大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法實(shí)施效果的實(shí)證分析研究

李慧 曲亮生 吳世永 周鳴宇

【摘要】開(kāi)放環(huán)境下同伴教學(xué)法（Peer Instruction）是以課堂同伴教學(xué)為核心的一種互動(dòng)教學(xué)模式，由美國(guó)哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用物理學(xué)院的Eric Mazur教授于上世紀(jì)九十年代創(chuàng)立。主要由課前預(yù)習(xí)、課上同伴教學(xué)、課后小組學(xué)習(xí)、小班討論和拓展自主研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)等五個(gè)有機(jī)銜接和相互促進(jìn)的環(huán)節(jié)組成。這種簡(jiǎn)單易行的課堂互動(dòng)教學(xué)模式為沉悶的大學(xué)物理課堂教學(xué)帶來(lái)了一縷清風(fēng)。本文通過(guò)學(xué)習(xí)觀調(diào)查問(wèn)卷對(duì)大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法的實(shí)施效果進(jìn)行實(shí)證分析。

【關(guān)鍵詞】同伴教學(xué)法 ?學(xué)習(xí)觀 ?大學(xué)物理

【基金項(xiàng)目】教改項(xiàng)目：多學(xué)科交叉融合的工程人才培養(yǎng)模式探索和實(shí)踐（201901256002）。

【中圖分類號(hào)】O4-4;G434 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）48-0118-02

哈佛大學(xué)的同伴教學(xué)法研究在十年間先后三次獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金（National Science Foundation）的支持，相關(guān)研究文章發(fā)表在著名科學(xué)刊物SCIENCE上。2010年底，Eric Mazur教授親自到北京現(xiàn)場(chǎng)展示了同伴教學(xué)法，引起了我國(guó)高校大學(xué)物理教師的極大興趣。2013年，北京師范大學(xué)張萍教授的相關(guān)研究文章發(fā)表在國(guó)際頂尖物理學(xué)雜志Physics Review上。如今，這一教學(xué)法在世界各地引起了廣泛響應(yīng)，并成功推廣到世界許多國(guó)家和地區(qū)的大、中、小學(xué)的生物、化學(xué)等不同課程中。我國(guó)已經(jīng)有北京師范大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中山大學(xué)、華中師范大學(xué)等高校實(shí)踐這種教學(xué)方法。

筆者所在學(xué)校（海軍航空大學(xué)）2018年共招收艦載機(jī)飛行學(xué)員135名，大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)其中的45名學(xué)員大學(xué)物理課程實(shí)行同伴教學(xué)法，90名學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員利用學(xué)習(xí)觀調(diào)查問(wèn)卷對(duì)全體艦載機(jī)飛行學(xué)員進(jìn)行測(cè)試，對(duì)開(kāi)放環(huán)境下大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法的實(shí)施效果進(jìn)行實(shí)證分析。

學(xué)習(xí)觀是學(xué)員個(gè)體對(duì)知識(shí)和學(xué)習(xí)的一套認(rèn)識(shí)論信念系統(tǒng)，它涉及對(duì)知識(shí)的性質(zhì)、學(xué)習(xí)性質(zhì)與學(xué)習(xí)過(guò)程等維度的直覺(jué)認(rèn)識(shí)。不同的學(xué)習(xí)觀會(huì)導(dǎo)致不同的學(xué)習(xí)策略，從而產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果。

我們以大學(xué)物理為例，采用國(guó)際著名物理教育專家美國(guó)馬里蘭大學(xué)的Redish教授精心設(shè)計(jì)的調(diào)查問(wèn)卷。該調(diào)查問(wèn)卷由34個(gè)題目組成，分別從六個(gè)不同的側(cè)面探察學(xué)員的物理學(xué)習(xí)觀：1.自主性：探察學(xué)員對(duì)學(xué)習(xí)的態(tài)度，是主動(dòng)建構(gòu)對(duì)知識(shí)的理解還是不加評(píng)價(jià)地相信權(quán)威資料（教員、課本等）。2.相關(guān)性：探察學(xué)員對(duì)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的看法，認(rèn)為物理知識(shí)是統(tǒng)一的、相互聯(lián)系的，還是零散的、互不聯(lián)系的。3.概念性：探察學(xué)員學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是加強(qiáng)理解相關(guān)的觀點(diǎn)和概念，以及記住并利用公式解題。4.現(xiàn)實(shí)聯(lián)系性：探察學(xué)生對(duì)物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系的看法，認(rèn)為物理知識(shí)與外部世界是廣泛聯(lián)系的并且是有用的，還是認(rèn)為物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界沒(méi)有多少聯(lián)系。5.數(shù)學(xué)聯(lián)系性：探察學(xué)員對(duì)物理與數(shù)學(xué)關(guān)系的看法，認(rèn)為數(shù)學(xué)是表示物理現(xiàn)象的一種方便的形式，還是認(rèn)為數(shù)學(xué)與物理關(guān)系不大。6.努力性：探察學(xué)員是努力利用可獲得的信息并盡力弄懂其中的含義，還是不能夠有效地利用可獲得的信息。

