基于IRS即时反馈系统的物理课堂精准诊断初探

方红德

摘 要：物理教学的过程就是一个不断反馈、诊断和解惑的过程。教师要善于在常规物理课堂教学中通过多种方式分析和了解学生学习的困难及问题所在，更要善于在信息技术与学科融合环境下，通过IRS即时反馈系统提供的数据图表信息，精准诊断学生的问题所在，并根据不同学生和不同问题给予有效的针对性的帮助，引导学生消除一个个学习难点和错误，达到提高学生学习成绩和学习能力的目标。

关键词：IRS；即时；反馈；错误；诊断

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）9-0028-4

物理教学的过程就是一个不断反馈、诊断和解惑的过程，教师要通过多种方式，准确了解学生学习过程中的难点、疑点和错点，然后给予针对性的指导和帮助，才能真正帮助学生学好物理。有一个学生曾经说过，在高一学习“向心力”时，他当时对“向心力”的概念，特别是“向心力”的来源就是理解不了，以至于在后来的多次练习和考试中，凡是与“向心力”有关的题目基本上都是不得分的。他当时比较苦恼，想来想去就是理解不了。直到后来的某一天，他在回家必经之路的水库堤坝上，茅塞顿开，突然想明白了“向心力”是怎么回事。从那以后，解答与“向心力”有关的问题就再也没有遇到任何障碍了。所以，在教学过程中，教师一方面要善于发现学生学习障碍的“点”所在，并通过相应的方法和措施帮助学生消除这个“点”的障碍；另一方面，教师还要培养和指导学生在学习过程中诊断自己的问题症结所在，发现解决问题的方法和手段。

在研究学生学习的问题症结时，教师一般是通过课堂提问、课堂观察、作业批改、试卷分析和教学经验等方式进行了解和诊断，但受精力和时间所限，这种了解学生和诊断问题症结的方式往往具有主观性和片面性，效果不尽人意。自从使用IRS即时反馈系统开展教学以后，笔者发现这套系统在精准诊断学生知识缺陷时具有独特的作用。

IRS即时反馈系统主要包括学生手持信号发射器和一个用于采集信号的连接到计算机的接收终端。当学生通过手持发射器答题时，接收终端收到信号后，系统会及时、准确地生成教师需要的各种报表或图表，并将结果呈现在投影屏幕上。教师可以根据图表信息和数据，即时分析学生当前的学习状态和效果，并根据反馈情况进行相应的教学策略调整。IRS即时反馈系统具有即时反馈、当堂测评、信息统计和信息储存等功能，同时它还具有学生参与的全员性、教学反馈的即时性、学生答题的独立性、反馈信息的准确性、反馈结果的可视性和反馈数据的持续性等六大特性，正是因为具有这六大特性，才为教师快速和准确诊断全体学生学习效果发挥了难以替代的作用。

在研究和诊断学生答题对错过程中，笔者发现学生的错误通常可以归纳为以下三种情况：一是群体性错误和个体性错误，二是理解性错误和偶然性错误，三是物理性错误和非物理性错误。这些错误在传统的物理课堂难以有效地诊断，而基于IRS即时反馈系统的课堂却能很好地做出快速、精准的区分和诊断。

1 群体性错误和个体性错误的诊断

个体性错误一般是指一个教学班中答题出现错误的学生不超过10人，或出现错误的人数比例不超过15%，个体性错误一般采用个别辅导的方式解决问题比较合适。群体性错误一般是指一个班中有超过40%的学生在某一知识点上出现错误。群体性错误通常出现在以下几个方面：一是这个知识点本身就比较抽象和难以理解（例如，速度和加速度的关系、力的合成与分解、法拉第电磁感应定律等）；二是有些知识点是多物理过程的（例如，机车的恒功率启动问题）；三是有些知识点本身难度不算太大，但由于受到思维定势或干扰因素的影响而出现的错误（例如，标量对矢量的干扰、电荷在电场中受力分析的思维对电荷在磁场中受力分析的干扰、左手定则和右手定则的相互干扰等）。群体性错误一般可通过小组合作，教师评讲等方式解决。

