同伴教學(xué)法在大學(xué)物理課程中的應(yīng)用

張 萍 劉宇星

（1北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京 100875；2北京工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院，北京 100124）

同伴教學(xué)法在大學(xué)物理課程中的應(yīng)用

張 萍1劉宇星2

（1北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京 100875；2北京工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院，北京 100124）

按照Eric Mazur著的《同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南》中介紹的同伴教學(xué)法的教育理念、使用原則和步驟，我們在大學(xué)物理課程中使用同伴教學(xué)法，實現(xiàn)了大班課堂上學(xué)生的合作學(xué)習(xí).發(fā)現(xiàn)這個教學(xué)方法在物理概念教學(xué)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維、高水平的推理和批評性思維能力等方面的積極作用.教學(xué)中我們使用了書中部分概念測試題，分析了它在檢測學(xué)生物理錯誤概念、激發(fā)學(xué)生小組討論方面的有效性.

同伴教學(xué)法；合作學(xué)習(xí)；大學(xué)物理；概念測試題

在傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法中，學(xué)生是被動的傾聽者、接受者，他們的注意力主要是放在對于知識要點的掌握上.在一直有尊師重教風(fēng)尚的我國，學(xué)生懷疑老師確實很難，學(xué)生“不敢、不會、不愛”提問題.在美國，灌輸式教學(xué)在20世紀(jì)中后期已基本被放棄，取而代之的是鼓勵學(xué)生質(zhì)疑教授的權(quán)威，參與討論.哈佛大學(xué)著名教授Eric Mazur創(chuàng)立的同伴教學(xué)法（Peer Instruction），使用專門設(shè)計的用于揭示學(xué)生錯誤概念和引導(dǎo)學(xué)生深入探究的概念測試題（ConcepTests），組織大班課堂教學(xué)，在課堂教學(xué)中實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、師生互動、生生互動，有效地改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)手段、教學(xué)模式.同伴教學(xué)法最先應(yīng)用于哈佛大學(xué)基礎(chǔ)物理課程中，十幾年來同伴教學(xué)方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界許多國家和地區(qū)的小學(xué)、中學(xué)、大專和大學(xué)的不同課程.Eric Mazur著的《同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南》［1］一書中介紹的同伴教學(xué)法的教育理念、使用原則和步驟，提供了一整套的閱讀測試、概念測試和概念考試題.為大學(xué)物理課程中使用同伴教學(xué)法的教師提供了豐富的課程資源.教室應(yīng)答系統(tǒng)［2］（Classroom Response Systems or Clicker）為這一方法的實施提供了技術(shù)上的支持.

2009年本文第一作者在哈佛大學(xué)Mazur Research Group專門對這個教學(xué)方法進(jìn)行了研究，并在中國的教學(xué)雜志上介紹了這個教學(xué)方法［3］，2010年回國后開始在北京師范大學(xué)的大學(xué)物理課程中使用并研究這個教學(xué)方法.近兩年在中國越來越多的大學(xué)物理課程中教師開始使用這個教學(xué)方法，在第七屆大學(xué)物理報告論壇上，來自北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、大連海事大學(xué)等高校物理教師交流了他們在大學(xué)物理課程中使用同伴教學(xué)方法的經(jīng)驗，大家一致認(rèn)為同伴教學(xué)方法有廣泛的適用性，很容易融入到我國傳統(tǒng)教學(xué)中，對建構(gòu)知識和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力非常有效.本文介紹我們使用同伴教學(xué)法的體會和經(jīng)驗.

1 同伴教學(xué)方法易于融入大班課堂教學(xué)

