Clicker 系統教學應用的現狀與啟示

廣西大學行健文理學院 吳 璇

一、課堂交互系統簡介

課堂交互系統又稱課堂互動反饋系統、課堂應答系統、教學應答系統及互動反饋系統等，在英文中常見的 表 述 有Classroom Response System（簡 稱CRS）、Classroom Communication System（簡稱CCS）、Audience Resource System（簡 稱ARS）、Interactive Response System（簡稱IRS），通稱Clicker。它是一種現代教學輔助技術，可以幫助教師快速收集、分析學生的答題數據，并迅速把結果反饋給教師。

從硬件組成上，Clicker 系統由答題器（又稱無線發射器，學生通過它進行投票并由它發出信號）、接收器（利用紅外、射頻或無線WiFi 技術接收信號）和數據采集處理服務設備構成。課堂使用Clicker 系統的一個典型場景是由教師呈現課前準備好的問題（通常是判斷題或者選擇題），學生通過答題器投票，接收系統收到數據后立刻進行統計（一般可以得到描述性統計結果，生成直方圖、餅圖等），并反饋給教師，教師根據學生的答題情況具體制訂下一步教學計劃，決定是否對該知識點進行詳細講解、是否組織小組討論等。

1966 年，Clicker 由斯坦福大學首次引入課堂教學，由于該系統價格昂貴、操作復雜、教學效果不佳，當時并沒有得到很好的發展。1991 年，Clicker 開始商業化并經歷了三代技術發展，第一代系統被稱為Classtalk，需要教室安裝特定的有線網絡和設備，成本依然居高不下，難以普及。1999 年，第二代系統借助紅外、射頻技術，變得簡易可靠，美國開始掀起Clicker 的應用和研究熱潮。這代系統需要配置特殊應答器，英文叫Clicker，Clicker 也因此成為課堂互動系統的代名詞。伴隨著無線互聯網絡的發展和智能手機的普及，第三代Clicker 利用無線網絡WiFi 進行通信，學生使用可以接入互聯網的筆記本、平板電腦或智能手機作為輸入端，不再依賴特殊硬件，更便于使用和推廣。

二、國內Clicker 系統最新研究進展

2009 年，蔡天芳教授將Clicker 引入北京交通大學的物理課堂，Clicker 在中國的應用和研究由此展開。相較于美國的研究熱潮，國內圍繞Clicker 的研究不多，近幾年研究數量還略有下降。以Clicker、課堂互動反饋系統、課堂應答系統為關鍵詞在中國知網進行檢索，時間設定為2015—2020 年11 月，返回發表的中文期刊論文約50 篇，其中應用研究約40 篇，焦點主要集中在Clicker 系統開發、教學實踐研究和教學效果評估三方面。

（一）Clicker 系統開發

國內近5 年自主研發的Clicker 系統中，較為常見的是手機App 的開發，如王凌燕小組自主研發的課堂交互系統手機App；王春艷小組開發并在四川大學全校范圍內進行推廣應用的手機App“愛課堂”；張毅等開發的基于Android 平臺的課堂互動應答系統；朱貴寶設計并應用于高職院校的課堂效果及時反饋系統App；黃珊等設計開發的教師、學生、教學管理三者協作參與課堂互動和教學管理的Mlicker。也有一些學者利用現有的開源課程學習管理系統平臺，如使用Moodle 平臺、Sakai 系統搭建屬于自己的Clicker 系統。有的系統使用時不需要額外安裝應用軟件，如駱正新等人開發的CRS 系統，教師通過嵌入PPT 的SWF 發布問題，學生登錄網絡頁面或手機短信作答。以上系統都使用無線網絡WiFi 或3G/4G 信號進行通信。除此之外，還有一些學者在通信上使用ZigBee、無線射頻技術（RF）開發Clicker 系統。

（二）教學實踐研究

1.Clicker 系統總體使用情況

從答題器設備來看，目前國內大部分學生使用智能手機作為答題器；也有學校給學生配置了專用答題器，答題器在中小學課堂上更為多見。從使用平臺來看，除了上述自主研發的Clicker 系統，還有一些教師使用商業課堂在線互動平臺進行教學互動，具體有中國大學慕課平臺、游戲化的課堂應答系統Kahoot!和華中師范大學國家數字化中心研發的StarC 云端一體化學習平臺。中國大學慕課、游戲化教學和StarC 云端一體化學習等平臺這幾年在國內有不少實踐研究，關注點在Clicker 上的研究僅上述幾篇。從學校類別和應用學科來看，Clicker 系統在各類學校都有應用。高等院校中，大學物理、大學英語課堂報告案例最多，臨床醫學專業中的血液學、生物化學，土木工程、攝影基礎等課堂也有案例報告，總體以大班教學的基礎課為主，理工科課堂更為常見。中小學課堂的數學、物理、政治、地理等學科均有案例報告。

