同伴教學(xué)法在物理課堂的初步應(yīng)用研究

倪建平+周晴+陶麗蘭+彭志國+黃致新

摘 要：國外的研究表明，同伴教學(xué)法對學(xué)生理解物理概念有明顯的促進(jìn)作用。我們主要對這種教學(xué)方法的某些具體環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，并就同伴教學(xué)法對課堂中師生行為的影響進(jìn)行了研究。研究表明：同伴之間的相互說服和交互式的應(yīng)答系統(tǒng)明顯提高了學(xué)生的課堂活躍程度。

關(guān)鍵詞：同伴教學(xué)法；行為分析；物理教學(xué)；合作學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）7（S）-0019-3

同伴教學(xué)法（Peer Instruction，以下簡稱PI）是哈佛大學(xué)Eric Mazur教授創(chuàng)立的一種基于同伴交流的教學(xué)方式。其研究表明，PI教學(xué)法相比于傳統(tǒng)的講授式課堂，明顯增強(qiáng)了學(xué)生對于物理概念的影響。我們基于該方法，設(shè)計了一系列用于揭示學(xué)生概念錯誤和引導(dǎo)學(xué)生深入探究的概念測試題，并借助計算機(jī)應(yīng)答投票系統(tǒng)Clicker，在華中師范大學(xué)物理學(xué)課堂進(jìn)行了嘗試和研究。

1 PI課堂

PI要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)，教師會根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的預(yù)習(xí)題用來檢測學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并根據(jù)預(yù)習(xí)情況的反饋對課堂教學(xué)做出相應(yīng)的調(diào)整。課堂上，教師并不會就某一個概念花費很長的時間進(jìn)行講解，而是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將一節(jié)課分成幾個教學(xué)單元，每一個教學(xué)單元圍繞一個重要的物理概念進(jìn)行設(shè)計。教師對某一個重要概念進(jìn)行講解之后，會給出一個專門設(shè)計的概念測試題Q1（Concept Test）。學(xué)生通過投影設(shè)備得到問題后，首先需要自主思考和答題，并通過應(yīng)答器“Clicker”將答案傳送給教師的計算機(jī)。學(xué)生在指定時間內(nèi)答題結(jié)束后，計算機(jī)匯總答題情況并通過矩形圖表將結(jié)果進(jìn)行及時反饋。若正確率在40%-75%，教師會讓各個小組進(jìn)行討論，小組成員可以相互說服，并在規(guī)定時間內(nèi)再次就同一問題進(jìn)行投票。通常情況下，教師會準(zhǔn)備另一個測試題Q2再次檢測學(xué)生對同一概念的理解。

1.1 PI課堂分組和PI教學(xué)展開

我們進(jìn)行PI教學(xué)研究的對象是華中師范大學(xué)2012級生化及物化專業(yè)的交叉試驗班，全班共計57人。我們按學(xué)號將其按4人一組，分組后將學(xué)生按學(xué)號順序進(jìn)行編號，從301編號至357。該編號與每個學(xué)生課堂使用的投票設(shè)備的編號相對應(yīng)，便于與應(yīng)答系統(tǒng)Clicker配套使用。各小組座位和成員分組后基本確定不變。

按照PI的步驟我們展開了教學(xué)，并對其中的某些具體環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，具體如下：

1. PI討論分組優(yōu)化

我們發(fā)現(xiàn)按照傳統(tǒng)的分組方式面臨的問題是：部分積極性特別高的學(xué)生被分配在教室的后面，出現(xiàn)消極心理；有時小組4個成員中性別比例不協(xié)調(diào)，只有一個男生的小組，性格內(nèi)向的男生更容易被孤立，課堂參與率下降；若小組成員的基礎(chǔ)都比較差，由于沒有成績好的成員，課堂討論時積極性相對較差。

為了解決以上問題，我們在征求了部分同學(xué)的建議之后，對分組方式進(jìn)行了調(diào)整：（1）保留原有的分組和編號方式，將原來每一小組編號靠前的學(xué)生定為組長，組長只是負(fù)責(zé)小組成員Clicker設(shè)備的分發(fā)和收集；（2）每個學(xué)生每一次上課都可以選擇不同的組員和座位。這樣做實質(zhì)上相當(dāng)于取消分組，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)具有選擇性，也更加自由。

2.課前預(yù)習(xí)題設(shè)計優(yōu)化

由于PI課堂教學(xué)主要基于學(xué)生的活動，課堂上教師授課的時間受到了較大程度的限制，為了完成教學(xué)計劃，這就需要學(xué)生進(jìn)行課堂預(yù)習(xí)。原來的預(yù)習(xí)題主要設(shè)計為選擇的形式，但這種形式的試題不能直觀的反應(yīng)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。為了方便教師有針對性的設(shè)計課堂概念測試題，我們將預(yù)習(xí)題設(shè)計成簡單的思考題或問答題的形式。這樣的試題難度較低，但包含一定的綜合性，既可以檢驗學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，也可以幫助學(xué)生整體把握和理解課堂的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.課堂習(xí)題設(shè)計優(yōu)化

