PI教學法：教育價值與運用適切性探析

環 敏，段卓琦，木麗萍

（大理大學工程學院，云南大理 671003）

PI教學法：教育價值與運用適切性探析

環 敏，段卓琦，木麗萍

（大理大學工程學院，云南大理 671003）

介紹PI教學法；通過在大學物理課程中運用PI的實踐研究，探析其教育價值；分析PI教學法運用的適切性問題，提出PI教學法運用的原則構想。

PI教學法；運用；教育價值；適切性；大學物理

1 PI教學法概述

PI教學法即Peer Instruction，簡稱PI，也稱同伴教學法，是哈佛大學教授Eric Mazur基于合作學習理論于1991年創立的借助計算機投票系統（Computerized Voting System），使用專門設計的用于揭示學生錯誤概念和引導學生深入探究的概念測試題（ConcepTests）〔1〕，適合大班授課的一種交互式教學方法。該方法最早被應用于哈佛大學基礎物理課程教學中，目前已經廣泛應用于世界許多國家和地區，被世界各國不同學科領域的教師認識和接受。

PI教學方法基于學生有效課前預習，圍繞核心概念組織教學。教師在課前制定課程內容框架大綱，將授課內容分成不同的單元，每個單元圍繞一個核心概念，要求學生課前預習相應的章節、完成課前閱讀小測驗。課堂上，在教師精講基礎上，使用ConcepTests對學生進行測試。學生先獨立思考、自主探究，將答案用“應答器”（aickers）傳送給中心計算機，計算機匯總并在大屏幕上顯示出學生答題情況，教師則根據學生答題的情況采用相應的教學策略。若回答正確率小于30%，教師依據反饋信息對概念進行必要的闡述，然后使用另一個測試題再次評價學生對該概念的理解；若答案正確率為30%～70%，教師就安排學生就近分組討論幾分鐘，鄰座的同學相互爭辯、解釋、反省自己和別人的觀點，評價不同的概念和觀點的正確性，做出個人的新判斷，再次發送個人答案。如果絕大多數學生（大于70%）給出正確的答案，教師就精講概念，然后直接進入下一個主題。見圖1。

圖1 PI教學法教學過程

2 PI的教育價值探析

依托云南省“十二五”教育科學規劃課題，利用廣州步頻電子科技有限公司生產的“BuPin ARS 2010”——SunVote即時投票反饋系統2010，我們在大理大學2014級和2015級衛生檢驗、藥學等專業班級的大學物理課程中，開展了PI教學法實踐研究。實踐表明，接受新型教學法的學生比較認可和歡迎PI教學法，我們開展的教學改革實踐可行、有效。PI的教育價值主要體現在以下幾方面。

2.1提升課堂教育教學質量

2.1.1 深化概念理解，促進知識掌握 PI教學法圍繞核心概念教學，課前閱讀思考題和課堂上施測的概念題，是教師精心準備、訓練學生辨析易混淆、易誤解的概念問題，計算簡單花費時間少，既適合學生個人探究又適合在同學之間討論。學生答題情況能反映其對概念的理解、掌握情況，有效幫助教師調整教學節奏、有的放矢進行教學。與傳統教學方式相比，同伴間的討論和教師針對性的指導，更有利于澄清學生的誤解，深化對物理概念內涵和外延的正確理解。實踐表明，學生通過討論，答題正確率有大幅度或明顯提高。

2.1.2 提升授課有效性，提高學生學業成績 實施PI教學法，使學生由被動的聽課轉變為積極的自主學習。課前需要獨立閱讀、思考，參與宿舍小組研討；課堂上參與概念測試，促使學生必須開動腦筋、專心聽講、參與同伴討論交流，學生的學習主體性凸顯。教師則走出了滿堂灌的模式，講課不再是費時耗力的滔滔講演，而是突出“導”的精講，授課更有實效。實踐還表明，PI教學提高了學生的出勤率。應答器的使用，可讓教師對學生的到課情況一目了然，解決了大班授課考勤困難的問題，學生也會更自覺地按時上課。