2.教學方法研究

（1）同伴教學法

1991 年，美國哈佛大學教授Eric Mazur 將Clicker 引入大班物理學教學課堂，同時以合作學習理論為基礎創立了同伴教學法（Peer Instruction，簡稱PI）。之后，Mazur 小組不斷對同伴教學法進行實踐和改進，形成了一套完整的教學流程：教師課前設計一套概念測試題（Concept Tests，通常是選擇題或判斷題），這些題目主要用于幫助學生發現并糾正自己在物理學習中的錯誤概念，并引導學生深入思考和探索。課堂上，教師向學生提問，學生利用Clicker 系統投票，教師根據Clicker 系統提供的學生答題結果了解學生對該問題的掌握情況，進而確定下一步教學任務。一般來說，如果學生答題正確率不到30%，教師需要重新講解該知識點概念；如果學生正確率在30%—80%，教師就針對該知識點組織學生開展小組討論，討論結束后請學生重新投票；如果正確率在80%以上，教師就直接公布答案，進入下一個教學環節（如圖所示）。同伴教學法取得了很好的教學效果，在美國的課堂上，尤其是在大班教學的大學物理、大學化學課堂得到了非常廣泛的應用，掀起了Clicker 的研究熱潮。Clicker 系統2009 年進入中國也是在大學物理課堂。當前，國內Clicker 系統的教學方法研究大部分是圍繞同伴教學法展開的，且主要集中于大學物理課堂。一些與高校合作的中學課堂也有報告使用同伴教學法的Clicker 教學案例，如李艷等在初中物理教學中的應用，李美紅等在高中數學、歷史課堂上的應用。

一些實踐研究中，雖然沒有點明同伴教學法，但仔細閱讀其教學設計，實際也是同伴教學法的標準流程，分別是在土木、機械學科專業電工學課堂、醫學院生物化學課堂、大學物理研討課和大學英語課堂。

（2）問題支架式教學

Clicker 系統可以為問題支架式教學法提供更好的輔助。問題支架式教學是基于建構主義的一種教學方法，主要教學思路是在解決復雜問題時，把問題分解為多個小步驟，利用各種教學策略作為支架，像建房子從底層搭建腳手架那樣，由教師引導學生一步一步建構知識。當學生的認知形成了穩定的知識結構后，又像房子蓋好后撤去腳手架那樣拆去支架。此方法能幫助學生掌握解決問題的步驟方法，以獨立解決類似問題。在此教學方法中，支架問題的搭建非常重要，Clicker 系統可以幫助教師在搭建每一個支架的環節及時掌握學生的學習情況，進行針對性指導。

（3）教學中的靈活運用

Clicker 系統的核心功能是為教師提供所有學生答題結果的即時反饋，在課前、課中、課后均可根據教學需要靈活運用。王春燕、劉翠和孫曉玲分別分享了他們在大學課堂、小學科學課堂、美國弗洛里達大學使用Clicker 輔助教學的案例。課前，教師利用Clicker 布置預習題，根據學生的答題反饋，了解學生舊知識的掌握情況，預測學生新知識的學習情況。課中，教師利用Clicker 組織開展各種形式的教學互動，如搶答、分組學習、隨堂測驗等。課后，教師通過系統組織測評，了解教學效果，在數據的幫助下進行更好的教學反思。

3.Clicker 使用效果評估

訪談和調查顯示，學生對使用Clicker 系統輔助教學是歡迎滿意的。王春艷調查顯示，85%—90%的學生愿意接受手機輔助課堂互動教學。Clicker 對教學效果的幫助主要體現在以下幾個方面。

（1）出勤率

莫文玲等連續兩年使用Clicker 輔助教學，學生出勤率從傳統課堂的90%提高到了98%以上。

（2）課堂參與和互動

多項實踐研究報告顯示，使用Clicker 輔助教學能提高學生上課時的注意力和專注力。Clicker 開發的初衷就是增加課堂中師生互動和生生互動的機會和提高互動效率，實踐證明，Clicker 系統對課堂教學互動確實有很大程度的幫助。李成豐以FIAS 分析法為參考改編了一套“師生教學行為分析系統”，使用這套系統對傳統課堂和使用Clicker系統的物理研討課進行觀察記錄和編碼。結果顯示，在物理研討課上，學生的參與度明顯提升。各項學生調查顯示，絕大多數學生認可Clicker 系統對教學互動的幫助，如薛勝蘭報告，92%的學生認為使用Clicker 系統對增加師生互動有幫助和比較有幫助；王春艷報告，75%的大學生認為使用Clicker 系統能夠增強課堂的參與感和積極性；李智遠報告，98%的學生認為Clicker 系統能夠增強互動，教師在Clicker 案例中報告，在課堂上學生課堂參與度增加。

