南开大学带你认识现代化的TEAL教室

  编者按:

  南开大学新闻网上有一篇这样的文章,标题为《走进大陆首家TEAL教室,感受南开互动课堂》,正文一看,那更为奇妙:“一间教室,拥有6台投影仪、10块白板、10个摄像头,授课教师会不停穿梭在同学间,听课同学可以随时‘交头接耳’。”这就是南开大学物理学院的TEAL教室。为此,记者采访了南开大学物理科学学院副院长李川勇教授。下文带大家一起走进该课堂,看看与传统课堂有什么不一样的地方。

 

  南开大学带你认识现代化的TEAL教室

  TEAL教室进行本地化实现

  《中国教育网络》:南开大学引入TEAL有什么样的契机呢?

  李川勇:南开大学物理科学学院一直以来专注本科生教学改革,在2009年为建设“国家基础人才拔尖计划”——物理伯苓班时,调研了国外高水平高校物理学专业的教学,了解到MITTEAL教学模式。当时觉得TEAL与南开物理伯苓班教学改革思路有相通之处,2012年,我们申请得到经费支持并建设了“南开公能TEAL”教室。通过对TEAL的了解,我们觉得相比原有授课方式,其特点在于:师生互动性强、小组合作、同伴学习、自主学习、物理图像可视化等。

  《中国教育网络》:你们引入TEAL教室的时候,有没有顾虑?

  李川勇:当时最大的顾虑是TEAL模式如何中国本土化的问题以及中国学生对TEAL模式的适应情况。但我们当时认为这种新教学模式是有益处的,经过我们的努力也得到了“国家基金委的物理基地条件建设”的支持。

  《中国教育网络》:你们是全盘引进,还是加以研发和落地化的改进,如果有研发,主要是哪方面的研发和新设计?

  李川勇:依据TEAL教学思维,结合南开大学教学需求和当今技术条件,我们的技术团队对TEAL教室进行了本地化实现。具体方案为:

  1.教室硬件方面全部使用国产视频数字矩阵并进行了二次开发,实现了将任意视频源(教师电脑、学生电脑、讨论白板、桌面演示摄像头)投射到任意的投影幕布,支持一对一、一对多和多对多的投射方式,并且支持触控电脑和手持设备控制方式。

  2.南开大学基础物理实验中心为TEAL教室设计研发了多种演示实验教具及学生桌面实验设备。

  3.引入了课堂应答系统(Clicker),老师可以在讲课中插入互动试题或者讨论题目,学生通过手机APP答题或利用小组电脑实现小组答题,将学生“听课”与“参与互动”两种状态无缝融合,教师随时掌握课堂教授效果。

  随着对TEAL教室使用深入,迫使教师必须改变原有的备课方式,投入精力设计课程,包括课前的预习系统,课中的测试环节,课后的习题系统,答疑系统也需要跟进,这样才能保证TEAL的效果。在硬件设备上主要调整的是根据教师反馈优化教室总控的控制界面,增加更多的快捷操作方式。

  《中国教育网络》:介绍一下教室和普通教室不一样的布置以及上课的特点。您认为,带给学生最大的不同是什么?

  李川勇:上课时,学生围绕教师而坐,教师可以利用TEAL教室的“投影书写笔”功能自由书写公式及教案。在这里,每一位学生都能与老师近距离交流,360度自由转动的座椅也更加利于课上同学与老师的互动。小组讨论时,平均3名同学便可使用一块白板进行问题研讨,而教师也可在3秒钟内到达任何一名同学身边,为大家答疑解惑。讨论结束后,授课教师可以利用“白板讨论”功能将每个小组的讨论情况用摄像头投射在屏幕上,帮助同学们理解课程、分析结果。

  根据教学的需求,TEAL教室设计布局如图1所示,有5张圆桌(圆桌兼具简单实验台的功能),每张圆桌可供2个小组(每31小组)6人使用,每个小组配备一台电脑。在教室四周间隔布置10块白板和6块投影幕布,10台高清摄像头分别记录每块白板前的活动。这样的布置保证坐在任何位置的学生都能够清楚地看到投影的展示,同时每个小组就近都有一块白板用于小组讨论。

 

  教师桌位于教室的中央,是整个教室的控制中心,桌上配有触控电脑、实物投影仪、摄录演示台等设备。这样整个教室没有前后之分,教师可位于教室中任意位置,学生参与课程的程度均等。另外,在教室的一端做出一个准备室,用于存放与准备课堂演示实验器材。相比于以往传统教学的场景,一张讲台、一块黑板、一台多媒体以及上百人的大教室,TEAL教室具有其独特的优势。它让学生感到自己真的成了教室的主人,正像学生总结的:“我们自己讨论,自己作展示,自己讲解,这也加深了我们对知识的掌握和理解程度”。

总结起来TEAL的核心优势在于:一是现代技术在课堂上的应用,比如电脑、多媒体、互联网等;二是TEAL的投入和使用大大提升了同学们的学习兴趣,改变了传统教室中“教师主体”的固定模式,使学生真正变成了“主角”;三是能随时了解学生的进度,有效地控制课堂的进度;四是更加注重同伴学习和师生互动,同学之间的交流也更加热烈;最后是强调了学生课上的参与和知识的真正掌握。

