例析同伴教学法在“大学物理学”课程教学中的运用

姜玉梅 谈颖

摘要：同伴教学法是师生互动合作的教学方法，其主要分为三个部分：阅读测试题、概念测试题和学生自主讨论环节。本文论述了同伴教学法在扬州大学“大学物理学”课程中的应用，结合具体教学案例，分析同伴教学法在国内大学实施后的成果。表明同伴教学法在中国大学实施时需要修改，从而适应中国大学的教学模式。修改后的同伴教学法可以促进学生学习能力的培养。

关键词：同伴教学法;大学物理学;课程教学

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）18-0144-02

《大學物理学》是所有理工科学生的必修科目，但是多年的大学物理教学内容经典、层次单一、方法古板，许多高校教师参照多年前的教学课件，在教学这样的大环境下，无法激发学生的学习热情，导致学生学习不主动，物理概念掌握不牢固。上世纪末，美国哈佛大学教授Eric Mazur创立了同伴教学法（Peer-Instruction，简称PI）[1]，该方法要求学生自主学习，培养学生合作学习意识，共同解决实际问题，有效地改变传统教学模式。本文就同伴教学法在扬州大学“大学物理学”课程教学中的运用进行研究。

一、PI教学法

同伴教学法（Peer Instruction）[2]是哈佛大学教授Eric Mazur基于合作学习理论设计的适合大学课堂教学的合作学习的一种教学方法。与传统教学法不同的是：同伴教学法要求学生课前自主预习，完成课前测试，教师结合学生课前测的反馈，将一节课分为几个知识点进行讲解，再针对每个知识点设计概念测试题，随堂测试，运用交互式课堂反馈系统，教师及时知晓学生讨论前后给出答案的正确率，确定课程步伐、组织课程教学，帮助学生完善物理知识结构[3]。从2013年9月，我们利用手机终端智慧课堂反馈软件构建了大学物理课程的课堂互动教学模式，改善Eric Mazur的同伴教学法，使其适合中国大学的教学模式。

二、适合扬州大学的PI教学模式

（一）问题引路，自主探究

我们从2012年开始准备适合中国大学物理课堂的PI创新教学模式课程教学资源。2013年9月，PI教学法正式在扬州大学物理课程中实践，选取光信息科学与技术专业（50人）为实验班，使用同伴教学法。起初，完全按照Eric Mazur的同伴教学法实施，一个月后，很多问题被暴露出来：（1）学生预习不充分。课后完成的阅读测试题答案出现抄袭、不思考随便选的现象，严重影响教师对知识点讲解的把握。（2）概念测试题的选择前讨论和选择后讨论占用课堂的一半时间，导致教学任务无法按时完成，学生和教师都深感疲惫。（3）学生的反馈。作业计算题解题能力明显比传统教学法的班级要差，主要体现在解题思路混乱，只会基本公式的罗列，而不会运用到解题中。所以需要对PI教学法进行修改：（1）要求学生在课前完成预习报告，为课堂上阅读题和有效讨论做准备。在课堂教学中改变了按教学课件顺序讲授的模式，将一节课分成几个知识点，每个知识点围绕一个核心概念，利用阅读测试题组织教学。（2）阅读测试题专门为课程设计，用于探查学生学习能力和引导学生深入探究，根据前人的研究成果[4]，概念测试题讨论后的正确率明显高于讨论前的正确率，所以我们取消选择前讨论，节省课堂时间。一般形式为多项选择题，但是由于手机终端智慧课堂反馈软件的限制，目前都设定为单选。（3）增添预习报告，阅读测试的作用可充分发挥，教师可有效分配每个知识点的讲解时间。取消概念题的选择前讨论也节省了不上课堂时间，从而可以分配足够的时间讲解物理概念的应用，提高学生对实际问题的解决能力。本文选取“狭义相对论基本原理与时空的相对性”一节为例，进行具体讲解。该节内容分为两大部分，一是狭义相对论基本原理，二是时空的相对性，所以阅读测试题为：

1.下列几种说法：（1）所有惯性系对一切物理规律都是等价的。（2）真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关。（3）在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同。其中正确的是（  ）。A.只有（1）（2）是正确的;B.只有（1）（3）是正确的;C.只有（2）（3）是正确的;D.三种说法都正确。选项D是正确的。答案统计：A.0%，B.8.1%，C.40.8%，D.51.0%。该题是依据毛骏健主编的《大学物理学》自编的阅读题。学生学习牛顿的绝对时空观、伽利略变换和迈克尔孙-莫雷实验之后，对绝对时空观产生困惑，引出相对时空观的探索。该题检测学生对狭义相对论的预习情况。狭义相对论认为：物体所具有的一些物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵从的物理规律却是相同的，即（1）（2）都是正确的。光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的，故（3）也正确。统计数据表明，学生对（1）这个选项困惑较大，讲解知识点时，应在狭义相对论这个知识点上给以充分解释。（3）选项是所有学生都认可的，说明学生已经掌握光速不变原理，讲课时，为了知识的完整性，不能完全忽略，但也无须多花时间。

