例析同伴教學(xué)法在“大學(xué)物理學(xué)”課程教學(xué)中的運(yùn)用

姜玉梅 談穎

摘要：同伴教學(xué)法是師生互動(dòng)合作的教學(xué)方法，其主要分為三個(gè)部分：閱讀測(cè)試題、概念測(cè)試題和學(xué)生自主討論環(huán)節(jié)。本文論述了同伴教學(xué)法在揚(yáng)州大學(xué)“大學(xué)物理學(xué)”課程中的應(yīng)用，結(jié)合具體教學(xué)案例，分析同伴教學(xué)法在國(guó)內(nèi)大學(xué)實(shí)施后的成果。表明同伴教學(xué)法在中國(guó)大學(xué)實(shí)施時(shí)需要修改，從而適應(yīng)中國(guó)大學(xué)的教學(xué)模式。修改后的同伴教學(xué)法可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：同伴教學(xué)法;大學(xué)物理學(xué);課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）18-0144-02

《大學(xué)物理學(xué)》是所有理工科學(xué)生的必修科目，但是多年的大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容經(jīng)典、層次單一、方法古板，許多高校教師參照多年前的教學(xué)課件，在教學(xué)這樣的大環(huán)境下，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)不主動(dòng)，物理概念掌握不牢固。上世紀(jì)末，美國(guó)哈佛大學(xué)教授Eric Mazur創(chuàng)立了同伴教學(xué)法（Peer-Instruction，簡(jiǎn)稱PI）[1]，該方法要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)意識(shí)，共同解決實(shí)際問(wèn)題，有效地改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。本文就同伴教學(xué)法在揚(yáng)州大學(xué)“大學(xué)物理學(xué)”課程教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行研究。

一、PI教學(xué)法

同伴教學(xué)法（Peer Instruction）[2]是哈佛大學(xué)教授Eric Mazur基于合作學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)的適合大學(xué)課堂教學(xué)的合作學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法。與傳統(tǒng)教學(xué)法不同的是：同伴教學(xué)法要求學(xué)生課前自主預(yù)習(xí)，完成課前測(cè)試，教師結(jié)合學(xué)生課前測(cè)的反饋，將一節(jié)課分為幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，再針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)概念測(cè)試題，隨堂測(cè)試，運(yùn)用交互式課堂反饋系統(tǒng)，教師及時(shí)知曉學(xué)生討論前后給出答案的正確率，確定課程步伐、組織課程教學(xué)，幫助學(xué)生完善物理知識(shí)結(jié)構(gòu)[3]。從2013年9月，我們利用手機(jī)終端智慧課堂反饋軟件構(gòu)建了大學(xué)物理課程的課堂互動(dòng)教學(xué)模式，改善Eric Mazur的同伴教學(xué)法，使其適合中國(guó)大學(xué)的教學(xué)模式。

