基于雨課堂實現同伴學習的課堂教學模式

［摘 要］ 同伴教學法是一種互動式課堂教學理念，以高質量的概念測試題為導向，實現課堂上學生的主動思考與同伴間的合作學習，強化學生對物理概念的理解。借助雨課堂智慧工具可及時得到學生對測試題的反饋，根據學生對知識的掌握情況，教師調整教學過程，使課堂教學效益最大化。同時，雨課堂豐富的大數據功能可以幫助教師評估學生課前、課中、課后的學習狀態，從而對學生進行分類教學、個性化指導。研究發現，雨課堂智慧工具和同伴教學法理念相結合，可在大班教學中實現多維度、信息化、啟發式的互動課堂模式，能極大地促進學生的自主探究和同伴學習，有助于提升課堂的教學質量。

［關鍵詞］ 同伴教學法；雨課堂；概念測試；普通物理

［基金項目］ 2023年度天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃“融學科競賽、育拔尖人才的普通物理課程研究型教學體系的探索與實踐”（B231005903）

［作者簡介］ 楊 雄（1981—），男，山西朔州人，博士，中國民航大學理學院副院長，教授，主要從事先進功能材料的理論計算與設計研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）30-0129-04 ［收稿日期］ 2023-10-31

引言

2019年，教育部發布《關于一流本科課程建設的實施意見》，要求以提升教學效果為目的創新改革教學方法，指出一流本科課程建設要“強化師生互動、生生互動，解決好創新性、批判性思維培養的問題，杜絕教師滿堂灌、學生被動聽的現象”，從而實現消滅“水課”“讓課程優起來”。建設一流“金課”是提升本科教育質量的關鍵所在［1］。

“大學物理”是高等學校理工科專業學生后續學習的一門重要公共基礎課程。通過本課程的學習，學生認識物理學的基本概念和理論并具有初步應用的能力，同時在培養學生的科學思想、科學精神、科學方法及創新意識等方面都起著重要的作用。因此，“大學物理”一流課程的建設對提升本科生培養質量具有重要意義。然而，“大學物理”課程選課學生數眾多，授課形式通常以大班教學為主（＞100人），面臨的主要問題有：由于各省份高考考試方案的差異性，學生的物理基礎參差不齊，教師眾口難調；課上以教師講授為主，僅有的課堂互動也是教師對個別學生的提問，多數學生沒有表達自己的機會，導致教師不能及時了解所有學生的學習情況，這種學生參與度低、缺乏師生互動的教學模式，難以使學生長時間保持專注，同時也會降低學生的學習興趣，導致最終的教學效果大打折扣；傳統物理課堂中教師使用的諸多例題注重計算和解題技巧，缺乏分析思考、邏輯推理、創新能力的訓練，其弊端是許多學生會做題、能應付考試，但沒有真正觸及物理本質與理解物理概念，導致學生在后續專業課程的學習中無法靈活運用基礎物理知識。對此，我們在教學方法和教學內容改革中要著重考慮：一是如何在大班教學中開展廣泛的師生互動、同伴討論，二是例題要注重物理概念的測試。

一、同伴教學法

同伴教學法由哈佛大學教授埃里克·馬祖爾創立，是一種以問題為導向、以課堂討論為基礎來組織教學的互動課堂模式［2-5］。教學過程中圍繞各個核心物理概念，以概念測試題（一般為選擇題）組織學生獨立思考和協作探究［1］。實施步驟為：教師針對講解后的知識點，提出一個概念測試題，首先讓學生獨立思考（自主學習）后通過電子答題器提交答案，并通過大屏幕將答案統計情況展示給學生；然后要求學生之間通過討論（合作學習）來校正自己的答案，教師也可以參加一些小組的討論；學生再次提交答案。研究發現，同伴討論后，學生的答題正確率有大幅提高。相較于傳統教學模式，同伴教學法能夠實現課上同伴間的合作學習。同伴間的討論可激勵學生進一步思考，在與同伴的交流和討論中，聽取和認識別人的觀點，表達和反思自己的觀點，這一思辨過程使學生重新理解自己的結論，同時獲得不同的解決問題的思路，從而對物理概念形成更深刻的、多維度的理解和認知。另外，說服同伴過程能夠鍛煉學生的表達能力，提升學生的批判性思維能力和創新能力，并學習他人正確的學習態度、思想和方法［2-3］。

有效實施同伴教學法的關鍵是進行高質量的概念測試題練習。概念測試題是關于重要物理概念的問題，既要能引發個人思考，也要能激勵同伴討論。埃里克·馬祖爾經過實踐發現，教師所設計的概念測試題的初始正確率較低（＜30％）或較高（＞70％）都不利于同伴討論，初始正確率理想范圍是30％～70％，這樣才能最大限度地實現課堂上同伴間討論式的合作學習。

