利用無線反饋技術提高軍校力學課堂互動實踐

吳蒙蒙，楊少紅，吳 菁，鄧 輝

（海軍工程大學 基礎部力學教研室，武漢 430033）

強軍之道，要在得人。新時代軍事教育方針明確指出“堅持黨對軍隊的絕對領導、為強國興軍服務，立德樹人，為戰育人，培養德才兼備的高素質、專業化新型軍事人才”。其中，軍校教育是培養軍事人才的主要途徑，是軍事職業教育中“教”的主體，課堂教學則是育人的主渠道。

基礎教育改革和新課改催生了對課堂的關注，課堂是教學的主陣地，已有研究表明，課堂的空間設計與組織形式不同會產生不同的教學效果[1]，進而影響人才的培養質量。王鑒教授認為課堂應是“知識課堂”與“生命課堂”的綜合體，只有在互動的過程中才能凸顯學習者的生命價值[2]。于是，“課堂互動”走入了人們的視野，凸顯為學者們認識、理解教學，改善、重構教學進而優化、提升教學的重大課題[3]。

力學課程涵蓋了理論力學、材料力學和流體力學等海軍生長軍官高等教育專業背景類課程，涉及趣味力學和力學建模與工程應用等公共選修課，學生人數占我校總人數的80%，學習時長從大一下學期至大三上學期。力學課程內容不僅為后續專業課程學習奠定基礎，其分析方法、計算手段也可直接應用于實際工程設計中，力學課程在培養學生獨立分析問題能力、終身學習能力方面，具有不可替代的作用，因此提高力學課堂教學改革，提高力學課堂教學互動至關重要。

雖然海軍工程大學已經在課堂教學中開展了諸多的教學改革來提高課堂互動和教學效果，例如基于雨課堂、MOOC 和SPOC 等的混合式教學，翻轉課堂、案例教學等，取得了一定的教學效果，但這些活動的有效開展必須要求學生課上課下全程利用手機，時刻關注教師布置的任務，這點在地方高校中是容易實現的，但對于軍隊院校保密、管理等方面的考慮，學生一般都是不允許攜帶手機，且軍校學生課下可自由支配的時間有限，對于老師通過雨課堂布置的學習任務很難確保按時完成，這就使得在軍校內使用雨課堂等互聯網教學平臺開展教學變得不方便。除此之外，將手機引入課堂教學，教師在課堂教學中不僅要注意學生的課堂參與度，更要重點關注學生的手機使用情況，增加了課堂管理的難度。而翻轉課堂和案例教學只在1 門課程的某幾節課中適合開展，沒有貫穿課程的始末，因此希望通過幾堂課的改革提高整個課程的課堂教學效果不易實現。

那么，要想在45 min 的課堂教學中快速有效地檢驗教學目標完成情況，課堂教學效果的及時反饋必不可少。為了提高課堂教學過程中學生的參與度、高互動性和學情實時反饋速度，海軍工程大學力學教研室率先在工程力學和材料力學這兩門課程中引入基于無線反饋技術的答題器的應用，進而使力學課堂教學從原先靜態、預設的形態轉變成動態的、生成的和高互動的形態。

一、基于無線反饋技術的應用

基于無線反饋技術的答題器又稱課堂互動反饋系統，由3 個硬件設備（筆記本電腦、接收器與答題器）和1 個自帶軟件組成（圖1），可實時向教師反饋學生答題情況并幫助教師快速收集、分析學生課堂問題的教學技術，進而增強課堂教學過程中師生的互動、改變教學手段和進程。

圖1 基于答題器的互動反饋系統

1996 年，美國賴斯大學在課堂上首次使用答題器，哈佛大學一名物理系教授在2005 年的公開課程中引入此類教學反饋設備，大大提高了師生的課堂互動效率。2010 年后，我國高校陸續將答題器引入課堂教學，教師們和學生們對答題器這種新鮮事物表現出了極大的興趣，極大地提高了學生課堂教學的參與度。

