基于clicker的大学物理研讨课的初步研究

何苗嫚 黄致新 周东营 周赵正 李成丰

(1华中师范大学物理科学与技术学院,湖北 武汉 430079； 2洛阳市第一高级中学，河南 洛阳 471023)



基于clicker的大学物理研讨课的初步研究

何苗嫚1黄致新1周东营2周赵正1李成丰1

(1华中师范大学物理科学与技术学院,湖北 武汉 430079；2洛阳市第一高级中学，河南 洛阳 471023)

大学物理对理科生来说是一门非常重要的专业基础课，然而，大部分大学生认为大学物理很难，甚至有恐惧心理，这对大学物理教学提出了很大的挑战。本文以大学物理电磁学部分为例，通过文献研究和对比分析等方法，讨论了基于clicker的大学物理研讨课的实施流程和评价模式，然后从学生的学习状态和学习效果两个维度分析了该模式的教学效果，并详细分析了助教参与研讨对学生的影响。研究结果表明，基于clicker的大学物理研讨课能提高学生对大学物理课堂的满意度，提高学生的学习兴趣，促进学生积极思考物理问题，加深学生对问题的理解，进而提高学生的学习成绩。助教的参与能使这些促进作用更加明显。然而，助教的参与对B等学生的学习成绩有促进作用，而在加深对物理知识的理解方面的促进作用不够明显。基于clicker的大学物理研讨课取得了一定的成功，但在后续研究中仍需继续改进。

clicker；大学物理；课堂研讨

文献研究表明，将研讨课应用于大学物理教学不仅能提高学生的人际交往能力,还可以提高学生对物理知识的兴趣,取得更好的教学效果[1-3]。近年来，随着教育改革的不断深入和信息技术的飞速发展，越来越多的教师将信息技术应用于课堂教学。Clicker作为在大学物理教学中应用较多的信息技术之一，可以提高学生的课堂参与度、学习兴趣，从而提高其学习效果[4-6]。基于clicker的大学物理研讨课可以将clicker与普通研讨课堂教学模式相结合，并合理应用于大学物理教学。为了提高课堂研讨效果，我们还为部分研讨小组配备了助教。本文在讨论了研讨课堂教学模式的基础上，分析了该研讨模式对学生的学习状态和学习效果的影响，然后通过对比分析有助教小组和无助教小组的学生的学习状态和学习效果，研究助教对学生课堂研讨的影响。

图1.1 8.3节预习题举例

1 基于clicker的大学物理研讨课实施

该教学模式在华中师范大学2015级化学师范专业大学物理(一)的课堂中实施，使用的教材为黄致新等主编并由科学出版社出版的《大学物理学》第一卷和第三卷。

1.1 实施流程

该教学模式主要关注学生的课前预习、课堂研讨和课后训练3个部分。

1.1.1 课前预习

课前预习是激发学生兴趣，提高课堂学习效率的重要基础。研究表明，及时教学和翻转课堂这两种教学模式都非常重视学生的课前预习部分，收到了非常好的教学效果，也得到广大师生的认可[7-10]。基于clicker的研讨课在及时教学和翻转课堂这两种教学模式的基础上进行改进，进而提高学生的课前预习效果。

任课老师一般会提前一周将教学计划、相应章节的PPT及其他资源上传至QQ群，学生除了阅读教材和学习指导书之外，可以自由下载群里的资源进行预习。学生预习完之后，按要求登陆专门的网站进行预习检测。再由助教将学生的预习情况汇总、整理发给任课老师。教师通过预习结果的反馈充分了解学生学习的难点和薄弱点，调整教学计划，有针对性地进行课堂教学。每节课的预习题由4～5个选择题和1个主观题组成。选择题根据学生预习内容的重难点和易错点设置，为了更准确地检测学生的预习情况，题目类型设置为不定项选择。最后一道是主观题，主要用于搜集学生预习过程中出现的疑难点。图1.1所示为《大学物理学》8.3节磁场的高斯定理和安培环路定理的一个选择题和一个主观题。

1.1.2 课堂研讨

课堂教学是整个教学过程中最重要的环节，教学模式、课堂气氛、教师的影响等很多因素共同影响了课堂教学的效果。基于clicker的研讨课在同伴教学法的基础上，为部分小组配备了助教，助教在小组讨论遇到困难时给予适当的引导，以帮助学生进行更为高效的研讨。