例如，在学完运动学以后，总是有相当一部分学生对速度与加速度的关系搞不清，特别是对“物体的加速度在逐渐减小，而它的速度还可能增大”或“物体的加速度逐渐增大，而它的速度却可能减小”等问题理解不了，但教师又很难准确掌握是哪些学生理解不了，遇到这类错误，只能是在全班再多评讲一次，这就缺乏了讲评的针对性，而且评讲之后的效果如何，也难以进一步掌握。在引入IRS系统后，对相关数据信息进行分析就可以诊断属于何种性质的错误。在一次复习课上，选取了如下两道选择题进行当堂反馈，想了解哪些学生在哪个知识点上出现错误（如图1、2）。

例1 （多选）下列运动可能出现的是（ ABC ）

A.物体的加速度增大，速度反而减小

B.物体的速度为零时，加速度却不为零

C.物体的加速度减小，速度反而增大

D.物体的加速度始终不变，速度也始终不变

例2 （多选）若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时， 则（ BD ）

A.汽车的速度也减小

B.汽车的速度仍在增大

C.当加速度减小到零时，汽车静止

D.当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大

从例1的A、C选项和例2的A、B选项反馈的数据信息，精准地反映了超过65%的学生对速度与加速度的关系存在理解上的错误，是属于群体性的理解错误，这就要求在后续教学中，需要采用多种教学方式和手段（例如，小组合作研讨、利用学生已有生活经验类比，或是利用Flash动画模拟等方式）帮助更多学生理解和突破这个学习难点。

2 理解性错误和偶然性错误的诊断

理解性错误是指学生对物理概念、规律和原理等没有真正理解而造成的错误；偶然性错误是指学生已经理解这个知识点，只是在答题时审题不慎或受其他因素干扰而偶然出现的错误。例如，学生常常将“下列说法中‘不正确的是……”，看成“下列说法中‘正确的是……”而造成错误，或是在判断安培力的方向时将“右手”当成“左手”使用，或是在解洛伦兹力问题时把“负电荷”看成“正电荷”等等，这些都是学生审题时经常出现的错误，属于偶然性错误。在快速准确诊断学生是理解性错误还是偶然性错误方面，IRS即时反馈系统提供的数据信息也是有力的支撑。

例如，在复习电磁感应内容时，为了了解学生对“感应电动势的大小与磁通量、磁通量变化量和磁通量变化率”三者关系理解的情况，先利用IRS即时反馈系统进行测评。测评题选取了如下的例3和例4两道选择题，并及时根据反馈测评结果进行教学策略调整。

例3 （多选）如图3所示，圆形闭合线圈a内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化如图b，则下列说法中正确的是（ AB ）

A.0～1 s内线圈的感应电动势保持不变

B.0～1 s内感应电动势大于2～4 s内的感应电动势

C.1～2 s内的感应电动势恒定不变

D.第4 s末的感应电动势为0

例4 （多选）穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像如图4所示，下列关于产生的感应电动势的论述，正确的是（ D ）

A.图①中，回路产生的感应电动势恒定不变

B.图②中，回路产生的感应电动势一直在变大

C.图③中，回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势

D.图④中，回路产生的感应电动势先变小再变大

这两道题考查的内容（感应电动势的大小与磁通量、磁通量变化量和磁通量变化率的关系）和考查的方法（图像法）基本上是一样的，但是选项表达方式和图像呈现方式不一样。对这个知识点理解的同学来说，答题的结果应该具有相对的稳定性。分析柱状图信息（图5、6）如下：例3的C选项和例4的A选项表明，有12位同学不理解感应电动势的大小与磁通量无关，由例3的A选项和例4的B选项可知，有大约10位同学不理解这两个图像中的斜率可以表示感应电动势的大小，由例3的B选项和例4的C选项可知，有大约10位同学不会利用图像斜率比较感应电动势的大小。

