Clicker 系统教学应用的现状与启示

广西大学行健文理学院 吴 璇

一、课堂交互系统简介

课堂交互系统又称课堂互动反馈系统、课堂应答系统、教学应答系统及互动反馈系统等，在英文中常见的 表 述 有Classroom Response System（简 称CRS）、Classroom Communication System（简称CCS）、Audience Resource System（简 称ARS）、Interactive Response System（简称IRS），通称Clicker。它是一种现代教学辅助技术，可以帮助教师快速收集、分析学生的答题数据，并迅速把结果反馈给教师。

从硬件组成上，Clicker 系统由答题器（又称无线发射器，学生通过它进行投票并由它发出信号）、接收器（利用红外、射频或无线WiFi 技术接收信号）和数据采集处理服务设备构成。课堂使用Clicker 系统的一个典型场景是由教师呈现课前准备好的问题（通常是判断题或者选择题），学生通过答题器投票，接收系统收到数据后立刻进行统计（一般可以得到描述性统计结果，生成直方图、饼图等），并反馈给教师，教师根据学生的答题情况具体制订下一步教学计划，决定是否对该知识点进行详细讲解、是否组织小组讨论等。

1966 年，Clicker 由斯坦福大学首次引入课堂教学，由于该系统价格昂贵、操作复杂、教学效果不佳，当时并没有得到很好的发展。1991 年，Clicker 开始商业化并经历了三代技术发展，第一代系统被称为Classtalk，需要教室安装特定的有线网络和设备，成本依然居高不下，难以普及。1999 年，第二代系统借助红外、射频技术，变得简易可靠，美国开始掀起Clicker 的应用和研究热潮。这代系统需要配置特殊应答器，英文叫Clicker，Clicker 也因此成为课堂互动系统的代名词。伴随着无线互联网络的发展和智能手机的普及，第三代Clicker 利用无线网络WiFi 进行通信，学生使用可以接入互联网的笔记本、平板电脑或智能手机作为输入端，不再依赖特殊硬件，更便于使用和推广。

二、国内Clicker 系统最新研究进展

2009 年，蔡天芳教授将Clicker 引入北京交通大学的物理课堂，Clicker 在中国的应用和研究由此展开。相较于美国的研究热潮，国内围绕Clicker 的研究不多，近几年研究数量还略有下降。以Clicker、课堂互动反馈系统、课堂应答系统为关键词在中国知网进行检索，时间设定为2015—2020 年11 月，返回发表的中文期刊论文约50 篇，其中应用研究约40 篇，焦点主要集中在Clicker 系统开发、教学实践研究和教学效果评估三方面。

（一）Clicker 系统开发

国内近5 年自主研发的Clicker 系统中，较为常见的是手机App 的开发，如王凌燕小组自主研发的课堂交互系统手机App；王春艳小组开发并在四川大学全校范围内进行推广应用的手机App“爱课堂”；张毅等开发的基于Android 平台的课堂互动应答系统；朱贵宝设计并应用于高职院校的课堂效果及时反馈系统App；黄珊等设计开发的教师、学生、教学管理三者协作参与课堂互动和教学管理的Mlicker。也有一些学者利用现有的开源课程学习管理系统平台，如使用Moodle 平台、Sakai 系统搭建属于自己的Clicker 系统。有的系统使用时不需要额外安装应用软件，如骆正新等人开发的CRS 系统，教师通过嵌入PPT 的SWF 发布问题，学生登录网络页面或手机短信作答。以上系统都使用无线网络WiFi 或3G/4G 信号进行通信。除此之外，还有一些学者在通信上使用ZigBee、无线射频技术（RF）开发Clicker 系统。

（二）教学实践研究

1.Clicker 系统总体使用情况

从答题器设备来看，目前国内大部分学生使用智能手机作为答题器；也有学校给学生配置了专用答题器，答题器在中小学课堂上更为多见。从使用平台来看，除了上述自主研发的Clicker 系统，还有一些教师使用商业课堂在线互动平台进行教学互动，具体有中国大学慕课平台、游戏化的课堂应答系统Kahoot!和华中师范大学国家数字化中心研发的StarC 云端一体化学习平台。中国大学慕课、游戏化教学和StarC 云端一体化学习等平台这几年在国内有不少实践研究，关注点在Clicker 上的研究仅上述几篇。从学校类别和应用学科来看，Clicker 系统在各类学校都有应用。高等院校中，大学物理、大学英语课堂报告案例最多，临床医学专业中的血液学、生物化学，土木工程、摄影基础等课堂也有案例报告，总体以大班教学的基础课为主，理工科课堂更为常见。中小学课堂的数学、物理、政治、地理等学科均有案例报告。

