纸笔智慧课堂互动反馈系统设计及应用研究
龙美霖 胡永春 柯维海
摘 ?要 纸笔智慧课堂作为智慧课堂的一种形态，因回归传统书写、对视力影响较小等原因，受到学校欢迎。从教学互动反馈系统入手，结合智能纸笔技术特点，构建基于纸笔技术的智慧课堂互动反馈系统，并对应用案例进行分析研究。研究显示，纸笔智慧课堂互动反馈系统在提高课堂参与度、增强课堂互动效果、提高学生学习积极性等方面有一定的促进作用。
关键词 智能纸笔技术;智能书写交互板;云平台;智慧课堂;教学互动反馈系统
中图分类号：G434 ? ?文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2020）11-0018-03
1 引言
随着新一代信息技术浪潮来袭，云计算、大数据、物联网及人工智能等技术的兴起，智能技术与教育教学的融合不断深入，课堂智慧化成为近年来学者关注的热点话题。相关研究表明，智能设备的应用对课堂教学具有积极的促进作用[1]。然而，电子设备对儿童青少年视力的不良影响引起了国家和社会的关注，教育部等八部门联合印发的《综合防控儿童青少年近视实施方案》（教体艺〔2018〕3号）明确要求：“学校教育本着按需的原则合理使用电子产品，教学和布置作业不依赖电子产品，使用电子产品开展教学时长原则上不超过教学总时长的30%。”[2]
采用智能纸笔技术的智慧课堂（简称“纸笔智慧课堂”），因回归传统纸笔书写又能采集书写轨迹、对视力影响较小、成本相对低廉等特点，受到很多学校的欢迎。基于纸笔技术的智慧课堂，与基于平板的智慧课堂不同，学生终端为智能书写交互板，一般没有配备展示、交互功能强大的电子屏幕。那么，科学设计适用于课堂教学的互动反馈系统，就成为纸笔智慧课堂系统设计的关键。
2 教学互动反馈系统概述
互动是课堂教学的重要组成部分，也是课堂教学的核心。“应用信息技术手段增强课堂互动，已成为优化课堂教学的重要途径。”[1]国内外的研究表明，使用互动反馈系统进行教学，能够提高学生的课堂参与率，加强课堂互动，提高学生的学习兴趣和积极性，对改变传统课堂教学模式、提高课堂教学质量有显著效果[3]。
互动反馈系统，也称教学应答系统（Audience Re-sponse System，简称ARS），最早由斯坦福大学于1966年引入课堂教学[4]。互动反馈系统一般由应答器、接收器、PC终端及系统软件组成，有四个使用步骤，依次为“教师提出问题—学生回答问题—接收学生答题情况并公布—数据分析与反馈”[3]。随着移动技术的日渐成熟及智慧课堂的兴起，互动反馈系统在智慧课堂系统中得到广泛应用，在促进师生互动、生生互动，教师根据学情反馈灵活调整教学等方面，起到较大的推动作用。
3 纸笔智慧课堂教学互动反馈系统设计
设计理念 ?纸笔智慧课堂互动反馈系统，本质为一种应用于课堂的互动媒体，一种教学辅助工具，目的是提高课堂教学互动参与度，调动学生学习积极性及主动性，提高课堂教学质量。本研究中的互动反馈系统遵循多元化、数据化、即时性、便捷性的设计理念，实现即时互动反馈功能的同时，采集课堂教与学互动数据，以优化课堂教学和评价。
互动方式分析 ?课堂教学互动是互动行为的一种特殊形式。钟启泉认为：“课堂互动是参与课堂教学过程中的各个主要要素之间，围绕教育教学目标的实现而形成的交互作用。课堂互动过程是一个动态生成的过程。”参与课堂教学的各要素包括教师、学生、技术媒体等。根据国内外相关课堂教学互动行为的研究成果分析，课堂互动行为大体可以分为言语互动、沉默、技术媒体互动等几类。其中，言语互动可以发生在师生间、生生间，流程可简单归结为“教师讲授—教师提问—学生应答—教师反馈”;沉默大多出现在做练习方面，流程可简单归结为“教师发布练习—学生做练习—教师点评”;技术媒体互动则贯穿教学各环节。根据美国教育心理学家林格伦的师生交往理论，将师生交往的形式分为单向互动、双向互动、多向互动及多维互动，多维互动的效果最好。
未来课堂的互动包括师生间、生生间的互动，以及人与技术、环境、资源之间的高互动[5]。本研究将互动方式划分为提问类、练习类、反馈类及资源类，提问类包括点名提问、随机提问、抢答;练习类包括发布练习（提前备
课）、新增练习（临时发起）、做练习、投票;反馈类包括点赞、评分、拍照、点评;资源类包括PPT演示、白板书写、在线资源库。在以上互动方式的支持下，相比传统课堂，课堂互动方式多样化，可支持个体间互动、小组互动，增强课堂互动效果，调动学生学习积极性和主动性;可采集课堂互动数据及练习测评数据，使教师及时了解学情，为灵活调整课堂教学步调提供依据。