助教参与研讨的时候，尽量避免直接给出答案，以启发学生的思维，为学生提供正确的思路为主。如8.3节课内研讨题目的第三个(图1.2)，学生研讨过程中觉得B选项较难理解，学生误将利用安培环路定理求解磁场问题的条件理解为安培环路定理成立的条件。助教在学生进行研讨的时候，适时地给学生抛出两个问题： (1)可以利用安培环路定理求解磁场问题的条件和安培环路定理的成立条件是否一样？(2)请尝试利用安培环路定理解决一个电流分布没有对称性磁场的问题。很显然，助教的这两个问题能够为学生提供一个更明确的思考方向。学生在解决这两个问题的时候，不仅区分清楚了安培环路定理的适用条件和成立条件，也重新梳理了利用该定理解决磁场问题的思路。

图1.2 8.3节研讨题目举例

1) 课前准备

大学物理的内容对非物理专业的学生来说，学习难度相对较大，并不是所有的章节都适合在新授课上进行研讨，因此，选择合适的内容进行新授课的研讨学习也是课前准备中至关重要的一个环节。

课前准备大概分为4个部分： (1)在大学物理电磁学部分开始教学之前，先进行前测，然后根据学生的前测成绩将学生进行异质分组(每组4人)。(2)根据研讨章节的重难点和学生预习的反馈设置课堂研讨题目，利用Sunvote软件制作投票用的PPT。(3)从20个小组中随机选取8个小组，每个小组配备一个助教，并对助教进行简单的培训。(4)安排研讨课上学生和助教的座位。

2) 课堂研讨举例

本文选取其中一种研讨模式进行介绍，该模式的课堂研讨的过程主要分为3个大环节：首先教师根据学生的反馈和教学要求简要讲解重难点，然后学生通过对题目的研讨进行深入学习，最后教师对所学内容进行总结。以《大学物理学》8.3节磁场的高斯定理和安培定理为例，具体的研讨课流程如表1.1所示。

由表1.1可知，教师在课堂研讨过程中根据每个题目的难易程度不同，灵活处理每个题目的具体流程。一次投票和二次投票的时间是提前设置好的，教师可以根据学生对每个题目的思考和研讨情况，给学生留适当的时间，这一点也充分发挥了教师在教学中的主导作用，提高了课堂效率。

1.1.3 课后训练

学生在课后的学习行为和学习习惯也是影响学生学习效果的重要因素之一，因此，研讨课之后，教师会留几个课后题。课后题有2～3个计算题和1～2个思考题，思考题主要判断学生对研讨章节的重难点是否已经理解和掌握，计算题则是检测学生对所学的知识是否真正掌握。课后题的设置既可以督促学生课下认真复习，又有利于教师及时了解学生的学习效果，为后面的教学提供可靠的参考。

1.2 评价模式

基于clicker的大学物理研讨课教学环节比较复杂，学生的课前预习、课堂参与和课后训练都非常重要，因此，对学生学习的成绩评定也比较注重学生平时的表现，不再简单地由平时作业、期中考试和期末考试的成绩决定。学生的学习成绩主要包括4个部分：课前预习表现(10%)、课堂研讨的表现(20%)、平时作业和课后训练(10%)、期中考试和期末考试的成绩(60%)4个部分，对于课前预习非常认真和课堂研讨表现非常积极、优秀的同学，适当考虑给予5分以内的加分。

表1.1 大学物理电磁学8.3节课堂研讨流程

2 基于clicker的大学物理研讨课实施效果分析

在大学物理课结束后，笔者通过问卷和访谈等方式对基于clicker的大学物理研讨课的实施效果进行了调查，并分析了助教对学生小组研讨的影响。调查问卷采用5等级量表，从不同方面对学生进行调查，对数据进行统计分析。首先，不区分有无助教，统计学生的学习状态和学习效果在所有学生中所占的比例；然后，将有助教和无助教小组学生分开，分别进行统计分析。

2.1 对学生学习状态的影响

2.1.1 学生的满意度

由表2.1可知，在不区分有无助教情况下，有85.71%的学生更加喜欢研讨课堂，喜欢传统讲授式课堂的学生有10.39%，也就是说，基于clicker的研讨课得到了学生的充分认可。将有助教和没有助教的小组进行对比分析发现：有助教的小组喜欢研讨课的学生达到了90%，高于无助教小组的82.98%，即，助教的参与使基于clicker的研讨课堂更能吸引学生。

2.1.2 学生的学习兴趣

由表2.2可知，在不区分有无助教情况下，有70%以上的学生同意基于clicker的研讨课能提高其学习兴趣，不同意的学生仅有3.8%，即该模式大幅提高了学生的学习兴趣。将有助教和无助教的小组进行对比分析发现，有助教的小组同意这种模式能够提高其学习兴趣的超过了80%，无助教小组不到70%，即助教的参与更有助于提高学生的学习兴趣。