2.教学方法研究

（1）同伴教学法

1991 年，美国哈佛大学教授Eric Mazur 将Clicker 引入大班物理学教学课堂，同时以合作学习理论为基础创立了同伴教学法（Peer Instruction，简称PI）。之后，Mazur 小组不断对同伴教学法进行实践和改进，形成了一套完整的教学流程：教师课前设计一套概念测试题（Concept Tests，通常是选择题或判断题），这些题目主要用于帮助学生发现并纠正自己在物理学习中的错误概念，并引导学生深入思考和探索。课堂上，教师向学生提问，学生利用Clicker 系统投票，教师根据Clicker 系统提供的学生答题结果了解学生对该问题的掌握情况，进而确定下一步教学任务。一般来说，如果学生答题正确率不到30%，教师需要重新讲解该知识点概念；如果学生正确率在30%—80%，教师就针对该知识点组织学生开展小组讨论，讨论结束后请学生重新投票；如果正确率在80%以上，教师就直接公布答案，进入下一个教学环节（如图所示）。同伴教学法取得了很好的教学效果，在美国的课堂上，尤其是在大班教学的大学物理、大学化学课堂得到了非常广泛的应用，掀起了Clicker 的研究热潮。Clicker 系统2009 年进入中国也是在大学物理课堂。当前，国内Clicker 系统的教学方法研究大部分是围绕同伴教学法展开的，且主要集中于大学物理课堂。一些与高校合作的中学课堂也有报告使用同伴教学法的Clicker 教学案例，如李艳等在初中物理教学中的应用，李美红等在高中数学、历史课堂上的应用。

一些实践研究中，虽然没有点明同伴教学法，但仔细阅读其教学设计，实际也是同伴教学法的标准流程，分别是在土木、机械学科专业电工学课堂、医学院生物化学课堂、大学物理研讨课和大学英语课堂。

（2）问题支架式教学

Clicker 系统可以为问题支架式教学法提供更好的辅助。问题支架式教学是基于建构主义的一种教学方法，主要教学思路是在解决复杂问题时，把问题分解为多个小步骤，利用各种教学策略作为支架，像建房子从底层搭建脚手架那样，由教师引导学生一步一步建构知识。当学生的认知形成了稳定的知识结构后，又像房子盖好后撤去脚手架那样拆去支架。此方法能帮助学生掌握解决问题的步骤方法，以独立解决类似问题。在此教学方法中，支架问题的搭建非常重要，Clicker 系统可以帮助教师在搭建每一个支架的环节及时掌握学生的学习情况，进行针对性指导。

（3）教学中的灵活运用

Clicker 系统的核心功能是为教师提供所有学生答题结果的即时反馈，在课前、课中、课后均可根据教学需要灵活运用。王春燕、刘翠和孙晓玲分别分享了他们在大学课堂、小学科学课堂、美国弗洛里达大学使用Clicker 辅助教学的案例。课前，教师利用Clicker 布置预习题，根据学生的答题反馈，了解学生旧知识的掌握情况，预测学生新知识的学习情况。课中，教师利用Clicker 组织开展各种形式的教学互动，如抢答、分组学习、随堂测验等。课后，教师通过系统组织测评，了解教学效果，在数据的帮助下进行更好的教学反思。

3.Clicker 使用效果评估

访谈和调查显示，学生对使用Clicker 系统辅助教学是欢迎满意的。王春艳调查显示，85%—90%的学生愿意接受手机辅助课堂互动教学。Clicker 对教学效果的帮助主要体现在以下几个方面。

（1）出勤率

莫文玲等连续两年使用Clicker 辅助教学，学生出勤率从传统课堂的90%提高到了98%以上。

（2）课堂参与和互动

多项实践研究报告显示，使用Clicker 辅助教学能提高学生上课时的注意力和专注力。Clicker 开发的初衷就是增加课堂中师生互动和生生互动的机会和提高互动效率，实践证明，Clicker 系统对课堂教学互动确实有很大程度的帮助。李成丰以FIAS 分析法为参考改编了一套“师生教学行为分析系统”，使用这套系统对传统课堂和使用Clicker系统的物理研讨课进行观察记录和编码。结果显示，在物理研讨课上，学生的参与度明显提升。各项学生调查显示，绝大多数学生认可Clicker 系统对教学互动的帮助，如薛胜兰报告，92%的学生认为使用Clicker 系统对增加师生互动有帮助和比较有帮助；王春艳报告，75%的大学生认为使用Clicker 系统能够增强课堂的参与感和积极性；李智远报告，98%的学生认为Clicker 系统能够增强互动，教师在Clicker 案例中报告，在课堂上学生课堂参与度增加。