同伴教學(xué)法的教學(xué)目標(biāo)是激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí).在課程教學(xué)中基于概念測試題利用Clicker先讓學(xué)生回答個人的答案，然后鄰座討論，討論后再次發(fā)送答案，這個過程可以激發(fā)學(xué)生對概念問題的討論、爭辯和相互間的挑戰(zhàn).使用Clicker，同伴教學(xué)法易于融入大班課程的教學(xué)，它不用改變教室結(jié)構(gòu)和桌椅的位置，不用對學(xué)生進(jìn)行編組和固定座位，就可以實現(xiàn)課堂上的學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)和師生互動.在大班課堂教學(xué)中融入小組討論，不僅積極有效地幫助學(xué)生理解他們所學(xué)的知識，而且利用學(xué)生思考問題的時間，教師也有機會停下來，整理一下思路；在學(xué)生討論過程中，教師可以巡視課堂聽取學(xué)生之間的討論，會發(fā)現(xiàn)學(xué)生們看待問題的觀點有時候與教師的經(jīng)驗完全不同，通過聆聽學(xué)生們的解釋，教師可以知道學(xué)生是如何思考，如何得出錯誤答案.利用這些信息，教師可以有針對性地組織教學(xué)，使之更加有效.

2 同伴教學(xué)法對大學(xué)物理概念教學(xué)的有效性

在2010年秋季學(xué)期的大學(xué)物理課程中我們使用同伴教學(xué)法，并對這個教學(xué)法的實施效果進(jìn)行了研究.

在大學(xué)物理教學(xué)中使用同伴教學(xué)法最關(guān)鍵也最困難的事情是設(shè)計出好的概念測試題.概念測試題既要適合學(xué)生個人探究又要適合在同學(xué)之間討論，而且這些學(xué)習(xí)過程都必須在課堂上有限時間內(nèi)完成.所以應(yīng)該著重于學(xué)生易混淆和誤解的概念以及能引起學(xué)生間的爭論的問題，避免只需要記憶判斷和代入數(shù)據(jù)計算兩類題目.下面是Eric Mazur著的《同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南》一書中一個概念測試題.

例：觀察圖中給出的四個場線圖，假設(shè)在給出的區(qū)域內(nèi)沒有電荷，哪一個圖表示的是靜電場？

1.（a）；2.（b）；3.（b）和（d）；4.（a）和（c）；5.（b）和（c）；6.其他的組合；7.以上都不對.

我們在兩個不同的班級（A班和B班）的大學(xué)物理教學(xué)中使用過這道題目，Clicker可以在學(xué)生作答后，第一時間為教師提供學(xué)生的答案分布，教師可以依據(jù)學(xué)生當(dāng)前的知識水平狀態(tài)組織下一步的教學(xué).

A班學(xué)生在討論前后的選項分布如圖1：這道題目正確選項是2，A班學(xué)生在小組討論前后正確率分別為38.1%和47.1%，錯誤答案主要分布在選項3和5，這讓教師可以迅速了解到學(xué)生對靜電場中電場線不能閉合和電場線起于正電荷，止于負(fù)電荷在沒有電荷的地方不中斷這兩個概念上存在問題，并有針對性地組織相關(guān)概念的教學(xué).有時候我們依據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗認(rèn)為自己已經(jīng)很了解學(xué)生，對于上述兩個概念，由于它們是中學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通常能正確復(fù)述相關(guān)內(nèi)容，于是我們認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)掌握這些概念.而學(xué)生對這道概念測試題討論的結(jié)果告訴我們：記住不代表理解.這樣的例子在我們使用同伴教學(xué)法講授大學(xué)物理課程中經(jīng)常遇到，學(xué)生有可能只需通過記憶運算法則就能很好地解決傳統(tǒng)計算題，卻不理解其中的物理概念的本質(zhì).通過使用《同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南》中一些概念測試題，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在基本物理概念上存在著許多錯誤，這些錯誤是我們用通常的測試難以發(fā)覺的.

圖1 A班討論前后答題選項分布

B班的情況與A班不同，B班學(xué)生在小組討論前正確率為56.3%，討論后正確率達(dá)到85.0%，如圖2.數(shù)據(jù)表明這個班中的學(xué)生的概念掌握比A班好，并且在學(xué)生的討論環(huán)節(jié)，一些學(xué)生的錯誤被成功轉(zhuǎn)變.聆聽學(xué)生之間的討論你會發(fā)現(xiàn)：“有時候，學(xué)生們比教師更能有效地把概念解釋給彼此.一個可能的原因就是當(dāng)測試題給出時，那些理解了概念的學(xué)生只不過是剛剛掌握了這個原理，他們還能夠意識到弄懂這個概念存在哪些難點.因此，他們明確知道在給同伴解釋的過程中要著重強調(diào)什么.”［4］概念測試題和同伴之間的討論與交談可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)那些他們沒有真正理解的東西，引發(fā)他們進(jìn)一步思考；同時幫助教師確定課程步伐.與A班不同，由于B班在討論后大多數(shù)學(xué)生給出正確答案，教師只需要花一兩分鐘總結(jié)一下要點，就可以快速進(jìn)入下一個知識點的講解.