二、適合揚(yáng)州大學(xué)的PI教學(xué)模式

（一）問(wèn)題引路，自主探究

我們從2012年開(kāi)始準(zhǔn)備適合中國(guó)大學(xué)物理課堂的PI創(chuàng)新教學(xué)模式課程教學(xué)資源。2013年9月，PI教學(xué)法正式在揚(yáng)州大學(xué)物理課程中實(shí)踐，選取光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（50人）為實(shí)驗(yàn)班，使用同伴教學(xué)法。起初，完全按照Eric Mazur的同伴教學(xué)法實(shí)施，一個(gè)月后，很多問(wèn)題被暴露出來(lái)：（1）學(xué)生預(yù)習(xí)不充分。課后完成的閱讀測(cè)試題答案出現(xiàn)抄襲、不思考隨便選的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)講解的把握。（2）概念測(cè)試題的選擇前討論和選擇后討論占用課堂的一半時(shí)間，導(dǎo)致教學(xué)任務(wù)無(wú)法按時(shí)完成，學(xué)生和教師都深感疲憊。（3）學(xué)生的反饋。作業(yè)計(jì)算題解題能力明顯比傳統(tǒng)教學(xué)法的班級(jí)要差，主要體現(xiàn)在解題思路混亂，只會(huì)基本公式的羅列，而不會(huì)運(yùn)用到解題中。所以需要對(duì)PI教學(xué)法進(jìn)行修改：（1）要求學(xué)生在課前完成預(yù)習(xí)報(bào)告，為課堂上閱讀題和有效討論做準(zhǔn)備。在課堂教學(xué)中改變了按教學(xué)課件順序講授的模式，將一節(jié)課分成幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)圍繞一個(gè)核心概念，利用閱讀測(cè)試題組織教學(xué)。（2）閱讀測(cè)試題專門(mén)為課程設(shè)計(jì)，用于探查學(xué)生學(xué)習(xí)能力和引導(dǎo)學(xué)生深入探究，根據(jù)前人的研究成果[4]，概念測(cè)試題討論后的正確率明顯高于討論前的正確率，所以我們?nèi)∠x擇前討論，節(jié)省課堂時(shí)間。一般形式為多項(xiàng)選擇題，但是由于手機(jī)終端智慧課堂反饋軟件的限制，目前都設(shè)定為單選。（3）增添預(yù)習(xí)報(bào)告，閱讀測(cè)試的作用可充分發(fā)揮，教師可有效分配每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)間。取消概念題的選擇前討論也節(jié)省了不上課堂時(shí)間，從而可以分配足夠的時(shí)間講解物理概念的應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力。本文選取“狹義相對(duì)論基本原理與時(shí)空的相對(duì)性”一節(jié)為例，進(jìn)行具體講解。該節(jié)內(nèi)容分為兩大部分，一是狹義相對(duì)論基本原理，二是時(shí)空的相對(duì)性，所以閱讀測(cè)試題為：

1.下列幾種說(shuō)法：（1）所有慣性系對(duì)一切物理規(guī)律都是等價(jià)的。（2）真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。（3）在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同。其中正確的是（ ?）。A.只有（1）（2）是正確的;B.只有（1）（3）是正確的;C.只有（2）（3）是正確的;D.三種說(shuō)法都正確。選項(xiàng)D是正確的。答案統(tǒng)計(jì)：A.0%，B.8.1%，C.40.8%，D.51.0%。該題是依據(jù)毛駿健主編的《大學(xué)物理學(xué)》自編的閱讀題。學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀、伽利略變換和邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀產(chǎn)生困惑，引出相對(duì)時(shí)空觀的探索。該題檢測(cè)學(xué)生對(duì)狹義相對(duì)論的預(yù)習(xí)情況。狹義相對(duì)論認(rèn)為：物體所具有的一些物理量可以因所選參考系的不同而不同，但它們?cè)诓煌膮⒖枷抵兴駨牡奈锢硪?guī)律卻是相同的，即（1）（2）都是正確的。光速不變?cè)碚J(rèn)為：在不同的慣性參考系中，真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的傳播速度也是相同的，故（3）也正確。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，學(xué)生對(duì)（1）這個(gè)選項(xiàng)困惑較大，講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在狹義相對(duì)論這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上給以充分解釋。（3）選項(xiàng)是所有學(xué)生都認(rèn)可的，說(shuō)明學(xué)生已經(jīng)掌握光速不變?cè)恚v課時(shí)，為了知識(shí)的完整性，不能完全忽略，但也無(wú)須多花時(shí)間。

2.下列哪種現(xiàn)象不屬于狹義相對(duì)論效應(yīng)。（ ?）A.時(shí)間延緩;B.同時(shí)相對(duì)性;C.長(zhǎng)度的伸長(zhǎng);D.長(zhǎng)度的收縮。選項(xiàng)D不屬于狹義相對(duì)論。答案統(tǒng)計(jì)：B.4%，C.96%。該題主要是對(duì)時(shí)空相對(duì)性基本概念的考查，數(shù)據(jù)表明學(xué)生對(duì)時(shí)空相對(duì)性的了解不僅限于它可分為時(shí)間、空間兩大類，還自學(xué)了時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮的現(xiàn)象，但是該題無(wú)法檢測(cè)時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮的原因理解，所以上課時(shí)可直接從其公式推導(dǎo)開(kāi)始講解。

（二）課堂互動(dòng)，合作學(xué)習(xí)

