PI教学法：教育价值与运用适切性探析

环 敏，段卓琦，木丽萍

（大理大学工程学院，云南大理 671003）

PI教学法：教育价值与运用适切性探析

环 敏，段卓琦，木丽萍

（大理大学工程学院，云南大理 671003）

介绍PI教学法；通过在大学物理课程中运用PI的实践研究，探析其教育价值；分析PI教学法运用的适切性问题，提出PI教学法运用的原则构想。

PI教学法；运用；教育价值；适切性；大学物理

1 PI教学法概述

PI教学法即Peer Instruction，简称PI，也称同伴教学法，是哈佛大学教授Eric Mazur基于合作学习理论于1991年创立的借助计算机投票系统（Computerized Voting System），使用专门设计的用于揭示学生错误概念和引导学生深入探究的概念测试题（ConcepTests）〔1〕，适合大班授课的一种交互式教学方法。该方法最早被应用于哈佛大学基础物理课程教学中，目前已经广泛应用于世界许多国家和地区，被世界各国不同学科领域的教师认识和接受。

PI教学方法基于学生有效课前预习，围绕核心概念组织教学。教师在课前制定课程内容框架大纲，将授课内容分成不同的单元，每个单元围绕一个核心概念，要求学生课前预习相应的章节、完成课前阅读小测验。课堂上，在教师精讲基础上，使用ConcepTests对学生进行测试。学生先独立思考、自主探究，将答案用“应答器”（aickers）传送给中心计算机，计算机汇总并在大屏幕上显示出学生答题情况，教师则根据学生答题的情况采用相应的教学策略。若回答正确率小于30%，教师依据反馈信息对概念进行必要的阐述，然后使用另一个测试题再次评价学生对该概念的理解；若答案正确率为30%～70%，教师就安排学生就近分组讨论几分钟，邻座的同学相互争辩、解释、反省自己和别人的观点，评价不同的概念和观点的正确性，做出个人的新判断，再次发送个人答案。如果绝大多数学生（大于70%）给出正确的答案，教师就精讲概念，然后直接进入下一个主题。见图1。

图1 PI教学法教学过程

2 PI的教育价值探析

依托云南省“十二五”教育科学规划课题，利用广州步频电子科技有限公司生产的“BuPin ARS 2010”——SunVote即时投票反馈系统2010，我们在大理大学2014级和2015级卫生检验、药学等专业班级的大学物理课程中，开展了PI教学法实践研究。实践表明，接受新型教学法的学生比较认可和欢迎PI教学法，我们开展的教学改革实践可行、有效。PI的教育价值主要体现在以下几方面。

2.1提升课堂教育教学质量

2.1.1 深化概念理解，促进知识掌握 PI教学法围绕核心概念教学，课前阅读思考题和课堂上施测的概念题，是教师精心准备、训练学生辨析易混淆、易误解的概念问题，计算简单花费时间少，既适合学生个人探究又适合在同学之间讨论。学生答题情况能反映其对概念的理解、掌握情况，有效帮助教师调整教学节奏、有的放矢进行教学。与传统教学方式相比，同伴间的讨论和教师针对性的指导，更有利于澄清学生的误解，深化对物理概念内涵和外延的正确理解。实践表明，学生通过讨论，答题正确率有大幅度或明显提高。

2.1.2 提升授课有效性，提高学生学业成绩 实施PI教学法，使学生由被动的听课转变为积极的自主学习。课前需要独立阅读、思考，参与宿舍小组研讨；课堂上参与概念测试，促使学生必须开动脑筋、专心听讲、参与同伴讨论交流，学生的学习主体性凸显。教师则走出了满堂灌的模式，讲课不再是费时耗力的滔滔讲演，而是突出“导”的精讲，授课更有实效。实践还表明，PI教学提高了学生的出勤率。应答器的使用，可让教师对学生的到课情况一目了然，解决了大班授课考勤困难的问题，学生也会更自觉地按时上课。

