例析同伴教學(xué)法在大學(xué)物理大班教學(xué)中的應(yīng)用

黃丹+付靜+李丹

摘 要 以大學(xué)物理電磁學(xué)部分的一節(jié)教學(xué)為例，探索同伴教學(xué)法在大學(xué)物理大班課堂教學(xué)中的應(yīng)用效果。結(jié)果顯示，同伴教學(xué)法能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對物理概念的理解，富有成效地增強(qiáng)大班課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 同伴教學(xué)法；大學(xué)物理；教學(xué)互動系統(tǒng)；大班教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）24-0118-03

Case Analysis on Application of Peer Instruction in College Phy-sics Teaching//HUANG Dan， FU Jing， LI Dan

Abstract In this paper， the main part of the University of Physics

Electromagnetic part of a specific example to explain the peer in-

struction in the university physics class teaching in the application

effect. The results show that peer education can cultivate students

ability of autonomous learning， stimulate students interest in lear-

ning， deepen their understanding of physical concepts， and improve the effectiveness of large class teaching.

Key words peer instruction； college physics； teaching interactive system； large class teaching

1 引言

大學(xué)物理是理工科專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課程，同時，物理學(xué)的思維方法對培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新精神，起著至關(guān)重要的作用。如今，我國大多數(shù)高校的大學(xué)物理課程仍然采用教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式，其特點(diǎn)就是教師通過講授的方法，將教材或者教案的內(nèi)容直接呈現(xiàn)給學(xué)生，存在教學(xué)方法單一、教學(xué)評價(jià)片面、學(xué)生課堂參與度較低等問題，使得學(xué)生學(xué)習(xí)不主動，學(xué)習(xí)興趣不高，物理概念掌握不牢靠，從而養(yǎng)成不積極思考的陋習(xí)。況且我國大部分高校的基礎(chǔ)課程都采用大班教學(xué)的方式，課堂人數(shù)少則七八十，多則上百人。由于上課人數(shù)較多，傳統(tǒng)課堂上普遍存在“教師講，前排聽，中間玩，后排睡，邊邊角角學(xué)不會”等情況。

為了解決這些問題，充分保證課堂教學(xué)效果，要求教師尋求一種新的教學(xué)方法來指導(dǎo)大班課堂教學(xué)，以適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)的需要，使大學(xué)物理大班教學(xué)具有新的活力。在眾多教學(xué)方法中，同伴教學(xué)法在大班課堂教學(xué)中具有明顯的優(yōu)勢。

同伴教學(xué)法是由美國哈佛大學(xué)教授埃里克·馬祖爾（Eric Mazur）在1991年提出的一種適合大班課堂教學(xué)的交互式教學(xué)方法。該方法堅(jiān)持以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，使用專門設(shè)計(jì)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，并借助教學(xué)互動系統(tǒng)，學(xué)生將測試題答案傳遞給教師，之后教師組織學(xué)生進(jìn)行同伴間討論；利于這一過程引導(dǎo)學(xué)生參與大班課堂教學(xué)，討論后要求學(xué)生再次給出個人答案，教師根據(jù)討論后給出的答案正確率來確定課程步伐、組織課堂教學(xué)。這種教學(xué)模式可以在大班課堂上營造出一個師生互動、生生互動的教學(xué)環(huán)境[1]。國內(nèi)外多所院校的教學(xué)實(shí)踐也證實(shí)，同伴教學(xué)法能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得良好的教學(xué)效果[2-3]。

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院物理教研室自2014年9月開始準(zhǔn)備引入同伴教學(xué)法，在學(xué)院的支持下，購置教學(xué)互動系統(tǒng)，包括答題器（100個）、接收器（1個）、相應(yīng)的計(jì)算機(jī)終端軟件，并于2015年3月開始在大學(xué)物理基礎(chǔ)課程中進(jìn)行同伴教學(xué)法的教學(xué)實(shí)踐研究。本文主要選取大學(xué)物理中電磁學(xué)部分的一節(jié)為例，進(jìn)行具體講解，分析同伴教學(xué)法在大學(xué)物理大班教學(xué)中的實(shí)施效果，探討這種教學(xué)方法對大班課堂教學(xué)是否有效。

2 同伴教學(xué)法教學(xué)實(shí)例

試驗(yàn)選取2014級計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)物理課程進(jìn)行同伴教學(xué)實(shí)踐研究，學(xué)生人數(shù)共84人，按學(xué)號分為21組，每組四人，分組后各小組的座位和成員基本不變；之后根據(jù)學(xué)號順序?qū)W(xué)生編號，該編號與學(xué)生在課堂中使用的投票器的編號一致，以便于與課堂教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)配套使用。下面以電磁學(xué)中“法拉第電磁感應(yīng)定律”一節(jié)為例，具體說明同伴教學(xué)法的使用過程。