系统构建 ?纸笔智慧课堂互动反馈系统采用电磁感应、互联网等技术，通过“云+网+端”互动策略构建智慧教与学环境，完成学情数据收集、处理及反馈。其中，云指教育云平台，实现教学资源的传、管、用、享;网指互联网、无线AP，相当于接收器;端指教师端（平板电脑、一体机/投影）和学生端（智能书写交互板），相当于教师PC终端和学生手持应答器。通过网的连接，实现师生间、生生间的互动，及人与技术、资源、环境的互动。本研究所構建的纸笔智慧课堂互动反馈系统具有以下特点。
1）课堂互动多元化。支持提问、练习、反馈等多种类型的互动;支持学生个体、学生群体参与互动，弥补传统课堂互动不足、参与个别化的问题;同时，支持人与资源的互动，教师可利用课件、资源库资源辅助讲授，或发起提问、抢答、投票等活动。
2）学生思维可视化。智能书写交互板将学生书写轨迹记录下来并实时传输到教师端，教师可回放学生书写轨迹，了解学生书写（解题）的思维过程，实现思维之间的互动。
3）教学反馈即时化。对于言语互动方面，提供点赞、评分功能，可对单个学生或小组进行评价反馈，或让学生参与到评价中，提高课堂参与度。练习测评方面，客观题可即时评价对错，以图表形式呈现给教师，帮助教师及时了解学情;主观题方面，教师可利用点评功能，如对比点评、回放笔记等。
4）课堂评价科学化。系统自动采集课堂教学互动过程数据并进行统计分析，即時得出各方面评价数据，实现课堂精准评价。例如：学生作答的时间、时长、轨迹等数据，以点线图形式呈现;学生抢答情况，以排行、图表等形式呈现。
4 互动反馈系统课堂应用
应用案例 ?以某中学数学“分式的乘法”教学为例，探讨纸笔智慧课堂互动反馈系统在教学中的具体应用情况。该课程的教学流程如下。
1）前测导入。教师在新课讲授前，通过“播放微课+练习测试”的形式导入新课：通过播放微课让学生学习“分式乘法是如何运算的”，然后通过两道客观题测试学生的知识掌握情况，利用学生智能书写交互板获取测试数据，系统即时统计测试结果并反馈给教师和学生，为教师针对性开展新课讲授奠定基础。
2）新课讲授：主要围绕“两道例题讲解”开展新课讲授。在讲解过程中，教师多次运用PPT演示、提问、抢答、点赞等功能，从统计数据看，有90%以上的学生参与了课堂互动，与传统课堂相比，课堂参与率明显提升。
3）随堂练习。在随堂练习环节，教师借助系统的即时评价功能全面了解学生作答情况，并进行即时讲解。在本节课中，除了客观题外，教师在备课环节提前准备好了纸质小练习，方便学生在智能书写交互板上作答。教师通过系统可即时获取小练习的作答数据;通过“个别点评”功能，展示学生作答的页面，回放作答轨迹，请学生共同参与点评;通过“对比点评”功能，截取其中一道主观题，对比学生作答情况，发现哪些学生作答对了，哪些学生作答错了，哪些学生没有写解题过程，哪些学生未做完等。相比传统课堂，该课堂的评价反馈更及时、更便捷、更精准。
4）课堂总结。在总结环节，教师引导学生总结分式乘法的运算规则，继而提出除法又该如何运算的问题，引出下节课的学习内容。最后，教师通过系统的数据统计可视化功能，展示课堂互动情况，激励学生积极参与课堂。
课堂应用效果分析 ?为了解纸笔智慧课堂互动反馈系统的应用效果，本研究访谈了某市应用该系统的学校教师，其中小学六所、中学五所，主要为语文、数学、英语学科教师共33人。调查结果显示，85%的教师表示该系统有利于提高课堂参与度，增强课堂互动效果，提高学生学习积极性，并表示愿意继续用该系统开展教学。但是，教师同时反映，由于各学校处于实验探索阶段，每一所学校只拥有一套设备，以致未能形成常态化应用。90%以上的教师认为自己在使用该系统上不够熟练或不够自信，希望能增加使用频次和培训。另外，从系统收集的数据显示，教师最常用的互动方式为PPT课件、随机提问、抢答、新增练习、点赞，可进一步研究其他互动方式用得少的原因，进一步优化系统的互动功能。
5 结语
互动是未来课堂教学的核心，利用信息技术构建的互动反馈系统有利于促进课堂中人与人之间，人与技术、资源和环境之间的互动，增强课堂互动效果，提高教学质量。但是，互动反馈系统本质是一种媒体、一种工具，系统本身并不具备促进作用，其关键在于教师的教育理念、课堂教学方法、课堂教学模式及对系统使用的熟练程度等，即关键在教师的信息技术与学科教学融合应用的能力。因此，未来研究不仅要关注技术本身，而且要更多关注教师应用互动反馈系统如何创新教学等方面。
参考文献
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