我们比对了PI实验班级与传统教学班级的课程期末考试成绩，接受PI教学的班级学生总体成绩优于传统教学班级，表明PI教学法对提高学生学业成绩确实有积极作用。见表1。

表1 PI教学法授课班级与传统教学法授课班级的成绩对比

2.1.3 激发学习兴趣，调节课堂气氛 PI教学法改变了师生间的支配从属关系，给学生更多的自主空间，新颖的教学组织形式营造出互动良好、引导自主探究的学习环境。

所有学生参与概念题测试环节，即：思考答题—发送答案—讨论交流—更正答案—倾听点评—关注自己的答题得分和排名，学生会处于一种较兴奋的情绪状态，尤其在讨论时，学生更专注、更活跃，积极发表见解，课堂气氛热烈。绝大部分学生的学习参与度较高，极少有打瞌睡、玩手机等游离课堂的现象。学习效率提高了，促使学生产生更高的期望，激发更浓的学习兴趣，进入良性的学习循环状态中。

2.2培养学生的创新思维和科学素养

2.2.1 促进自主学习 自主学习是“自我导向、自我激励、自我监控”的学习，自主学习能力则是指学习者在自主学习活动中表现出来的一种综合能力。自主学习能力是创新能力的重要基石〔2〕。

有关研究表明，学校教育的教学模式、教材的内容组织、教育技术、课堂管理方式、同辈群体的影响等，是影响学生自主学习的重要外部因素。

在PI教学中，课前阅读任务需要学生自己安排自学、自我监管、自我评价。学生只有认真预习、专心听课、主动思考答题，才能适应课堂精讲加概念题测试并记分的教学方式，才有可能取得好的学业成绩。通过对250名实验学生在课程开始、结束时的“学习自主性量表”〔3〕测试，平均测值分别为200.08和228.35，提高了28.27，表明通过PI教学，学生不仅学到了知识，还提高了自主学习能力。

2.2.2 激发创新思维 创新能力是“能产生某种新价值、新效用的思维能力”。创新能力的培养包括使学生具备自主学习、独立获取知识的能力，具有创新意识和批判精神，形成创造性思维等〔4〕。从学校创新教育的角度看，课堂教学应努力为学生提供具有再创造、再生产型的知识内容，以利于学生构建相应的知识结构；采用适合创造型人才的教学训练方法，有利于学生形成创造型的思维方式。

PI教学中，同伴之间相互交流、彼此争论、思维碰撞，使学习过程既是获得学习方法和理解知识的形成过程，也成为求异思维和批判性思维的培养过程。学生间的互动，会衍生创造出新的思维和智慧的火花。课前阅读任务，促使学生培养问题意识和查找信息的能力，在探究中培养思维的敏锐性、深刻性和广阔性，促进观察力和洞察力的提升。

2.2.3 训练科学推理和逻辑思维 这方面的教育价值同样得益于PI的小组互动环节。学生在讨论中产生的分歧会引发他们质疑个人观点的正确性，从而去寻求更多的知识信息，对这些观点和结论重新进行逻辑推理、验证，促进了知识体系构建，训练了科学推理。在学生互相质疑和解释结论的过程中，能产生高质量决策和更高的推理水平，更多的新思想和方案，以及更好的知识迁移。这样的学习过程无疑对学生逻辑思维能力的培养大有益处。

2.3实现高效的大班合作学习目前我国学校班级规模较大，班级人数过多，合作学习的组织实施和管理面临许多困难，很多中小学至大学开展的合作学习活动实际效果并不理想，学生在学习活动中的参与程度和收益不均衡。

在PI教学中，对于课前阅读任务，我们以学生自学加宿舍合作学习小组活动的方式，方便学生讨论交流、完成课前测试，上课时抽查宿舍小组完成情况和答题情况。课堂上的概念测试，以同桌及邻近的2～4人组成临时合作学习小组，进行快速讨论、争辩，成员的变换保证了小组的异质性。

PI教学法使大班课程的高效合作学习成为可能。使用clicker答题，既不用改变教室结构和桌椅的位置，也不用对学生进行编组和固定座位，随时可进行学生临时小组合作学习和师生互动，省时有效，组织难度不大。由于每个学生的课堂答题情况都有显示、记录，学生学习参与率可达到100%，收益大大提高，而且教师可以巡视课堂，聆听学生们的观点和解释，知道学生是如何思考、如何得出错误答案，发现思维误区。利用这些信息，教师可以更有针对性地组织教学，使讲授更聚焦、更高效。

