪些學生作答錯了，哪些學生沒有寫解題過程，哪些學生未做完等。相比傳統課堂，該課堂的評價反饋更及時、更便捷、更精準。

4）課堂總結。在總結環節，教師引導學生總結分式乘法的運算規則，繼而提出除法又該如何運算的問題，引出下節課的學習內容。最后，教師通過系統的數據統計可視化功能，展示課堂互動情況，激勵學生積極參與課堂。

課堂應用效果分析 ?為了解紙筆智慧課堂互動反饋系統的應用效果，本研究訪談了某市應用該系統的學校教師，其中小學六所、中學五所，主要為語文、數學、英語學科教師共33人。調查結果顯示，85%的教師表示該系統有利于提高課堂參與度，增強課堂互動效果，提高學生學習積極性，并表示愿意繼續用該系統開展教學。但是，教師同時反映，由于各學校處于實驗探索階段，每一所學校只擁有一套設備，以致未能形成常態化應用。90%以上的教師認為自己在使用該系統上不夠熟練或不夠自信，希望能增加使用頻次和培訓。另外，從系統收集的數據顯示，教師最常用的互動方式為PPT課件、隨機提問、搶答、新增練習、點贊，可進一步研究其他互動方式用得少的原因，進一步優化系統的互動功能。

5 結語

互動是未來課堂教學的核心，利用信息技術構建的互動反饋系統有利于促進課堂中人與人之間，人與技術、資源和環境之間的互動，增強課堂互動效果，提高教學質量。但是，互動反饋系統本質是一種媒體、一種工具，系統本身并不具備促進作用，其關鍵在于教師的教育理念、課堂教學方法、課堂教學模式及對系統使用的熟練程度等，即關鍵在教師的信息技術與學科教學融合應用的能力。因此，未來研究不僅要關注技術本身，而且要更多關注教師應用互動反饋系統如何創新教學等方面。

參考文獻

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[3]李秋萍.移動學習環境下課堂應答系統（CRSCloud）的設計與開發[D].南寧：廣西師范學院，2014.

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