課前準(zhǔn)備階段 同伴教學(xué)法要求學(xué)生在上課之前進(jìn)行預(yù)習(xí)，同時要求教師在課前梳理授課內(nèi)容，準(zhǔn)確掌握各知識點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，將課程內(nèi)容分成幾個部分，每個部分圍繞一個物理核心概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)備每節(jié)課學(xué)生需要做的課前閱讀測試題和概念測試題[4]。本節(jié)課內(nèi)容分為兩個部分：一是法拉第電磁感應(yīng)定律；二是楞次定律。

授課階段 在正式授課前要求學(xué)生獨(dú)立完成2～3個與本節(jié)課內(nèi)容有關(guān)的閱讀測驗(yàn)題，以檢測學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況。根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，教師先對知識點(diǎn)進(jìn)行簡短講解，每講解完一個知識點(diǎn)之后，給學(xué)生展示一個或幾個概念測試題來檢測學(xué)生對該知識點(diǎn)的掌握程度。概念測試題可以是選擇題或是判斷題。學(xué)生首先進(jìn)行獨(dú)立思考并通過課堂表決器（Clicker）給出答案，由Evote課堂互動系統(tǒng)（該系統(tǒng)可以顯示每個學(xué)生的答題情況）統(tǒng)計(jì)答案。如果80%的學(xué)生選擇了正確的答案，那么教師就可以對該題進(jìn)行簡單講述后，直接進(jìn)入下一個知識點(diǎn)的講解；如果答題正確率低于80%，就要求學(xué)生進(jìn)行兩分鐘的組內(nèi)討論，討論后再次給出個人答案。系統(tǒng)可以對比討論前后兩次的選擇情況，教師根據(jù)學(xué)生討論前后的答題情況及時調(diào)整課程進(jìn)度。endprint

下面是針對本節(jié)課的知識點(diǎn)設(shè)置的概念測試題，以測試學(xué)生對概念的掌握程度。

【測試題1】一圓形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場中作下列運(yùn)動時，哪種情況會產(chǎn)生感應(yīng)電流（ ）

A.沿垂直磁場方向平移

B.以直徑為軸轉(zhuǎn)動，軸跟磁場垂直

C.沿平行磁場方向平移

D.以直徑為軸轉(zhuǎn)動，軸跟磁場平行

該題選自《大學(xué)物理習(xí)題冊》，正確答案是B選項(xiàng)，主要考查學(xué)生對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解：只要回路中的磁通量發(fā)生變化，回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。表1是該題討論前后學(xué)生的選擇情況，由數(shù)據(jù)可以看出，討論前有51.19%的學(xué)生選擇了正確答案。由于正確率低于80%，因此安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，而討論后答題正確率上升到64.29%，說明經(jīng)過同伴之間討論，正確率有所上升。此外，討論前共有22.62%的學(xué)生選擇了A和C選項(xiàng)，說明有一部分學(xué)生對概念的理解還存在問題；而討論后選項(xiàng)A和C的選擇人數(shù)為0，說明通過小組討論，這些學(xué)生對概念有了更深刻的理解。然而錯誤選項(xiàng)D在討論后的比例有所上升，這說明了同伴討論也可能使部分學(xué)生陷入誤區(qū)。

根據(jù)學(xué)生的答題情況，教師就可以更有針對性地對測試題進(jìn)行講解，這也是同伴教學(xué)法的一個好處。由于此題在討論后正確率也低于80%，因此，針對法拉第電磁感應(yīng)定律，又設(shè)置第二道概念測試題。

【測試題2】尺寸相同的鐵環(huán)與銅環(huán)在所包圍的面積中通以相同變化率的磁通量，則環(huán)中：

A.感應(yīng)電動勢相同，感應(yīng)電流相同

B.感應(yīng)電動勢不同，感應(yīng)電流不同

C.感應(yīng)電動勢相同，感應(yīng)電流不同

D.感應(yīng)電動勢不同，感應(yīng)電流相同

該題依然是考查學(xué)生對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解，正確答案是C選項(xiàng)。首先給學(xué)生兩分鐘時間獨(dú)立思考，然后用答題器進(jìn)行選擇，由課堂互動系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。結(jié)果顯示：A選項(xiàng)4.76%，B選項(xiàng)7.15%，C選項(xiàng)88.19%，D選項(xiàng)0%。根據(jù)選擇結(jié)果可以看出，大部分學(xué)生選擇了正確的答案，說明他們對此概念有了更深刻的理解。因此，教師只需對此題進(jìn)行簡單講解，就可以直接進(jìn)行下一個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