2.4提供平时成绩评定的科学依据目前高校课程平时成绩的评定，一般依据学生上课考勤、完成作业情况、课堂提问表现等，评价依据单一。由于课程管理上的差异，存在有些教师对学生平时成绩评定的随意性较大、评价依据匮乏，甚至给学生无区分度、低信度的评分等不合理现象。

在我们实施的PI教学中，对学生完成课前阅读预习的抽查结果，被计入该学生宿舍小组的评分中；凡提出新颖独到、好的见解，被老师同学认可采纳的，都可酌情加分；课堂概念题测试，按章节对得分排名靠前的学生给附加分，各章附加分累加，只奖不罚。

这种正向的激励措施，不仅有效地激发了学生的学习积极性，同时也丰富了平时成绩评定的依据，使学业评价更能反映学生的学习过程，更科学合理。

3 对PI教学法运用适切性的思考

任何一种教学方法都有其优点与局限，没有最好的教学方法，只有最合适的教学方法。虽然与传统教学方法比较，PI教学法具有上述诸多优点，但是如果每一节课都严格按该方法组织教学，不仅要花费授课教师（特别是初次实践PI的教师）大量的时间和精力去准备，增加他们的工作负担，而且易导致为难情绪，影响到教师参与教学改革的积极性。

学生方面，由于不同专业班级每学期设置的课程门类、学时数、课程难度等有差异，故学生坚持每次课前认真预习完成阅读试题的可行性也不相同。特别是对于那些周课时多、学业负担重的学生，强行统一要求可能会使他们产生抵触情绪，不利于教学。在我们对学生问卷“你认为大学物理课程教学中，每次课都采用PI精讲与概念题测试，与采用传统讲授法和PI教学法结合、适当进行概念题测试，哪种方式对学习更有效？理由是什么？”中，85%的学生认为：后者方式对学习更有效。主要原因是：①课程多、时间紧等导致不能坚持做好课前阅读预习，若教师每次课都采用PI精讲，思维会跟不上，听不懂；②每次课都进行概念题测试，部分学生容易产生倦怠心理；③其他个别特殊原因。对于问卷“你能否做到按老师的要求认真完成课前预习任务？若做不到，其主要原因是什么？”近30%的学生回答“做不到”，原因如下：①学业负担重，时间难保障；②个人懒惰，难坚持下去；③宿舍小组长没有认真组织对思考题和课前概念题的研讨；④其他原因。而从教的角度，也存在因概念题测试时间有不可控因素，会影响教学进度计划的问题。基于此，我们认为：PI教学法的运用要适时、适度，常规教学中PI与其他教学方法综合运用更为恰当、科学。以下是对PI教学法运用的原则构想。

3.1循序渐进PI教学法在我国的实践研究尚处于起步阶段，参与面还不大，实践教师对该教学法的理解与运用驾驭能力仍需积累和提升，所以PI的实践运用需要循序渐进，逐步探索，不能操之过急。按照从少到多的频次组织实施PI教学，使师生有个逐渐适应的过程，以利于师生兴趣的维持和参与积极性的调动。

3.2以人为本，不搞一刀切PI教学法的运用，不能仅站在实施者的角度，还应顾及实验学生的学业实际，考虑学生的课业负担差异和实践方案的可行性。根据授课班级学生课程开设情况，酌情增减PI应用的频次，调整学习任务要求。对于学期课业负担不重的班级，可多开展PI教学；对学期课业负担较重的班级，以传统讲授法为主，适当开展PI教学。还可以考虑实施差异性教学，对于那些学有余力、知识基础较好的学生，可提高课前阅读任务和习题难度要求。

3.3结合具体教学内容任何教学方法都是为一定的教学目的和任务服务的。教学内容的性质和特点不同，应选用不同的教学方法。选择学生理解难度较小和较大的知识内容，作为PI教学的内容较适合。前者学生课前阅读预习难度小，教师可加快精讲速度，节省授课时间；后者有合作学习研讨的价值，有必要通过课堂概念题测试训练环节，帮助学生深化理解、掌握知识。而难度一般的知识内容以传统讲授法教学为宜。