我們比對了PI實驗班級與傳統教學班級的課程期末考試成績，接受PI教學的班級學生總體成績優于傳統教學班級，表明PI教學法對提高學生學業成績確實有積極作用。見表1。

表1 PI教學法授課班級與傳統教學法授課班級的成績對比

2.1.3 激發學習興趣，調節課堂氣氛 PI教學法改變了師生間的支配從屬關系，給學生更多的自主空間，新穎的教學組織形式營造出互動良好、引導自主探究的學習環境。

所有學生參與概念題測試環節，即：思考答題—發送答案—討論交流—更正答案—傾聽點評—關注自己的答題得分和排名，學生會處于一種較興奮的情緒狀態，尤其在討論時，學生更專注、更活躍，積極發表見解，課堂氣氛熱烈。絕大部分學生的學習參與度較高，極少有打瞌睡、玩手機等游離課堂的現象。學習效率提高了，促使學生產生更高的期望，激發更濃的學習興趣，進入良性的學習循環狀態中。

2.2培養學生的創新思維和科學素養

2.2.1 促進自主學習 自主學習是“自我導向、自我激勵、自我監控”的學習，自主學習能力則是指學習者在自主學習活動中表現出來的一種綜合能力。自主學習能力是創新能力的重要基石〔2〕。

有關研究表明，學校教育的教學模式、教材的內容組織、教育技術、課堂管理方式、同輩群體的影響等，是影響學生自主學習的重要外部因素。

在PI教學中，課前閱讀任務需要學生自己安排自學、自我監管、自我評價。學生只有認真預習、專心聽課、主動思考答題，才能適應課堂精講加概念題測試并記分的教學方式，才有可能取得好的學業成績。通過對250名實驗學生在課程開始、結束時的“學習自主性量表”〔3〕測試，平均測值分別為200.08和228.35，提高了28.27，表明通過PI教學，學生不僅學到了知識，還提高了自主學習能力。

2.2.2 激發創新思維 創新能力是“能產生某種新價值、新效用的思維能力”。創新能力的培養包括使學生具備自主學習、獨立獲取知識的能力，具有創新意識和批判精神，形成創造性思維等〔4〕。從學校創新教育的角度看，課堂教學應努力為學生提供具有再創造、再生產型的知識內容，以利于學生構建相應的知識結構；采用適合創造型人才的教學訓練方法，有利于學生形成創造型的思維方式。

PI教學中，同伴之間相互交流、彼此爭論、思維碰撞，使學習過程既是獲得學習方法和理解知識的形成過程，也成為求異思維和批判性思維的培養過程。學生間的互動，會衍生創造出新的思維和智慧的火花。課前閱讀任務，促使學生培養問題意識和查找信息的能力，在探究中培養思維的敏銳性、深刻性和廣闊性，促進觀察力和洞察力的提升。

2.2.3 訓練科學推理和邏輯思維 這方面的教育價值同樣得益于PI的小組互動環節。學生在討論中產生的分歧會引發他們質疑個人觀點的正確性，從而去尋求更多的知識信息，對這些觀點和結論重新進行邏輯推理、驗證，促進了知識體系構建，訓練了科學推理。在學生互相質疑和解釋結論的過程中，能產生高質量決策和更高的推理水平，更多的新思想和方案，以及更好的知識遷移。這樣的學習過程無疑對學生邏輯思維能力的培養大有益處。

2.3實現高效的大班合作學習目前我國學校班級規模較大，班級人數過多，合作學習的組織實施和管理面臨許多困難，很多中小學至大學開展的合作學習活動實際效果并不理想，學生在學習活動中的參與程度和收益不均衡。

在PI教學中，對于課前閱讀任務，我們以學生自學加宿舍合作學習小組活動的方式，方便學生討論交流、完成課前測試，上課時抽查宿舍小組完成情況和答題情況。課堂上的概念測試，以同桌及鄰近的2～4人組成臨時合作學習小組，進行快速討論、爭辯，成員的變換保證了小組的異質性。

PI教學法使大班課程的高效合作學習成為可能。使用clicker答題，既不用改變教室結構和桌椅的位置，也不用對學生進行編組和固定座位，隨時可進行學生臨時小組合作學習和師生互動，省時有效，組織難度不大。由于每個學生的課堂答題情況都有顯示、記錄，學生學習參與率可達到100%，收益大大提高，而且教師可以巡視課堂，聆聽學生們的觀點和解釋，知道學生是如何思考、如何得出錯誤答案，發現思維誤區。利用這些信息，教師可以更有針對性地組織教學，使講授更聚焦、更高效。