【測試題3】一長直導(dǎo)線內(nèi)有一穩(wěn)定電流I。一矩形導(dǎo)線圈置于和導(dǎo)線相同的平面內(nèi)，并且有兩邊平行于導(dǎo)線，兩邊垂直。如圖1所示，假設(shè)將導(dǎo)線圈推向?qū)Ь€，那么，矩形線圈中感應(yīng)電流I的方向是：

A.順時針 B.逆時針 C.條件不足，無法判斷

該題選自馬祖爾（Mazur）教授的《同伴教學(xué)法：大學(xué)物理教學(xué)指南》[5]中的概念測試題，主要考查學(xué)生對楞次定律的理解。楞次定律表明：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場來阻礙或反抗引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。本題正確答案是B選項(xiàng)。從表2可以看出，討論前后正確率由53.57%上升到90.47%，有明顯提升。這說明經(jīng)過小組討論，之前不能很好理解這一概念的學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)并掌握了這一概念。

3 教學(xué)效果總結(jié)

通過一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐可以看出，同伴教學(xué)法對大班課堂教學(xué)確實(shí)有效，下面分為三點(diǎn)進(jìn)行具體說明。

同伴教學(xué)法使得學(xué)生對物理概念的理解更加深刻 通過以上同伴教學(xué)實(shí)例數(shù)據(jù)可以看出，小組討論后，學(xué)生的答題正確率有了明顯提高。同時從整個學(xué)期的同伴教學(xué)法試驗(yàn)來看，大部分概念測試題經(jīng)過同伴討論后，正確率都有大幅度提升，說明同伴討論使得學(xué)生對物理概念理解得更加深刻。即使有個別問題在討論后正確率有所下降，但是討論過程也是很有價(jià)值的，這些錯誤問題通常是學(xué)生學(xué)習(xí)的盲點(diǎn)，這樣就可以使教師更有針對性地組織教學(xué)。在教師講解此概念時，沒有得到正確結(jié)果的學(xué)生會更加全神貫注地聽講，從而對這些物理概念掌握得更牢固。

同伴教學(xué)法明顯提高了大班課堂學(xué)生的參與度 學(xué)生學(xué)習(xí)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)。在傳統(tǒng)大班課堂中，由于上課人數(shù)較多，學(xué)生上課說話、睡覺、玩手機(jī)等現(xiàn)象普遍存在，課堂中學(xué)生參與度偏低。然而在使用同伴教學(xué)的大班課堂中，大部分學(xué)生能做到認(rèn)真聽課，積極參與同伴討論。通過課堂互動系統(tǒng)對學(xué)生的答題統(tǒng)計(jì)顯示：有95%以上的學(xué)生參與了課堂答題（本節(jié)課學(xué)生的投票參與度為100%）。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，同伴教學(xué)法結(jié)合計(jì)算機(jī)投票系統(tǒng)，為大班課堂提供了有效的課堂互動教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有效提高了大班課堂學(xué)生的參與度。

同伴教學(xué)法有效地提高了大班課堂的教學(xué)效率 同伴教學(xué)法在大班課堂教學(xué)中融入了小組討論環(huán)節(jié)，不僅使學(xué)生積極有效地理解他們所學(xué)的知識，而且教師也可以利用學(xué)生的討論時間，整理思路，確定課程步伐。同時，通過聆聽學(xué)生的討論，教師還可以知道他們是如何得到錯誤答案的，從而對大班課堂更有針對性地組織教學(xué)。對于討論后正確率大于80%的概念測試題，教師只需要對此概念進(jìn)行一兩分鐘的講解總結(jié)，就可以直接進(jìn)行下一概念的學(xué)習(xí)，這樣可以在學(xué)生都會的問題上節(jié)省課堂時間，在不理解的問題上多花一些時間，從而提高大班課堂教學(xué)效率。

4 教學(xué)反思與展望

本學(xué)期同伴教學(xué)法在大學(xué)物理大班教學(xué)中的應(yīng)用結(jié)果顯示，同伴教學(xué)法對大班課堂教學(xué)具有明顯的促進(jìn)作用，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性有了顯著提高；同時，學(xué)生在獨(dú)立思考和同伴討論過程中，培養(yǎng)了自學(xué)能力和合作交流的能力。然而在同伴教學(xué)實(shí)踐過程中也存在一些問題，如學(xué)生課前預(yù)習(xí)不充分，概念測試題資源較少，課堂討論時間不好把握等。這些問題需要教師在接下來的研究中不斷地反思與改進(jìn)。

目前，同伴教學(xué)法在我國大學(xué)物理大班教學(xué)中的應(yīng)用還處于摸索階段，還需要大量教師參與進(jìn)來，讓同伴教學(xué)法在其他學(xué)科得以應(yīng)用和拓展，以促進(jìn)我國教育事業(yè)的發(fā)展。

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