2.下列哪种现象不属于狭义相对论效应。（  ）A.时间延缓;B.同时相对性;C.长度的伸长;D.长度的收缩。选项D不属于狭义相对论。答案统计：B.4%，C.96%。该题主要是对时空相对性基本概念的考查，数据表明学生对时空相对性的了解不仅限于它可分为时间、空间两大类，还自学了时间延缓和长度收缩的现象，但是该题无法检测时间延缓和长度收缩的原因理解，所以上课时可直接从其公式推导开始讲解。

（二）课堂互动，合作学习

在知识点讲解之后，我们要进行概念题测试，根据教本内容编排概念题，主要针对阅读测试题易错概念，不依靠公式即可解，难度适中，题意明确，并且有适当多项选择的答案。我们在实施Eric Mazur的同伴教学法时，根据前人研究[4]，讨论后的答案正确率比讨论前明显提高，为了节省课堂时间，我们省略了讨论前选择，只需要提交讨论后的答案。例如在狭义相对论一节中，根据阅读测试题数据表明，学生对“狭义相对论基本原理”这一知识点掌握牢固，所以无须在概念题中重复测试，“时空相对性”知识点中缺少时间延缓和长度收缩理解的考查，教师就此知识点进行大概10分钟的基础讲解后，出示概念测试题如下。

静止参考系S中有一尺子沿x方向放置不动，运动参考系S'沿x轴运动，S、S'的坐标轴平行。在不同参考系测量尺子的长度时必须注意（  ）。A.S'与S中的观察者可以不同时地去测量尺子两端的坐标;B.S'中的观察者可以不同时，但S中的观察者必须同时去测量尺子两端的坐标;C.S'中的观察者必须同时，但S中的观察者可以不同时去测量尺子两端的坐标;D.S'与S中的观察者都必须同时去测量尺子两端的坐。该题选自历年大学物理习题册，可以算是老题新做。正确答案为C，正确率81.6%，剩下18.4%都是选了B，表明学生在“同时的相对性”这一知识点上存在错误概念，即使这题的讨论后正确率已经大于70%，按照Eric的同伴教学法，原则上是不用教师讲解，直接进入下一个课题，但是在实践中，我们发现学生讨论后，有些同学仍然会坚持自己的错误概念，两个惯性系完全理解颠倒，说明学生没有完全掌握这个知识点，还是需要教师讲解，我们针对每组学生讨论时的错误观点逐个击破，让学生更好、更牢固地掌握物理概念。该例说明教师运用PI教学时，不能只看数据结果，而是要参与到学生讨论中，师生互动，更容易把握学生学习动态，有助于教学相长。

三、PI教学法在学习能力培养方面的作用

在一学年的同伴教学法实践中，随机抽取一个组（四个同学）的概念测试题成绩进行统计，实验班随机抽取的一组同学第二学期的概念测试题成绩相比于第一学期是明显提高的，最高增长率达到25.6%，最低增长率也有7.7%。学生在相互讨论中，观点不同时，会互相说服对方，有时会在正确概念上达成一致，有时也会适得其反，但不管小组概念题正确率如何，这种学习方法都有效激发了学生的学习兴趣，在互相说服的过程中需要查阅资料，询问老师，导致更多学习行为和时间投入。

综上所述，同伴教学法改变了传统单一的“教师讲，学生听”的传授模式，在扬州大学运用后，鼓励学生自主学习，让学生学会合作学习，教会学生如何去阐述自己的观点，有利于学生自主学习能力、概念理解能力和相互交流能力的全面發展。

参考文献：

[1]张萍.Eric Mazur.Peer-Instruction-哈佛大学物理课程教学新方法[J].中国大学教学，2010，（8）.

[2]Eric，Mazur.同伴教学法-大学物理教学指南[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]赵郁聪，陈满儒.双语教学引入Peer-Instruction教学方法的实践[J].中国校外教育下旬刊，2011，（9）.

[4]张萍.同伴教学法在大学物理课程中的应用[J].物理与工程，2012，22（1）：41-43.