該調(diào)查問(wèn)卷通過(guò)測(cè)試一些看似無(wú)關(guān)的問(wèn)題，反映出學(xué)員真實(shí)的學(xué)習(xí)觀。例如，探測(cè)學(xué)員內(nèi)心對(duì)物理知識(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)關(guān)系的真實(shí)看法，不是直接問(wèn)：“你認(rèn)為‘?dāng)?shù)學(xué)是物理現(xiàn)象的一種方便的表示形式，還是認(rèn)為‘?dāng)?shù)學(xué)與物理關(guān)系不大”？而是讓學(xué)員憑直覺(jué)對(duì)以下5個(gè)問(wèn)題作出肯定或否定回答，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概括而成。這些題目分散在整個(gè)問(wèn)卷之中。1.從公式的推導(dǎo)或證明中，我能得到的所有信息是：公式的獲得是有效的，可以用來(lái)解題。2.我花費(fèi)大量的時(shí)間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明。3.在本課程中，我不期望對(duì)公式能有一種直觀的理解，而只是接受它們。4.課堂上或課本中給出的公式的推導(dǎo)或證明對(duì)解題或?qū)W習(xí)本課程所需的技巧幫助不大。5.在考試中，如果我記不起解某個(gè)習(xí)題所需的公式，對(duì)該題我就無(wú)能為力。（作弊除外）

調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)員的學(xué)習(xí)觀中有的維度比較成熟，有的維度則不太成熟。

在自主性方面，24%的學(xué)員認(rèn)為，知識(shí)是絕對(duì)的，不是對(duì)的就是錯(cuò)的，權(quán)威知道真理并可以傳遞給學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)就是不加評(píng)價(jià)地相信權(quán)威資料。例如，“為了理解本課程中大部分的基本觀點(diǎn)，我只需閱讀課本，做大多數(shù)的課后練習(xí)，并且（或者）上課認(rèn)真聽(tīng)講”，有37%的學(xué)員選擇“同意”、25.9%選擇“反對(duì)”;“具體的說(shuō)，學(xué)習(xí)物理就是從課堂上或課本中給出的定律、原理和公式中獲取知識(shí)”，21%的學(xué)員選擇“同意”、42%的學(xué)員選擇“反對(duì)”。

在相關(guān)性方面，31%的學(xué)員認(rèn)為物理知識(shí)是零散的、互不聯(lián)系的。例如，“做物理習(xí)題時(shí)，如果我的計(jì)算結(jié)果與我所期望的結(jié)果很不相同，我必須相信計(jì)算結(jié)果”，有21%的學(xué)員選擇“同意”、有37 %的學(xué)員表示“反對(duì)”;“學(xué)習(xí)本課程的關(guān)鍵是能夠記住所有需要知道的信息”，有17.3%的學(xué)員表示“同意”、有48%的學(xué)員表示“反對(duì)”。

在概念性方面，17%的學(xué)員認(rèn)為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不是“加強(qiáng)相關(guān)觀點(diǎn)和概念的理解”，他們把學(xué)習(xí)的重心放在 “記住并利用公式解題”。例如，“解題的關(guān)鍵是找出正確的公式”，32.1%的學(xué)員選擇“同意”、34.6%的學(xué)員選擇“反對(duì)”;“如果你能回憶起所讀過(guò)的或給你展示過(guò)的東西，就說(shuō)明你基本上理解了物理”，13.6%的學(xué)員選擇“同意”、49.4%的學(xué)員選擇“反對(duì)”。

在現(xiàn)實(shí)聯(lián)系性方面，73%的學(xué)員認(rèn)為物理知識(shí)與外部世界是廣泛聯(lián)系的并且是有用的。例如，“為理解物理，我常常把個(gè)人的生活經(jīng)歷與所分析的問(wèn)題相聯(lián)系”，63%的學(xué)員選擇“同意”、7.4%的學(xué)員選擇“反對(duì)”;“學(xué)習(xí)物理能幫助我理解日常生活中的情境”，72.8%的學(xué)員選擇“同意”、1.2%的學(xué)員選擇“反對(duì)”。