為了減輕學(xué)生答題時的壓力，上課答題情況的數(shù)據(jù)只做反饋，成績的好壞并不計入學(xué)生的平時成績中。同時，為了提高課堂參與率，調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)與思考的積極性，我們提前告訴學(xué)生課堂練習(xí)的試題部分會被納入到期末試題庫中。

原始的試題選項設(shè)置為A、B、C、D四個正誤選項。在后來的調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生并不能在四個選項中找到與自己答案相符合的選項，而教師又要求每個人都要在規(guī)定時間內(nèi)傳送答案，這就造成學(xué)生投票數(shù)據(jù)的不可靠性，也導(dǎo)致教師不能正確把握答題情況?；谶@種情況，我們設(shè)計了選項“E.不確定”。由于學(xué)生課堂答題情況并不計分，對于無法確定的答案，學(xué)生可以放心地選擇選項“E.不確定”，這樣教師收集到的數(shù)據(jù)將更加準(zhǔn)確。

1.2 PI教學(xué)數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

在PI教學(xué)法的實際課堂教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過同伴討論后，學(xué)生對問題的理解確實有大幅度的提升。對于同一概念測試題，學(xué)生在討論前的答題正確率平均值為56%，而經(jīng)過小組討論后答題正確率的平均值可以上升到78.79%。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，當(dāng)討論前的正確率在50%左右時，討論之后的正確率通常上升是最大的。

由圖表1的數(shù)據(jù)我們可以看出，1.92%的學(xué)生在討論前不確定選項，選擇了“E.不確定”。討論后，E選項選擇人數(shù)為0。這說明，這一部分同學(xué)在討論后開始有了新的理解。同時，由數(shù)據(jù)我們可以得到，討論前34.62%的學(xué)生選擇B選項，而正確選項為D，說明有很大一部分學(xué)生對概念的理解存在問題。而討論后，B選項的選擇人數(shù)為0，說明討論改變了他們對概念的理解。然而，錯誤選項C討論前比率為13.46%，討論后為28.57%。這也說明，討論過程中，同伴的說服也有可能使部分同學(xué)陷入誤區(qū)，加深對錯誤概念的理解。這個時候教師根據(jù)答題情況進(jìn)行講解，將更加有針對性，這也是PI教學(xué)與Clicker配合使用的一個好處。

圖表2反映的是我們選編的一道用于檢測等厚干涉這個概念的測試題，正確答案是D。討論之前，選項A、B、C、E均有學(xué)生選擇，選擇比例分別為5.42%、8.93%、28.57%、3.51%。我們發(fā)現(xiàn)錯誤率最高的選項為C?？梢娫谟懻撝?，部分學(xué)生對牛頓環(huán)半徑的概念模糊不清，單純地認(rèn)為，距離變小，牛頓環(huán)半徑也變小，牛頓環(huán)就向中心收縮。但討論后，學(xué)生正確率由53.57%升至98.25%，正確率有明顯升高?？梢钥闯觯?jīng)過同伴討論之后，之前并不能很好理解這一概念的學(xué)生能夠在討論中學(xué)習(xí)掌握這一概念。

2 PI對課堂中師生的影響

課堂上師生的行為能有利的說明一種教學(xué)方法的成效。為了分析PI課堂上教師與學(xué)生的行為，我們采用了弗蘭德斯互動分析法（簡稱FIAS），用來記錄和分析課堂中師生語言互動過程及影響。

我們把課堂上的師生語言行為分為教師語言、學(xué)生語言和安靜或混亂（無效語言活動）三類共九種情況，分別用編碼1—9表示（見表1）。

我們將得到的數(shù)據(jù)錄入FIAS遷移矩陣，依據(jù)矩陣中各種課堂語言次數(shù)之間的關(guān)系以及它們在遷移矩陣中的分布可以對課堂教學(xué)狀況做出分析。數(shù)據(jù)表明， 在PI課堂中，學(xué)生的行為占據(jù)課堂的主要部分，其行為比率為52.90%，高于教師的行為比率43.69%。因此，PI課堂中，學(xué)生的參與率和積極性都得到了較大的提高。

3 結(jié) 語

同伴教學(xué)法鼓勵學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)，這對于中國的學(xué)生是難能可貴的。通過相互之間的交流、討論與說服，學(xué)生加強(qiáng)了自我表達(dá)、敘述和快速思維應(yīng)變的能力。

學(xué)生的積極性和課堂參與度是學(xué)生高效學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，同伴教學(xué)課堂將傳統(tǒng)的教師講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的討論、交流為主，突出了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作式學(xué)習(xí)，將學(xué)生在傳統(tǒng)課堂中“聽課”的被動角色轉(zhuǎn)變?yōu)橥橹g相互“講課”的主動角色。

參考文獻(xiàn)：

[1]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）：69.