二、教學實施方法與過程

對于力學類專業基礎課程，內容龐雜，公式繁多，有極強的邏輯性，同時也具有一定的實踐性，學習起來難度比較大[4]。而對于軍校學生，除了上課之外，還要出操、訓練、公差和站崗等，課下自學時間非常有限，學習起來更顯吃力。因此課堂教學成為軍校學生快速獲取知識的主要渠道，而互動式教學是提高力學課程課堂教學質量的關鍵因素之一。設計基于答題器無線反饋互動系統課堂教學，教師可以根據教學主題和教學目標的需要設計問題，學生利用答題器進行實時反饋，反饋結果會投影在屏幕上，老師可根據學生的反饋情況進行點評，同時學生之間也可互評，極大地促進了師生和生生之間的互動，實現全員、全程、全方位育人之大格局。

從2018 年開始，海軍工程大學力學課程積極開展課堂教學改革，在課堂教學中引入答題器無線反饋互動系統，對課堂教學設計進行重構，分為問題引入、授課釋疑、課上討論辨析和課終總結升華4 個環節，并已初見成效，具體實施方法和過程如下。

（一）課前預習和問題引入

在上課之前，利用10 min 時間，將教師提前準備好的5～10 道題出示在PPT 上，題目類型主要是選擇題和判斷題，題目內容主要以本次課堂教學的基本概念及原理為主，學生通過答題器進行作答。根據反饋結果，教師可及時了解學生通過課前預習對知識的掌握程度，針對錯誤率比較高的題目，例如圖2 中的判斷題第1 題和第5 題，老師在課堂授課時就要重點強調并釋疑，加深學生對知識點的理解。同時學生每一次的課前預習成績都會記錄進其形成性考核成績，以期達到激勵學生養成提前預習的學習習慣。

圖2 課前預習答題情況截圖

開始正式上課后，根據教學內容重難點和教學目標設定，以設疑激趣的形式拋出新問題，如圖3 所示，學生可通過手中答題器利用已有的知識做出選擇，心中留有疑問。隨著課堂教學的推進，教師根據學生的答題情況，注重引導學生去釋疑解惑，到合適的時機再把問題拋出，學生利用答題器，在具有一定的知識基礎上再次做答，根據統計結果，對比兩次答題情況，分析點評，加深學生對知識的理解與應用，助力教學目標完成。

圖3 問題引入截圖

（二）課中討論和問題分析

課堂教學進程中，當講完一個重要知識點，為了加深學生的認識，教師利用單選題、多選題或填空題等形式拋出一個討論題，如圖4 所示，學生利用答題器進行實名作答，針對不同的反饋結果，點名做出該選擇的學生起立說明原因，并針對該知識點在學生之間展開課堂討論和辨析，找到對該知識點的誤區及錯誤產生原因，最后由教師做出總結和補充，舉一反三提出類似問題的分析方法及思路，保證學生切實掌握和透徹理解重難點內容。同時，課堂討論成績作為學生的平時成績記錄進形成性考核，以期鼓勵學生積極參與課堂互動和討論。

圖4 課堂討論截圖

（三）課后總結和內容擴展

在課堂教學的總結階段，針對本堂課的教學內容和教學目標總結出一個難度較討論題高的綜合性問題，讓學生利用答題器做答，通過反饋數據，可以掌握全班學生對本次內容的掌握程度及學生對所學內容的留置率，方便教師對本節課授課效果做出合理評價并實時調整后續課程的教學計劃。同時，課后總結成績作為學生的平時成績記錄進形成性考核，以期激勵學生課上認真聽課。

課程最后，教師再提出一個實際工程應用問題讓學生思考，鼓勵學生課下自己搜索資料進行分析，下節課一起討論學習。

（四）單元測驗和學習效果診斷

由于工程力學課程學時長、內容多，為了方便對學生整個學習過程的學習情況進行檢測，將課程內容劃分為靜力學、運動學、動力學、拉壓剪、彎扭、組合變形、壓桿穩定7 個單元，每一個單元結束后，利用答題器開展單元測驗，測試題目主要是計算題，檢查學生的知識應用情況。為方便學生作答，老師需將傳統的計算題分步計算，做成選擇題或數字填空題形式。測驗成績及時反饋給學生，讓學生了解自己的學習情況，反思錯誤原因，找準問題，課下及時查漏補缺。同時，學生每一次的單元測驗成績都會記錄進形成性考核，以期激勵學生課下及時復習，多做練習，溫故知新。