在Clicker 系統的輔助下，學生會更主動地思考問題，更積極地參與課堂活動。首先，使用Clicker 輔助教學，學生學習興趣提高。何苗嫚調查顯示，在使用Clicker 系統的大學物理教學班上，學生的學習興趣達到95%以上，而傳統班只有50%。在薛勝蘭的調查中，80%的學生贊同Clicker對提高學習興趣有幫助或較有幫助。其次，靈活使用Clicker 可以激發學生好勝心和好奇心。再次，傳統課堂上由于時間限制，只有少數學生可以獲得發言機會，Clicker輔助教學可以克服這一缺點，讓所有學生都可以獲得發言機會。同時，思考較慢的學生也不會被前面回答問題學生的答案干擾，是教育公平性的體現。最后，在Clicker 系統中學生通常都是匿名發言，不用擔心發言傷害自尊，更愿意積極發言。

（3）成績

成績是教學效果的最直接體現，莫文玲、于中根、李智遠、何苗嫚進行了使用Clicker 教學的實驗班與采用傳統講授式教學的對照班的教學效果對比研究，均報告實驗班學生成績顯著高于對照班。何苗嫚還報告實驗班學生成績的離散度降低，學生之間的差異縮小。在彭亮等進行的學生訪談中，學生報告Clicker 教學課堂上發生了對知識的積極建構，復習時沒有普通教學吃力。

（4）元認知和認知負荷

于中根使用元認知量表和NASA 任務負荷指數量表，對比實驗班和對照班學生的元認知水平和認知負荷，發現課程結束后，實驗班學生元認知水平有顯著提高，認知負荷有顯著降低，而傳統班學生元認知水平和認知負荷沒有發生改變。實驗班學生也報告Clicker 幫助自己對學習過程進行評價、管理和監督。李成豐用“師生教學行為分析系統”，分析了學生思考物理問題時的思維過程，發現同伴教學法可以幫助學生轉換認識、整合知識，增強學生思考時的自我意識，有效促進了學生元認知技能的發展。

4.對教師的幫助

教師通過Clicker 系統提供便捷形象的實時反饋，可以即時準確地了解學生對知識的掌握程度，發現課堂中尤其是大班課堂中的教學方案、過程和活動中存在的問題，開展形成性評價，也使教師上課能夠有的放矢。在Clicker 課堂上，教師從知識講述者變成互動教學者，師生雙向互動有了質的改變，有的教師還在使用Clicker 與學生的互動中發現自身的概念錯誤。

5.Clicker 的使用經驗

首先，多個教師強調題庫的重要性。王燕凌等認為難度系數適中，答題時間在2—6 分鐘的題目適合課堂答題時使用，而難度系數較大，答題時間在4—10 分鐘的題目不適合在課堂上使用。李艷認為題目要有層次、有重點和難點劃分，側重點要合理。其次，如果需要進行小組學習，學生小組人數不宜過多，控制在3—4 人較為合適，小組之間可以設置競爭。最后，Clicker 進入課堂的早期，學生有新鮮感，學習熱情顯著提高，但是在使用后期，學生興奮感降低，開始敷衍答題，不利于教學效果的提升。張歡等建議課堂中可以靈活設置多種投票形式，如搶答、小組競賽等。

三、未來Clicker 研究的啟示

Clicker 近二十年風靡于美國課堂，也是國際上教學輔助技術領域的研究熱門，它進入中國僅數十年的時間，國內的應用研究，尤其是教學方法和教學評估方面的研究還有很大發展空間。目前，國內對教學法的研究主要集中在同伴教學法，而國外近幾年新出現的學生互動教學方法，如Dufresne 提出以問題為驅動的“Assessing-to-Learn（A2L）”的教學法，國內的應用研究中還未見涉及。當前，“互聯網+”教學新形態的背景為Clicker 提供了更大的舞臺，如何將其有效融入MOOC、Spoc、翻轉課堂等新型課堂，將會是今后Clicker 研究的重點方向。目前，國內對Clicker 系統的教學效果評估方法和角度均比較單一，主要以師生調查和訪談為主，今后的研究可以引進和開發標準化的評價工具，從認知加工、情緒等更多角度進行教學效果的評估。