对两道题的答题反馈数据分析，发现学生同一知识点的对错情况高度契合，表明学生在这个知识点上出现的错误可以诊断为是理解性错误，而不是偶然巧合。而对于理解性错误，教师就必须花一些时间和精力，让学生搞清楚这两道题中各函数图像斜率或各段所代表的物理意义，才能避免学生今后还出现类似的错误。教师课后还可以从后台储存的信息中查阅是哪些同学对哪个知识点的理解出现错误，为今后的单元复习、总复习教学或为学生个别辅导提供准确的信息依据，也为今后其他物理教师选择何种教学策略突破学生的认知偏差提供科学参考。

3 物理性错误和非物理性错误的诊断

学生答题时出现的错误，有些是属于对物理学科知识理解上的缺陷造成的，但有些可能是属于非物理因素（例如，数学知识、地理学科知识等）造成的。利用IRS即时反馈系统分清楚学生的错误是属于哪种错误，可以快速地进行针对性评讲，这样可以减少不必要的时间浪费，提高课堂的教学效率，例如，在复习楞次定律内容时，有如例5和例6两道选择题。

例5 （多选）如图7所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（AD）

A.P、Q将互相靠拢

B.P、Q将互相远离

C.磁铁的加速度仍为g

D.磁铁的加速度小于g

例6 （2014·上海） （多选）如图8所示， 匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场（CD）

A.逐渐增强，方向向外

B.逐渐增强，方向向里

C.逐渐减弱，方向向外

D.逐渐减弱，方向向里

这两道题考查的知识点都是楞次定律，如图9、10所示，例5答题情况柱状图反馈的结果说明学生对楞次定律理解得比较好，与预判基本一致，但例6答题情况柱状图反馈的情况与预判有较大的差异。为了弄清楚学生究竟是对楞次定律的理解出现错误，还是学生不知道“周长一定时，圆的面积最大”这个数学结论所造成的错误。再让学生做一道下面的数学判断题。

例7 （判断）当周长一定时，圆形所围成的面积最大。（ √ ）

如图11所示，答题的结果显示有近一半的学生不知道“周长一定时，圆的面积最大”这个结论。这个结果的出现就能解释为什么在例5表明学生对楞次定律理解比较好的情况下，例6却出现群体性的错误，说明了产生错误的原因是因为学生的数学缺陷造成的，而不是对楞次定律的理解错误造成的。这就提醒教师在物理教学过程中对数学基础不太好的学生，要提前对相关的数学知识进行必要的补充与讲解，这对提高物理课堂的效率是有帮助的。例如，“分子和分母都是分数时的化简”，“函数的图像与函数的极值问题”，“三角函数的对应边问题”等数学知识，都是数学基础不太好的学生容易出错的问题，教师要根据学生的数学状况进行准确预判和做相应的准备。

学生学习的过程就是一个不断纠正错误的过程，教师充分利用现代教育技术手段，精准地诊断和指出学生的问题，并用有效的方法和手段帮助学生解决问题，从而有效提高学生的学习兴趣和学习能力。这就提醒在教学过程中，教师要能精准地指出学生的问题（特别是一些难点问题或是共性偏差问题）所在，并对症下药予以帮助解决这些问题，学生就能突破一个个学习难点，或是对同类问题产生一通百通的效果，这对学生学习物理的信心，提高物理成绩能产生事半功倍的效果。

参考文献：

[1]高嵩，李彦青.基于核心素养的探究式教学[J].物理教学探讨，2015，33（8）：1—3.

[2]田静. 基于IRS即时反馈系统的语文课堂诊断初探——以《花钟》一课教学为例[J].上海教育科研，2013（12）：63—64.

[3]司文文，杨新华.互动反馈技术在课堂教学中的应用研究[J].中国教育信息化，2010（4）：27—28.

（栏目编辑 邓 磊）