在Clicker 系统的辅助下，学生会更主动地思考问题，更积极地参与课堂活动。首先，使用Clicker 辅助教学，学生学习兴趣提高。何苗嫚调查显示，在使用Clicker 系统的大学物理教学班上，学生的学习兴趣达到95%以上，而传统班只有50%。在薛胜兰的调查中，80%的学生赞同Clicker对提高学习兴趣有帮助或较有帮助。其次，灵活使用Clicker 可以激发学生好胜心和好奇心。再次，传统课堂上由于时间限制，只有少数学生可以获得发言机会，Clicker辅助教学可以克服这一缺点，让所有学生都可以获得发言机会。同时，思考较慢的学生也不会被前面回答问题学生的答案干扰，是教育公平性的体现。最后，在Clicker 系统中学生通常都是匿名发言，不用担心发言伤害自尊，更愿意积极发言。

（3）成绩

成绩是教学效果的最直接体现，莫文玲、于中根、李智远、何苗嫚进行了使用Clicker 教学的实验班与采用传统讲授式教学的对照班的教学效果对比研究，均报告实验班学生成绩显著高于对照班。何苗嫚还报告实验班学生成绩的离散度降低，学生之间的差异缩小。在彭亮等进行的学生访谈中，学生报告Clicker 教学课堂上发生了对知识的积极建构，复习时没有普通教学吃力。

（4）元认知和认知负荷

于中根使用元认知量表和NASA 任务负荷指数量表，对比实验班和对照班学生的元认知水平和认知负荷，发现课程结束后，实验班学生元认知水平有显著提高，认知负荷有显著降低，而传统班学生元认知水平和认知负荷没有发生改变。实验班学生也报告Clicker 帮助自己对学习过程进行评价、管理和监督。李成丰用“师生教学行为分析系统”，分析了学生思考物理问题时的思维过程，发现同伴教学法可以帮助学生转换认识、整合知识，增强学生思考时的自我意识，有效促进了学生元认知技能的发展。

4.对教师的帮助

教师通过Clicker 系统提供便捷形象的实时反馈，可以即时准确地了解学生对知识的掌握程度，发现课堂中尤其是大班课堂中的教学方案、过程和活动中存在的问题，开展形成性评价，也使教师上课能够有的放矢。在Clicker 课堂上，教师从知识讲述者变成互动教学者，师生双向互动有了质的改变，有的教师还在使用Clicker 与学生的互动中发现自身的概念错误。

5.Clicker 的使用经验

首先，多个教师强调题库的重要性。王燕凌等认为难度系数适中，答题时间在2—6 分钟的题目适合课堂答题时使用，而难度系数较大，答题时间在4—10 分钟的题目不适合在课堂上使用。李艳认为题目要有层次、有重点和难点划分，侧重点要合理。其次，如果需要进行小组学习，学生小组人数不宜过多，控制在3—4 人较为合适，小组之间可以设置竞争。最后，Clicker 进入课堂的早期，学生有新鲜感，学习热情显著提高，但是在使用后期，学生兴奋感降低，开始敷衍答题，不利于教学效果的提升。张欢等建议课堂中可以灵活设置多种投票形式，如抢答、小组竞赛等。

三、未来Clicker 研究的启示

Clicker 近二十年风靡于美国课堂，也是国际上教学辅助技术领域的研究热门，它进入中国仅数十年的时间，国内的应用研究，尤其是教学方法和教学评估方面的研究还有很大发展空间。目前，国内对教学法的研究主要集中在同伴教学法，而国外近几年新出现的学生互动教学方法，如Dufresne 提出以问题为驱动的“Assessing-to-Learn（A2L）”的教学法，国内的应用研究中还未见涉及。当前，“互联网+”教学新形态的背景为Clicker 提供了更大的舞台，如何将其有效融入MOOC、Spoc、翻转课堂等新型课堂，将会是今后Clicker 研究的重点方向。目前，国内对Clicker 系统的教学效果评估方法和角度均比较单一，主要以师生调查和访谈为主，今后的研究可以引进和开发标准化的评价工具，从认知加工、情绪等更多角度进行教学效果的评估。