2.1.3 学生思考问题的积极性

由表2.3可知，在不区分有无助教情况下，有91.14%的学生同意基于clicker的研讨课能使其更加积极地思考大学物理问题，不同意的学生仅有2.53%。也就是说，这种模式有效地促进了学生对大学物理问题的思考。将有助教和没有助教的小组分别进行分析发现，有助教小组同意该模式使其更加积极地思考大学物理问题的有93.55%，比无助教小组的89.58%有所提高，即，助教的参与课堂研讨对促进学生积极思考问题有一定的帮助。

2.2 对学生学习效果的影响

2.2.1 学生对知识的理解

由表2.4可知，在不区分有无助教情况下，有86.08%以上的学生同意基于clicker的研讨课能增强其对大学物理知识的理解，不同意的学生仅有1.27%。也就是说该教学模式增强了学生对大学物理知识的理解。将有助教和无助教的小组分别进行分析发现，有助教的小组同意该模式能够增强其对大学物理知识的理解的学生有87.09%，与无助教小组的85.42%相比，提高并不明显，也就是说，助教参与研讨对加深学生知识的理解影响不是很大。

表2.1 学生对研讨课的满意度

表2.2 研讨课对学生学习兴趣的影响

表2.3 研讨课对学生思考问题积极性的影响

表2.4 研讨课对学生大学物理知识理解的影响

2.2.2 对学生学习成绩的影响

笔者分别在大学物理电磁学部分开始学习之前和学习结束之后进行了前、后测。前测是根据高中课标，选取与大学物理电磁学相对应章节的高中题目，难度适中，主要是为了测试学生在学习大学物理电磁学部分之前已有的学习基础。后测是根据本次实验的内容和大学物理电磁学各个章节的课程要求专门设置的，难度适中，主要是为了测试学生对大学物理电磁学部分的掌握情况。

考虑到前测和后测的题目难度不同，笔者另选了一个班级作为控制组(控制组采用常规的讲授式授课方式，其授课教师在教学经验和熟练程度上与实验组一致)，同时在控制组进行了相同的测试，利用实验组和控制组的成绩对比分析抵消前后测题目难度不同对研究结果的影响，实验组和控制组前、后测试卷发放和回收情况如表2.5所示。笔者将学生成绩划分为10个分数段，每个分数段间隔为10分，通过实验组和控制组的前后测成绩对比来分析基于clicker的大学物理研讨课对学生学习成绩的影响。

表2.5 实验组和控制组前、后测试卷发放和回收情况

2.2.3 实验组和控制组成绩对比分析

1) 前测成绩对比分析

图2.1 实验组与控制组前测成绩对比分析

如图2.1所示，控制组的前测成绩整体分布与实验组几乎完全一样，但实验组成绩整体略低于控制组。经spss分析，实验组前测成绩平均分为32.24分，标准差为19.532；控制组前测成绩平均分为31.86，标准差为12.265。由分析结果可知，实验组比控制组前测平均分高0.38分，但标准差比控制组高7.267。即，在学习大学物理之前，实验组和控制组学生已有的电磁学基础的平均水平基本一样，但实验组学生成绩的离散度更高一些。

2) 后测成绩对比分析

如图2.2所示，与前测成绩相比，学习完大学物理之后，实验组已经突破了整体成绩比控制组稍低的局面， 50～60分和70～80分的学生明显比控制组多，只有60～70分的学生比控制组少一些。经spss分析，实验组后测成绩平均分为61.69分，标准差为16.287；控制组后测成绩平均分为57.45，标准差为15.706。由分析结果可知，实验组比控制组后测平均分高4.42分，比前测的0.38提高了4.04分；实验组标准差比控制组高0.581，比前测的7.267降低了6.686。即，与传统的讲授式教学相比，基于clicker的大学物理研讨课能够在提高学生学习整体水平的基础上，降低学生成绩的离散度，缩小学生之间的差异。笔者在后续研究中将通过个案研究和访谈来分析该研讨课影响学生成绩的深层原因。

图2.2 实验组与控制组后测成绩对比分析

2.2.4 助教的参与对学生成绩的影响

由图2.3和图2.4可以看出，对于有助教参与课堂研讨的学生来说，学生的成绩分布一定程度上发生了改变，变化较大的部分基本上在40分～70分之间。对于没有助教参与课堂研讨的学生来说，前、后测成绩的变化与总体学生的前、后测成绩变化趋势基本相同，也就是说，无助教小组学生成绩的提高几乎全部来自小组成员之间的课堂研讨。