2.4提供平時成績評定的科學依據目前高校課程平時成績的評定，一般依據學生上課考勤、完成作業情況、課堂提問表現等，評價依據單一。由于課程管理上的差異，存在有些教師對學生平時成績評定的隨意性較大、評價依據匱乏，甚至給學生無區分度、低信度的評分等不合理現象。

在我們實施的PI教學中，對學生完成課前閱讀預習的抽查結果，被計入該學生宿舍小組的評分中；凡提出新穎獨到、好的見解，被老師同學認可采納的，都可酌情加分；課堂概念題測試，按章節對得分排名靠前的學生給附加分，各章附加分累加，只獎不罰。

這種正向的激勵措施，不僅有效地激發了學生的學習積極性，同時也豐富了平時成績評定的依據，使學業評價更能反映學生的學習過程，更科學合理。

3 對PI教學法運用適切性的思考

任何一種教學方法都有其優點與局限，沒有最好的教學方法，只有最合適的教學方法。雖然與傳統教學方法比較，PI教學法具有上述諸多優點，但是如果每一節課都嚴格按該方法組織教學，不僅要花費授課教師（特別是初次實踐PI的教師）大量的時間和精力去準備，增加他們的工作負擔，而且易導致為難情緒，影響到教師參與教學改革的積極性。

學生方面，由于不同專業班級每學期設置的課程門類、學時數、課程難度等有差異，故學生堅持每次課前認真預習完成閱讀試題的可行性也不相同。特別是對于那些周課時多、學業負擔重的學生，強行統一要求可能會使他們產生抵觸情緒，不利于教學。在我們對學生問卷“你認為大學物理課程教學中，每次課都采用PI精講與概念題測試，與采用傳統講授法和PI教學法結合、適當進行概念題測試，哪種方式對學習更有效？理由是什么？”中，85%的學生認為：后者方式對學習更有效。主要原因是：①課程多、時間緊等導致不能堅持做好課前閱讀預習，若教師每次課都采用PI精講，思維會跟不上，聽不懂；②每次課都進行概念題測試，部分學生容易產生倦怠心理；③其他個別特殊原因。對于問卷“你能否做到按老師的要求認真完成課前預習任務？若做不到，其主要原因是什么？”近30%的學生回答“做不到”，原因如下：①學業負擔重，時間難保障；②個人懶惰，難堅持下去；③宿舍小組長沒有認真組織對思考題和課前概念題的研討；④其他原因。而從教的角度，也存在因概念題測試時間有不可控因素，會影響教學進度計劃的問題。基于此，我們認為：PI教學法的運用要適時、適度，常規教學中PI與其他教學方法綜合運用更為恰當、科學。以下是對PI教學法運用的原則構想。

3.1循序漸進PI教學法在我國的實踐研究尚處于起步階段，參與面還不大，實踐教師對該教學法的理解與運用駕馭能力仍需積累和提升，所以PI的實踐運用需要循序漸進，逐步探索，不能操之過急。按照從少到多的頻次組織實施PI教學，使師生有個逐漸適應的過程，以利于師生興趣的維持和參與積極性的調動。

3.2以人為本，不搞一刀切PI教學法的運用，不能僅站在實施者的角度，還應顧及實驗學生的學業實際，考慮學生的課業負擔差異和實踐方案的可行性。根據授課班級學生課程開設情況，酌情增減PI應用的頻次，調整學習任務要求。對于學期課業負擔不重的班級，可多開展PI教學；對學期課業負擔較重的班級，以傳統講授法為主，適當開展PI教學。還可以考慮實施差異性教學，對于那些學有余力、知識基礎較好的學生，可提高課前閱讀任務和習題難度要求。

3.3結合具體教學內容任何教學方法都是為一定的教學目的和任務服務的。教學內容的性質和特點不同，應選用不同的教學方法。選擇學生理解難度較小和較大的知識內容，作為PI教學的內容較適合。前者學生課前閱讀預習難度小，教師可加快精講速度，節省授課時間；后者有合作學習研討的價值，有必要通過課堂概念題測試訓練環節，幫助學生深化理解、掌握知識。而難度一般的知識內容以傳統講授法教學為宜。