3.4其他教学方法与PI配合我们可以借鉴哈佛大学的做法，在校园网建设条件较好的学校，配合运用“及时教学法”——Just-in-Time Teaching（简称JiTT），这是一种基于网络课外作业和课堂教学之间互动的教学策略。先组织学生通过互联网完成课前预习并提供课前反馈，帮助师生检测学习过程，教师根据反馈能更准确地甄别出学生学习真正的问题及困难，即时调整PI的课堂问题，目标直指学生的学习困难点，科学、高效地设计课程内容。JiTT主要有3个目的：最大限度发挥课堂教学的作用；最大限度地促使学生课外学习；创造并保持团队精神〔5〕。

目前，许多新型教学方法正在兴起，如：大规模在线开放课程——“慕课（MOOC）”、小众在线课——SPOC、微课、翻转课堂等，国内外已开始有一线教师和教育专家在探究PI教学与这些在线网络课程的结合，有望探索出更科学高效的综合运用策略。

4 结语

PI教学法自创立的20多年来，已经广泛应用于世界许多国家和地区的各级各类学校，其教学价值和积极作用得到了大家的认可和称赞。国内外近百篇关于PI的文献，介绍和论述了PI应用于不同的课程中对学生学习的促进作用，主要包括：促进学生深入理解物理概念和提高物理计算能力；减少了男女学习差异；增强学生的学习潜能和自信心；促进批判性思维、问题解决和决策能力、分享经验；降低学习焦虑；互动教学利于知识保持和记忆等〔6〕。

我们的实践研究表明，PI的教育价值主要体现在：①提升课堂教育教学质量（以帮助学生深化理解、掌握知识，激发学习积极性，提高学业成绩为特征）；②培养学生的创新思维和科学素养（有效促进自主学习，激发创新思维，训练科学推理和逻辑思维）；③实现高效的大班课程的合作学习；④丰富学生平时成绩评定的科学依据等。

对待PI教学法的运用，我们应持辩证的科学态度，既不要固守旧念予以排斥，也不能不切合实际泛化使用，PI的运用应适时、适度。据此，我们提出了循序渐进、不搞一刀切、与具体教学内容结合、与其他教学方法配合使用等PI运用的原则，希望能给实践PI的同仁以启发和参考。我们期待有更多的教师加入PI研究和实践的队伍，为提高本科教育教学质量、探索适应创新人才培养的教学策略，做出积极的努力和贡献。

〔1〕埃里克·马祖尔.同伴教学法：大学物理教学指南〔M〕.朱敏，陈险峰，译.北京：机械工业出版社，2011：6-32．

〔2〕环敏.物理教学中促进自主学习的合作学习策略〔J〕.大理学院学报，2008，7（8）：71-73.

〔3〕庞维国.自主学习：学与教的原理和策略〔M〕.上海：华东师范大学出版社，2003：146-154.

〔4〕环敏.论大学生创新能力培养途径的构建〔J〕.大理学院学报，2009，8（8）：84-86.

〔5〕张立彬，张功，李广平.哈佛大学有效提升物理教学质量的举措分析〔J〕.大学物理，2011，30（12）：48-53.

〔6〕张萍，ERIC M.Peer-Instruction：哈佛大学物理课程教学新方法〔J〕.中国大学教学，2010（8）：69-71.

Peer Instruction:Analysis of Its Educational Value and the Appropriateness of Application

Huan Min,Duan Zhuoqi,Mu Liping
（College of Engineering,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

This paper introduces the Peer Instruction（PI）teaching method,discusses its educational value through the practical research on the application of the College Physics course;analyzes the appropriateness of the PI,and puts forward the principle idea of the PI.

Peer Instruction;application;educational value;appropriateness;College Physics

G642

A

2096-2266（2016）12-0091-05

10.3969∕j.issn.2096-2266.2016.12.020

（责任编辑 李 杨）

云南省教育科学“十二五”规划课题资助项目（BE14013）；大理大学第五期教学改革资助项目（JGV-110）

2016-09-13

2016-10-04

环敏，教授，主要从事物理课程与教学论研究.