图2.3 大学物理电磁学部分有助教参与的学生前、后测成绩对比分析

图2.4 大学物理电磁学部分无助教参与的学生前、后测成绩对比分析

为了深入研究该模式对学生成绩的影响，笔者按前测百分制成绩真实值将学生划分为A、B、C 3个等级(详见表2.6)，分别对比有无助教的影响。由表2.6可知，对A等学生来说，助教的参与并没有对学生成绩有明显的提高，成绩的离散度也比无助教小组的高；对B等学生来说，助教参与对学习成绩的提高有一定的作用，成绩的离散度也与无助教小组差别不大；对C等学生来说，助教的参与反而对学生成绩的提高有负面作用。因此，基于clicker的研讨课可能更适用于B学生，具体原因将会通过后期的访谈深入了解。

3 总结与展望

对非物理专业的理科学生来讲，系统地学习大学物理知识是必不可少的，对其本专业的知识学习也非常重要。而大学物理课堂具有难度高、容量大等特点；因此，激发学生对物理的学习兴趣、提高学生的课堂参与度、提高课堂教学的质量，也成为大学物理教师关注的焦点。

基于clicker的大学物理研讨课实施了将近一个学期，收到了一定的效果。在实施过程中，笔者还发现：助教的参与能够提高学生对大学物理课堂的满意度，提高学生的学习兴趣，促进学生积极思考物理问题。然而，助教参与研讨只对B等学生的学习成绩有促进作用，对C等学生来说可能会有反作用，而且在加深对物理知识的理解方面的促进作用不太明显。因此，该教学模式还有一些地方需要改进。

在课前预习环节中，预习题题型可以多样化，增加简答题等类型的题目；预习题上传的时间可以稍微调整，给学生足够的缓冲时间。在课堂研讨环节，教师可以对研讨题目进行优化，灵活设置学生研讨的时间，以增加课堂效率；课堂研讨时，希望教师能够关注到更多小组的情况；对助教的分配进行调整和优化；课后训练环节也可以给不同的小组留不同任务，以促进学生之间的课后交流。

表2.6 A、B、C 3个等级前、后测成绩对比分析

教学有法，而教无定法。我们相信，随着信息技术的不断进步和运用，更多的教学模式会应用到大学物理教学中，大学物理的课堂教学效果也会不断提高。

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THE PRELIMINARY STUDY OF SEMINAR IN COLLEGE PHYSICS CLASS BASED ON CLICKER

He Miaoman1Huang Zhixin1Zhou Dongying2Zhou Zhaozheng1Li Chengfeng1

(1College of Physical Science and Technology, Central China Normal University, Wuhan Hubei 430079；2Luoyang No.1 Senior High School, Luoyang Henan 471023)

College physics is a very important basic course for science students. However, most college students think that college physics is very difficult and even feel fearful of learning it, which makes it a great challenge to college physics teaching. In this paper, taking part of electromagnetics as example and through literature research and comparative analysis, we discuss the implementation process and evaluation model of seminar in college physics class based on clicker, analyze the effectiveness of the teaching through learning state and learning achievement, and then discuss the influence of teaching assistants who participate in the seminar in class. The results show that seminar in college physics class based on clicker can improve students’ satisfaction in college physics class, improve students’ interest in learning, promote students’ positive thinking about physics, and improve students’ understanding of physics and their performances. The participation of teaching assistants can deepen these effects. However, the participation of teaching assistants only has positive impact on those whose scores are in the level B. And it doesn’t make obvious promotion on students’ understanding of physics. The seminar in college physics based on clicker has achieved some success, but it still needs to be improved in the follow-up study.

clicker; college physics; seminar in class

2016-09-28

本项目受到2015年湖北省教学研究项目资助，项目名称：信息技术环境下研讨课堂教学模式的探索与实践；项目编号：201536。

何苗嫚，女，硕士研究生，主要从事物理课程与教学论方面的研究，rainhemm@outlook.com； 周东营，男，硕士研究生，中学物理教师，主要从事物理教学方面的研究，1412435420@qq.com； 周赵正，男，硕士研究生，主要从事物理课程与教学论方面的研究，623611523@qq.com; 李成丰，男，硕士研究生，主要从事物理教学方面的研究，1003682334@qq.com。

黄致新，男，教授，主要从事物理课程与教学论方面的研究，jackhuang2009@qq.com。

何苗嫚，黄致新，周东营，等. 基于clicker的大学物理研讨课的初步研究[J]. 物理与工程，2017，27(3)：45-51.