在知識(shí)點(diǎn)講解之后，我們要進(jìn)行概念題測(cè)試，根據(jù)教本內(nèi)容編排概念題，主要針對(duì)閱讀測(cè)試題易錯(cuò)概念，不依靠公式即可解，難度適中，題意明確，并且有適當(dāng)多項(xiàng)選擇的答案。我們?cè)趯?shí)施Eric Mazur的同伴教學(xué)法時(shí)，根據(jù)前人研究[4]，討論后的答案正確率比討論前明顯提高，為了節(jié)省課堂時(shí)間，我們省略了討論前選擇，只需要提交討論后的答案。例如在狹義相對(duì)論一節(jié)中，根據(jù)閱讀測(cè)試題數(shù)據(jù)表明，學(xué)生對(duì)“狹義相對(duì)論基本原理”這一知識(shí)點(diǎn)掌握牢固，所以無(wú)須在概念題中重復(fù)測(cè)試，“時(shí)空相對(duì)性”知識(shí)點(diǎn)中缺少時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮理解的考查，教師就此知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行大概10分鐘的基礎(chǔ)講解后，出示概念測(cè)試題如下。

靜止參考系S中有一尺子沿x方向放置不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)參考系S'沿x軸運(yùn)動(dòng)，S、S'的坐標(biāo)軸平行。在不同參考系測(cè)量尺子的長(zhǎng)度時(shí)必須注意（ ?）。A.S'與S中的觀察者可以不同時(shí)地去測(cè)量尺子兩端的坐標(biāo);B.S'中的觀察者可以不同時(shí)，但S中的觀察者必須同時(shí)去測(cè)量尺子兩端的坐標(biāo);C.S'中的觀察者必須同時(shí)，但S中的觀察者可以不同時(shí)去測(cè)量尺子兩端的坐標(biāo);D.S'與S中的觀察者都必須同時(shí)去測(cè)量尺子兩端的坐。該題選自歷年大學(xué)物理習(xí)題冊(cè)，可以算是老題新做。正確答案為C，正確率81.6%，剩下18.4%都是選了B，表明學(xué)生在“同時(shí)的相對(duì)性”這一知識(shí)點(diǎn)上存在錯(cuò)誤概念，即使這題的討論后正確率已經(jīng)大于70%，按照Eric的同伴教學(xué)法，原則上是不用教師講解，直接進(jìn)入下一個(gè)課題，但是在實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生討論后，有些同學(xué)仍然會(huì)堅(jiān)持自己的錯(cuò)誤概念，兩個(gè)慣性系完全理解顛倒，說(shuō)明學(xué)生沒(méi)有完全掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，還是需要教師講解，我們針對(duì)每組學(xué)生討論時(shí)的錯(cuò)誤觀點(diǎn)逐個(gè)擊破，讓學(xué)生更好、更牢固地掌握物理概念。該例說(shuō)明教師運(yùn)用PI教學(xué)時(shí)，不能只看數(shù)據(jù)結(jié)果，而是要參與到學(xué)生討論中，師生互動(dòng)，更容易把握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，有助于教學(xué)相長(zhǎng)。

三、PI教學(xué)法在學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方面的作用

在一學(xué)年的同伴教學(xué)法實(shí)踐中，隨機(jī)抽取一個(gè)組（四個(gè)同學(xué)）的概念測(cè)試題成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)班隨機(jī)抽取的一組同學(xué)第二學(xué)期的概念測(cè)試題成績(jī)相比于第一學(xué)期是明顯提高的，最高增長(zhǎng)率達(dá)到25.6%，最低增長(zhǎng)率也有7.7%。學(xué)生在相互討論中，觀點(diǎn)不同時(shí)，會(huì)互相說(shuō)服對(duì)方，有時(shí)會(huì)在正確概念上達(dá)成一致，有時(shí)也會(huì)適得其反，但不管小組概念題正確率如何，這種學(xué)習(xí)方法都有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在互相說(shuō)服的過(guò)程中需要查閱資料，詢問(wèn)老師，導(dǎo)致更多學(xué)習(xí)行為和時(shí)間投入。

綜上所述，同伴教學(xué)法改變了傳統(tǒng)單一的“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的傳授模式，在揚(yáng)州大學(xué)運(yùn)用后，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)，教會(huì)學(xué)生如何去闡述自己的觀點(diǎn)，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、概念理解能力和相互交流能力的全面發(fā)展。

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