同伴教學法的實施需要一個“教室應答系統”，即學生能夠反饋答案的答題器（學生每人1個）和接收器。顯然，大班教學中使用同伴教學法需要一定數量的答題器，如果沒有充足的經費支持，很難實現同伴教學法。

二、雨課堂

雨課堂是清華大學推出的一種互聯網智慧教學工具［6-7］，是一款可添加在PPT中并與微信聯動的軟件，其功能豐富且易用性高，能全面反映學生在課前、課上、課后的學習狀態，輕松實現多維度、信息化的互動課堂教學模式。雨課堂的應用主要體現在以下三個方面。

課前，教師可以通過雨課堂推送課件、視頻、語音、習題、測驗、復習資料等；學生完成2～3道自學測試題，反饋預習遇到的問題，教師可以根據學生預習反饋情況，及時調整教學計劃，保證教學實施的精準性。

課上，教師可以發布限時測試題，并實時采集學生答題情況，實現密切的師生交互；學生可以在自己的手機端同步顯示課件，聽課時能在課件上標記“不懂”或者“收藏”供課后復習，對于大部分學生標記“不懂”的知識點，教師也要反思自己，以便在下一學年進行調整；雨課堂還具有彈幕功能，方便學生在線發表意見，實現生生互動；還有隨機點名及直播功能。

課后，教師可以通過雨課堂，對整個教學過程進行跟蹤檢測并實施評估，基于學生的學習數據了解學生的學習效果［6］。由此，對學生實行個性化的學習指導，可作為學生平時成績的依據。

雨課堂在教學過程中的課前、課上、課后的每一個環節都能充分實現師生互動和同伴互動，打破了教師單一講授的傳統模式，為學生營造了現代化的、開放的學習氛圍，能最大限度地調動學生學習積極性，提高課堂教學質量，非常適合大班教學。

三、借助雨課堂實現同伴教學法

基于以上分析，將雨課堂智慧工具和同伴教學法理念相結合，二者優勢互補，可在大班教學中實現高效率的啟發式互動課堂模式。

同伴教學法的實施必然會犧牲課堂的講授時間（每個概念測試題大概需要7～8分鐘時間）。對此，我們重新梳理教學內容、合理設計教學環節，要求學生課前自學簡單的基礎性內容，教師在課上著重講解重點、難點內容，再結合同伴教學法探究核心物理概念。我們使用的教材是馬文蔚等主編的《物理學》（第六版），以第五章《靜電場》為例，呈現了學生自學內容、教師講解內容和課堂討論內容，見表1。

（一）課前預習

學生要想深度參與課堂討論，課前須熟悉相關教學內容并具備一定的知識基礎。教師課前要合理安排學生的預習內容、精心設計自測題，對學生的預習加以引導。教師課前將預習資料（包括PPT、練習題、自測題等）發布于雨課堂。學生在課前按照預習要求提交自測題，以及自己的問題和疑惑。然后教師由此判斷學生對相關內容的知識水平程度，并對接下來的課堂教學內容、教學進度進行切合實際的有針對性的調整，目標直指學生存在的共性問題。因此，課前預習是學生能進行課堂討論與合作學習的必不可少的環節。

另外，“大學物理”從大一下學期開課，學生還沒有完全擺脫進入大學前依賴教師講授的習慣，課程預習是一個學生自己探索、獨立思考的學習過程，課前預習有助于學生養成自主學習的良好習慣。

（二）互動課堂

大學教育的核心環節是課堂。“大學物理”互動課堂模式要圍繞核心物理概念測試題開展。具有探究價值的概念測試題才能激發學生的獨立思考和同伴間的討論交流，才能使學生真正參與課堂教學過程。下面是我們使用的一個關于高斯定理的概念測試題。

例：點電荷Q被曲面S所包圍，從無窮遠處引入另一點電荷q至曲面外一點，則引入前后哪個表述正確？

選項：（A）曲面S的電場強度通量不變，曲面上各點場強不變；（B）曲面S的電場強度通量變化，曲面上各點場強不變；（C）曲面S的電場強度通量變化，曲面上各點場強變化；（D）曲面S的電場強度通量不變，曲面上各點場強變化。

我們講解高斯定理的證明后，通過雨課堂推送上面的概念測試題，學生首先獨立思考1分鐘，提交答案；然后學生之間開展討論2～3分鐘（同伴教學），此時教師要在教室內走動，鼓勵大家討論，督導懈怠的學生，甚至親自參加一些小組的討論，從而找到錯誤答案的原因；學生再次提交修改后的答案。我們根據學生反饋的信息，再決定講解這道題目的時間。