TEALTechnology Enabled Active Learning 的缩写,顾名思义,TEAL教室是利用科技支援学生能动性学习的地方。与传统教室相比,它配备有更多科技产品,为学生创建了一个能够高度合作、动手实践、在计算机支持下进行交互式学习的教学环境。

TEAL是美国麻省理工学院和微软公司合作研究的基于现代技术的教学改革项目。TEAL以一种全新的方式讲授课程,强调互动性、可视化和物理图像的建立,需由特殊设计的教室来实现。在授课过程中,学生以小组合作的形式参与课堂实验和问题讨论。教师除了传统的课程讲授,还能随堂测验学生的理解和参与程度,以便随时对授课内容和形式做出调整,确保课堂效果。从2000年秋季开始,该项技术被用于麻省理工学院的电磁学教学中。

面对TEAL教室师生都需调整状态

《中国教育网络》:对于学生和老师来讲,主要是哪方面的挑战?老师需要哪方面的调整呢?

李川勇:TEAL强调学生课上的参与和知识的真正掌握,因此对学生来说,课前要有充分的预习准备才能参与讨论,同时TEAL课堂对交流沟通能力和团队协作能力也有较高的要求。

对于学生来讲,同学们大都觉得这是一个很好的平台,非常有利于协作式学习(例如《光学》课的课堂讨论,尤其是小组讨论时候的演算和成果展示),有利于同学们随时交流讨论和互助学习,课堂的讨论气氛浓烈。而且可以随时查询网络,对知识点有更深刻的认识。并且,更加强化了对物理概念的理解。因为教室的布局技巧,老师授课时不用局限于讲台这“一亩三分地”,可以处于教室的任何地方而不影响讲课质量,这就使得每个同学无论坐在哪里都有均等机会与老师互动。

对于教师来讲,TEAL要求更多精力投入,需要教师对上课过程做精心的设计,比普通的备课更加花时间。当时,TEAL第一个引入的是由孙骞教授全英文讲授的本科二年级上学期的《光学》课程。教案为针对“伯苓班”授课目标由任课教师自主编写的全英文教案,课程同时使用多本英文教材作为参考书目。同时课程引入了自主研发的“光弹性效应”、“光偏振”、“光色散”等系列实验互动演示教具,并使用课堂应答系统,实现对学生学习效果现场调查。

TEAL教室的建设门槛主要为师资团队

《中国教育网络》:在TEAL教室中先后开设了《光学》《理论力学》《原子物理》《物理研讨2》等主干课程,这些课程有什么新的教学理念?主要体现于哪里?您认为,哪些课程适合在这样的教室中开展?

李川勇:“南开公能TEAL教室”中体现的教学理念是和南开物理本科教学以及物理伯苓班教学改革理念一脉相承的。南开大学物理学科学院“伯苓班”于2009年开始招生,其教学理念为:1.强调学生个性化培养,关注学生个人成长,班级成员在学期间参加素质拓展训练、井冈山理想信念教育、西南联大物理营等活动;2.努力培育学生国际化视野,每名学生均有23次境外游学和科研实习的机会;3.注重课堂教学改革,关注国际教学前沿,不断创新教法、学法;4.开设了针对本科生科研训练的《物理研讨》系列课程;5.通过物理学术竞赛(PT)系列活动,营造学术氛围。

经过实践,我们认为TEAL教室适合学习主动学生的小班教学。适合讨论式课程如“理论力学”。老师讲授在普通课堂进行,定期的讨论课安排在TEAL教室方便互动,激发师生讨论兴趣。再如“光学”实验现象较多,TEAL教室很好地支撑了演示教学。

《中国教育网络》:类似的TEAL教室是否适合在全课程、各大高校普及?申请TEAL教室的建设需怎样的条件呢?

李川勇:TEAL是利用现代科技教学的一种方式,它的优势在于体验性和互动性,轻松活跃的教学环境,激发学生的学习兴趣,提高了教学效率和质量,我们认为它能很好地支持各种学科。只要(经费、场地)条件允许可以普及到各高校甚至中、小学教育。TEAL教室的建设门槛主要在师资团队上,毕竟硬件作用的发挥最终还是要落在使用人员的能力上。

《中国教育网络》:翻转课堂的推广,最大的瓶颈和困难是什么?

李川勇:翻转课堂是一种新型的教学方式,所面临的困难就如通过TEAL遇到的一样,教师方面要根据课程节点的变化重新设计课程,投入更多的经历;学生方面要把学习前移,同时整个课程必须全身心投入,改变不习惯讨论的学习方式,要积极表达。

对于国际先进教育方式引进上,我们觉得要注重思路借鉴,积极将先进技术引入课堂,激发教法和学法的改变,通过关注学生学习过程,真正提高学习效果。

《中国教育网络》:今后的考虑是什么?

李川勇:虽然TEAL教学已经取得不错的成绩,但是,在以后还有以下几个方面需要进一步发展。

一是硬件方面,随着深入使用,各种设备不适应的地方需要调整,还得投入硬件上的一些使用技巧和匹配程度等。

二是教师投入精力设计课程,包括课前的预习系统,课中的测试环节,课后的习题系统,答疑系统也需要跟进,这样才能保证TEAL教学的效果。

三是授课团队的跟进,使用TEAL教室的课程,一名主讲教师不能顺利完成,需要配多名助教,帮助课程讲解、演示,还有其他准备工作。教师的专业水平和课程的准备是永无止境的,需要我们不断提高。

  

来源:中国教育网络 陶春  2017-04-12