三、實施效果

通過在海軍工程大學工程力學和材料力學這兩門力學課程的課堂教學中引入答題器開展改革和試點，課堂教學氛圍比較活躍，極大地提高了課堂互動和學生的課堂參與度。

（一）提高課堂參與度

將答題器引入課堂教學，并根據教學內容精心設計課堂教學活動，學生改用操作答題器上的按鍵來代替舉手或點名回答。通過引入答題器作答，平時不愿舉手回答的學生也會愿意用答題器來做出反饋，這極大地方便老師關注到每一位學生，并做出表揚和鼓勵，增強學生學好本門課程的自信心。答題器的引入，使得課堂教學能夠給所有學生提供暢所欲言、各抒己見的機會，同時答題器也拉近了課堂教學中師生、生生之間的距離，使得課堂互動更加頻繁、靈活多樣，促使課堂教學中實際參與到課堂練習中的人數大大增加。

（二）提升課堂互動性

答題器的使用借鑒了電視臺觀眾的現場投票系統，目的是為了增強交流互動，并最早在美國的大學課堂上應用。當在課堂教學中引入答題器，學生就像置身于一個電視節目現場，擁有了主動權和選擇權。教師在設計課堂教學時，根據學生產生厭煩心理的時間[5]，每講20～30 min的教學內容，設計1 道討論題，讓學生從緊張的聽課狀態調換到另一種狀態——動動手、按一下，一來可以檢驗學生對知識點的掌握情況，二來可以調動學生學習的興趣，同時，針對不同的反饋結果，教師通過層層設問，引導學生之間進行討論辨析。對學生而言，嚴謹的課堂教學中穿插一個個互動討論題，就像是教師組織的課堂游戲一樣，學生可以在實時的互動中感受到樂趣和進步，課堂氣氛變得更加活躍和輕松。

（三）促進教學公平性

將答題器引入課堂教學，每個學生都具有獨立答題的機會和權力，互動過程中具有充分的時間進行思考并做出自己的反饋，不受其他學生答題情況的影響。這就為一部分思維稍慢的學生提供了獨立思考和反饋的機會，鼓勵以前總是等著聽別的同學答案的學生獨立思考作答，獲得課堂互動平時分。同時答題器還可設置答題方式為實名或是匿名，匿名回答更能鼓勵學生表達少數觀點，不用擔心因自己答錯而被點名或扣分，并能讓教師意識到自己的疑問并開展答疑解惑，提高了教學質量。

（四）教學過程動態性

在課堂教學中引入答題器，教師可以實時快速地獲得所有學生的答題信息并形成統計圖表，直觀形象地顯示出學生的答題情況。在學生答題過程中，教師可以根據系統實時掌握誰答的最快、誰答的最慢、正確率和參與率等。答題結束后教師可根據學生的答題情況，進行點評和講解，指出錯誤的原因，并實時調整教學計劃，滿足學生的學習需求。如果反饋統計結果表明學生對某一個知識點完全掌握，則可順利進入下一個知識點學習，若沒有，則教師可以針對該知識點組織討論、辨析等。答題器可以幫助教師在實時了解學生的學習情況，答題系統記錄著每位學生對課堂教學中每一問題的反饋情況，通過對這些數據的深入分析和挖掘，有助于教師了解學生在課堂學習中的困難，指導教師改進教學計劃和教學策略。

四、結束語

通過在我校材料力學和工程力學兩門課堂教學中引入答題器，使課堂從最初的靜態的、預設的、缺乏互動的和低參與度的狀態轉變為動態的、生成的、充滿了激情和互動的形態，在這樣課堂教學氛圍中，學生的高階思維和創新能力得到了培養和發展。將答題器引入大學課堂教學的目的是希望學生在高互動反饋系統的學習環境中能根據自身需求彈性且有效地運用面對面互動、人機互動及群組同步互動等各種不同互動方式構建知識，進而促進有意義的學習。

答題器作為一種教學工具進入我校力學課堂教學，先是注重教師對這個工具的認可度和信賴度，并實現了教師從勉強使用到不用不行的態度轉變。隨著答題器在課堂教學中的深入應用，又注重學生在對該工具的接受度和使用度，以提高課堂主體的主動性、能動性、創造和諧、自由發展的教與學的環境和活動[6]。后續，海軍工程大學力學課程將繼續圍繞答題器的使用情況深挖技術背后的教與學的問題，并將答題器推廣到更多的課程中進行應用，發揮其最大的支持和服務作用。

2020 年海軍工程大學材料力學在教學評估中被評為優秀，極大地肯定了海軍工程大學在教學過程中進行的改革。