在數(shù)學(xué)聯(lián)系性方面，53%的學(xué)員認(rèn)為數(shù)學(xué)與物理關(guān)系密切，數(shù)學(xué)是表示物理現(xiàn)象的一種方便的形式。例如，“我花費(fèi)大量的時(shí)間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明”，38.3%的學(xué)員選擇“同意”、23.5%的學(xué)員選擇“反對(duì)”;“課堂上或課本中給出的公式的推導(dǎo)或證明對(duì)解題或?qū)W習(xí)本課程所需的技巧幫助不大”，8.6%的學(xué)員選擇“同意”、74%的學(xué)員選擇“反對(duì)”。

在努力性方面，54%的學(xué)員努力利用可獲得的信息并盡力弄懂其中的含義。例如，“我花費(fèi)大量的時(shí)間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明”，38.3%的學(xué)員選擇“同意”、23.5%的學(xué)員選擇“反對(duì)”;“考試結(jié)果對(duì)提高我對(duì)課程內(nèi)容的理解沒(méi)有什么指導(dǎo)作用，我從考試中獲得的所有信息就是考前的學(xué)習(xí)狀況”，23.5%的學(xué)員選擇“同意”、50.6%的學(xué)員選擇“反對(duì)”。

我們將采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員學(xué)習(xí)觀的調(diào)查結(jié)果與采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的90名學(xué)員學(xué)習(xí)觀的調(diào)查結(jié)果做了對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員的學(xué)習(xí)觀更加成熟，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表 1。

通過(guò)同伴教學(xué)法，學(xué)員對(duì)物理基本概念、基本原理的理解明顯加深，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力明顯增強(qiáng)，分析物理問(wèn)題、解決物理問(wèn)題的能力明顯增強(qiáng)。2018-2019學(xué)年下學(xué)期期末考試，采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員大學(xué)物理的平均成績(jī)比同層次其他學(xué)員高了10分左右。通過(guò)改革，學(xué)員的物理成績(jī)明顯提高、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力明顯增強(qiáng)，學(xué)員物理實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力明顯提高。學(xué)員參加山東省大學(xué)生物理科技創(chuàng)新大賽獲一等獎(jiǎng)7項(xiàng)、二等獎(jiǎng)10項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，山東科技館展品創(chuàng)意和設(shè)計(jì)制作大賽獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，山東大學(xué)物理競(jìng)賽52名學(xué)員獲一等獎(jiǎng)、84名學(xué)員獲二等獎(jiǎng)、84名學(xué)員獲三等獎(jiǎng)?！堕_(kāi)放環(huán)境下大學(xué)物理同伴教學(xué)法研究與實(shí)踐》獲2018年軍隊(duì)級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)，課題組成員利用同伴教學(xué)法講授的大學(xué)物理課程獲2018年海軍課堂授課質(zhì)量獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，課題組成員利用同伴教學(xué)法進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)表在《中國(guó)教育技術(shù)裝備》雜志。教學(xué)團(tuán)隊(duì)整體教學(xué)能力也得到有效提升，三年來(lái)團(tuán)隊(duì)成員共發(fā)表教學(xué)研究論文10篇，獲得軍隊(duì)級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、軍隊(duì)級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)、海軍航空大學(xué)教育科研優(yōu)秀成果一等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，參研海軍重點(diǎn)課題2項(xiàng)、“十三五”規(guī)劃課題1項(xiàng)、海軍航空大學(xué)教育理論研究課題1項(xiàng);團(tuán)隊(duì)成員獲海軍課堂授課質(zhì)量獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、全國(guó)高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程講課比賽山東賽區(qū)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、海軍航空大學(xué)教學(xué)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)以及全國(guó)職業(yè)院校微課大賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)。1門MOOC課程、6門微課在軍事職業(yè)教育平臺(tái)上線，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲海軍“十三五”首批優(yōu)秀課程教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)立項(xiàng)，是學(xué)校首批獲得立項(xiàng)的三個(gè)教學(xué)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)之一。

目前我們正在實(shí)踐的“大班同伴教學(xué)+小組學(xué)習(xí)+小班討論+拓展研究”相結(jié)合的教學(xué)模式與美國(guó)海軍軍官學(xué)?！靶“嘟虒W(xué)+小組學(xué)習(xí)+研討”相結(jié)合教學(xué)模式的比較研究，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代大學(xué)物理教學(xué)方法和考核方式改革，加強(qiáng)開(kāi)放性物理實(shí)驗(yàn)室和第二課堂物理俱樂(lè)部建設(shè)、培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力等內(nèi)容。

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作者簡(jiǎn)介：

李慧（1981-），女，山東煙臺(tái)人，副教授，主要研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理，物理教育。