[2]Eric Mazur. Farewell， lecture[J].Science，2009，（2）：50.

[3]M.K. Smith， W.B. Wood， W.K. Adams， C. Wieman， J.K. Knight， N. Guild， T.T. Su. Why peer discussion improves student performance on in-class concept questions[J]. Science，2009，（2）：122.

[4]Nathaniel Lasry， Eric Mazur， Jessica Watkins. Peer instruction：from Harvard to the two-year college[J]. Am. J. Phys，2008，（11）：1066.

[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

[7]Eric Mazur.同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

（欄目編輯 劉 榮）

2 PI對課堂中師生的影響

課堂上師生的行為能有利的說明一種教學(xué)方法的成效。為了分析PI課堂上教師與學(xué)生的行為，我們采用了弗蘭德斯互動分析法（簡稱FIAS），用來記錄和分析課堂中師生語言互動過程及影響。

我們把課堂上的師生語言行為分為教師語言、學(xué)生語言和安靜或混亂（無效語言活動）三類共九種情況，分別用編碼1—9表示（見表1）。

我們將得到的數(shù)據(jù)錄入FIAS遷移矩陣，依據(jù)矩陣中各種課堂語言次數(shù)之間的關(guān)系以及它們在遷移矩陣中的分布可以對課堂教學(xué)狀況做出分析。數(shù)據(jù)表明， 在PI課堂中，學(xué)生的行為占據(jù)課堂的主要部分，其行為比率為52.90%，高于教師的行為比率43.69%。因此，PI課堂中，學(xué)生的參與率和積極性都得到了較大的提高。

3 結(jié) 語

同伴教學(xué)法鼓勵學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)，這對于中國的學(xué)生是難能可貴的。通過相互之間的交流、討論與說服，學(xué)生加強(qiáng)了自我表達(dá)、敘述和快速思維應(yīng)變的能力。

學(xué)生的積極性和課堂參與度是學(xué)生高效學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，同伴教學(xué)課堂將傳統(tǒng)的教師講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的討論、交流為主，突出了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作式學(xué)習(xí)，將學(xué)生在傳統(tǒng)課堂中“聽課”的被動角色轉(zhuǎn)變?yōu)橥橹g相互“講課”的主動角色。

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[4]Nathaniel Lasry， Eric Mazur， Jessica Watkins. Peer instruction：from Harvard to the two-year college[J]. Am. J. Phys，2008，（11）：1066.

[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

[7]Eric Mazur.同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

（欄目編輯 劉 榮）

2 PI對課堂中師生的影響

課堂上師生的行為能有利的說明一種教學(xué)方法的成效。為了分析PI課堂上教師與學(xué)生的行為，我們采用了弗蘭德斯互動分析法（簡稱FIAS），用來記錄和分析課堂中師生語言互動過程及影響。

我們把課堂上的師生語言行為分為教師語言、學(xué)生語言和安靜或混亂（無效語言活動）三類共九種情況，分別用編碼1—9表示（見表1）。

我們將得到的數(shù)據(jù)錄入FIAS遷移矩陣，依據(jù)矩陣中各種課堂語言次數(shù)之間的關(guān)系以及它們在遷移矩陣中的分布可以對課堂教學(xué)狀況做出分析。數(shù)據(jù)表明， 在PI課堂中，學(xué)生的行為占據(jù)課堂的主要部分，其行為比率為52.90%，高于教師的行為比率43.69%。因此，PI課堂中，學(xué)生的參與率和積極性都得到了較大的提高。

3 結(jié) 語

同伴教學(xué)法鼓勵學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)，這對于中國的學(xué)生是難能可貴的。通過相互之間的交流、討論與說服，學(xué)生加強(qiáng)了自我表達(dá)、敘述和快速思維應(yīng)變的能力。

學(xué)生的積極性和課堂參與度是學(xué)生高效學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，同伴教學(xué)課堂將傳統(tǒng)的教師講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的討論、交流為主，突出了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作式學(xué)習(xí)，將學(xué)生在傳統(tǒng)課堂中“聽課”的被動角色轉(zhuǎn)變?yōu)橥橹g相互“講課”的主動角色。

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[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

[7]Eric Mazur.同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

（欄目編輯 劉 榮）