3.4其他教學方法與PI配合我們可以借鑒哈佛大學的做法，在校園網建設條件較好的學校，配合運用“及時教學法”——Just-in-Time Teaching（簡稱JiTT），這是一種基于網絡課外作業和課堂教學之間互動的教學策略。先組織學生通過互聯網完成課前預習并提供課前反饋，幫助師生檢測學習過程，教師根據反饋能更準確地甄別出學生學習真正的問題及困難，即時調整PI的課堂問題，目標直指學生的學習困難點，科學、高效地設計課程內容。JiTT主要有3個目的：最大限度發揮課堂教學的作用；最大限度地促使學生課外學習；創造并保持團隊精神〔5〕。

目前，許多新型教學方法正在興起，如：大規模在線開放課程——“慕課（MOOC）”、小眾在線課——SPOC、微課、翻轉課堂等，國內外已開始有一線教師和教育專家在探究PI教學與這些在線網絡課程的結合，有望探索出更科學高效的綜合運用策略。

4 結語

PI教學法自創立的20多年來，已經廣泛應用于世界許多國家和地區的各級各類學校，其教學價值和積極作用得到了大家的認可和稱贊。國內外近百篇關于PI的文獻，介紹和論述了PI應用于不同的課程中對學生學習的促進作用，主要包括：促進學生深入理解物理概念和提高物理計算能力；減少了男女學習差異；增強學生的學習潛能和自信心；促進批判性思維、問題解決和決策能力、分享經驗；降低學習焦慮；互動教學利于知識保持和記憶等〔6〕。

我們的實踐研究表明，PI的教育價值主要體現在：①提升課堂教育教學質量（以幫助學生深化理解、掌握知識，激發學習積極性，提高學業成績為特征）；②培養學生的創新思維和科學素養（有效促進自主學習，激發創新思維，訓練科學推理和邏輯思維）；③實現高效的大班課程的合作學習；④豐富學生平時成績評定的科學依據等。

對待PI教學法的運用，我們應持辯證的科學態度，既不要固守舊念予以排斥，也不能不切合實際泛化使用，PI的運用應適時、適度。據此，我們提出了循序漸進、不搞一刀切、與具體教學內容結合、與其他教學方法配合使用等PI運用的原則，希望能給實踐PI的同仁以啟發和參考。我們期待有更多的教師加入PI研究和實踐的隊伍，為提高本科教育教學質量、探索適應創新人才培養的教學策略，做出積極的努力和貢獻。

〔1〕埃里克·馬祖爾.同伴教學法：大學物理教學指南〔M〕.朱敏，陳險峰，譯.北京：機械工業出版社，2011：6-32．

〔2〕環敏.物理教學中促進自主學習的合作學習策略〔J〕.大理學院學報，2008，7（8）：71-73.

〔3〕龐維國.自主學習：學與教的原理和策略〔M〕.上海：華東師范大學出版社，2003：146-154.

〔4〕環敏.論大學生創新能力培養途徑的構建〔J〕.大理學院學報，2009，8（8）：84-86.

〔5〕張立彬，張功，李廣平.哈佛大學有效提升物理教學質量的舉措分析〔J〕.大學物理，2011，30（12）：48-53.

〔6〕張萍，ERIC M.Peer-Instruction：哈佛大學物理課程教學新方法〔J〕.中國大學教學，2010（8）：69-71.

Peer Instruction:Analysis of Its Educational Value and the Appropriateness of Application

Huan Min,Duan Zhuoqi,Mu Liping
（College of Engineering,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

This paper introduces the Peer Instruction（PI）teaching method,discusses its educational value through the practical research on the application of the College Physics course;analyzes the appropriateness of the PI,and puts forward the principle idea of the PI.

Peer Instruction;application;educational value;appropriateness;College Physics

G642

A

2096-2266（2016）12-0091-05

10.3969∕j.issn.2096-2266.2016.12.020

（責任編輯 李 楊）

云南省教育科學“十二五”規劃課題資助項目（BE14013）；大理大學第五期教學改革資助項目（JGV-110）

2016-09-13

2016-10-04

環敏，教授，主要從事物理課程與教學論研究.