這道題目的正確選項是D。學生討論前后概念測試題的答案分布見圖1。可以看出，同伴討論后，正確率從37％提升到了68％，基本消滅了錯誤答案B和C，說明合作學習使大部分學生弄明白了“閉合曲面的電場強度通量只和面內的電荷電量之和有關”這個概念。討論后學生的錯誤答案集中在A選項，意味著部分學生對高斯定理數學表達式中的電場強度E的來源理解有偏差，根據此反饋信息，接下來教師就可調整教學內容，有針對性地對“空間任意場點的場強是所有電荷激發的場強的疊加”進行著重講解即可。我們在“大學物理”課程中共使用了52個概念測試題，經過同伴間的討論，正確率均有所提升，從未下降過。由此可見，課上的合作學習和師生互動，有助于物理概念的掌握，有效提升了課堂的效率。

（三）實施效果分析

問卷調查顯示，不管是基礎好的學生還是基礎欠佳的學生，大部分都認為同伴教學法對他們的課堂學習起到了積極的促進作用。他們也認為這種參與式的物理課堂使大家的注意力更加集中，學習興趣也得到提高。

借助雨課堂實施的同伴教學法之所以能在大班教學中取得良好的教學效果，原因主要有以下幾點：同伴教學法不是單一的“灌輸式”講授，也不是單一的探究和討論，而是在課上兼顧“教師的引導和講授”與“同伴的合作學習”，使課堂教學效益最大化；課上師生互動和同伴互動使學生“身在課堂，心在課堂”，同伴討論過程的最大特征就是學生都在主動思考，思考是知識內化和升華的主要途徑，思考也幫助學生始終保持專注度，學生學習效率得到提高；同伴教學法圍繞概念測試題開展教學，強調學生對物理概念的理解，引導學生探索物理的本質，從而提高學生對物理知識的應用能力；同伴交流不僅達成了知識的傳遞，還能鍛煉學生的語言組織能力，提升學生的邏輯思維能力，以及實現情感態度價值觀的共享；雨課堂可第一時間得到學生的反饋，解決傳統課堂教學中知識單向傳輸的問題。通過學生的答案分布，教師能了解學生對知識的掌握情況，及時調整教學過程，使得課堂教學內容節奏緊湊、重點與難點突出；雨課堂的課前和課上的大數據能幫助教師關注所有學生的學習狀態，對學生進行分類教學、個性化指導，給優秀的學生“加餐加量”，對“預警”的學生進行課后輔導。同時雨課堂使手機不再是娛樂工具，而是課堂的教學工具。

結語

同伴教學法與雨課堂相結合能夠在大班課堂上實現學生自主學習和合作學習，強化學生對物理概念的理解及運用。我們在實踐中發現，同伴教學法可有效地改善課堂教學質量，討論環節促使學生獨立思考，表達自己和說服同伴可以激發其主觀能動性、保持其學習專注度。顯然，雨課堂智慧工具使同伴教學法可以非常方便地推廣到各類課程的課堂教學，尤其解決了大班教學中難以互動討論的“頑疾”。

參考文獻

［1］李姣姣，周雨青，董科，等.參與式學習教學實踐的模擬設計與分析：以擬建金課“大學物理”為例［J］.大學物理，2020，39（12）：41-49+60.

［2］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，2011：5-32.

［3］張萍，涂清云，周靜，等.大學物理課堂互動教學模式的研究：基于“教室應答系統”的構建［J］.中國大學教學，2011（7）：21-23.

［4］張萍，劉宇星.同伴教學法在大學物理課程中的應用［J］.物理與工程，2012，22（1）：41-43.

［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+64.

［6］朱純，陳國慶，聶延光，等.雨課堂：“多維度分層次”教學的實踐與思考［J］.大學物理，2020，39（6）：52-58.

［7］于淑云，葛美華，王洪超，等.信息技術促進大學物理大容量混合式教學［J］.大學物理，2020，39（6）：47-51.

Peer-Instruction Teaching Mode Based on Rain Classroom Intelligent Tool

YANG Xiong

（College of Physics， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）

Abstract： Peer teaching method is an interactive classroom teaching concept. Guided by high-quality concept testing， it can realize students’ active thinking and cooperative learning among peers in class， and strengthen students’ understanding of physical concepts. With the help of the Rain Classroom Wisdom tool， we can get students’ feedback on the test questions in time. According to the students’ mastery of knowledge， teachers can adjust the teaching process to maximize the benefit of classroom teaching. Meanwhile， the rich big data function of Rain classroom can help teachers evaluate students’ learning status before， during and after class， so as to provide classified teaching and personalized guidance for students. It is found that the combination of the wisdom tool of rain classroom and the concept of peer teaching method can realize the multi-dimensional， informational and heuristic interactive classroom mode in large class teaching， which can greatly promote students’ independent inquiry and peer learning， and help to improve the teaching quality of the classroom.

Key words： peer-instruction; rain classroom; concept testing; General Physics