圖2 B班討論前后答題選項分布

在2010年秋季學(xué)期的大學(xué)物理教學(xué)中，我們使用了Eric Mazur著的《同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南》中的概念測試題，書中有些概念測試題看上去似乎很簡單，使用后發(fā)現(xiàn)它們大都能有效地檢測學(xué)生錯誤概念，引發(fā)學(xué)生之間的討論，這些題目解答通常需要用物理概念做出正確的判斷而不需要用物理公式進(jìn)行計算.圖3是我們使用過的28道題的數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)表明：學(xué)生在討論后答題正確率比討論前答題正確率增加，說明同學(xué)之間的討論在物理概念的建立和錯誤概念的轉(zhuǎn)變方面的有效性.

圖3 學(xué)生在討論前后回答概念測試題的正確率

我們研究表明：學(xué)生在討論過程中產(chǎn)生的分歧會使他們懷疑個人看法的正確性，從而尋求更多的信息，對個人知識和結(jié)論進(jìn)行重新理解，促進(jìn)物理概念的更深刻的掌握與記憶；同時在學(xué)生互相質(zhì)疑和解釋彼此的結(jié)論的過程中能產(chǎn)生高質(zhì)量決策和更高的推理水平，更多的新思想和方案，及更好的知識遷移.

3 同伴教學(xué)法在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和能力培養(yǎng)方面的作用

學(xué)生在相互討論中當(dāng)遇到不同觀點時，就會產(chǎn)生觀念上的沖突、動搖及失衡，體驗認(rèn)知的好奇，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，積極地尋找更多的資料，導(dǎo)致更多學(xué)習(xí)行為和更多的時間投入.對使用同伴教學(xué)法的課程的學(xué)生的調(diào)查表明：72%的學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣提高，對物理學(xué)習(xí)有更大的學(xué)習(xí)動機和成就動機.學(xué)生平均到課率99%；97%同學(xué)表示這個教學(xué)模式讓自己在整個課堂上保持注意力持續(xù)集中［5］.

學(xué)生在問題的討論中，每人都要闡釋自己的觀點，說服他人；傾聽別人的陳述和批評，在獲得更多信息的同時反思自己和別人的觀點，評價不同的概念和觀點的有效性，通過思辨得出新的結(jié)論.我們研究發(fā)現(xiàn)，這個過程會產(chǎn)生以下效果：獲得更多信息，提高洞察力，做出較高質(zhì)量的決策，培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維、高水平的推理和批評性思維能力.學(xué)生在與同伴的相互作用時，還可以從對方身上直接學(xué)到從成人身上學(xué)不到的態(tài)度、價值觀、技巧及信息.學(xué)會以正確的觀點，而不是從自己的角度去看待事情和問題.

綜上所述：同伴教學(xué)法改變了傳統(tǒng)的單向知識傳授模式，是探究式、討論式、互動式的教學(xué)，它鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會相互學(xué)習(xí)，教會學(xué)生如何去思考，有利于學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的全面發(fā)展.

［1］ ［4］ （美）Eric Mazur著.同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南［M］.朱敏，陳險峰 譯.北京：機械工業(yè)出版社，2011

［2］ ［5］ 張萍.涂清云等.大學(xué)物理課堂互動教學(xué)模式的研究——基于“教室應(yīng)答系統(tǒng)”的構(gòu)建［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2011，（7）

［3］ 張萍.Eric Mazur.Peer－Instruction——哈佛大學(xué)物理課程教學(xué)新方法［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2010，（8）

2011－11－07）

張萍（1964年出生），女，江蘇南通人，北京師范大學(xué)物理學(xué)系副教授，博士.研究方向：高等物理教育.