大学物理课程同伴教学法实施效果的实证分析研究

李慧 曲亮生 吴世永 周鸣宇

【摘要】开放环境下同伴教学法（Peer Instruction）是以课堂同伴教学为核心的一种互动教学模式，由美国哈佛大学工程和应用物理学院的Eric Mazur教授于上世纪九十年代创立。主要由课前预习、课上同伴教学、课后小组学习、小班讨论和拓展自主研究性学习与创新实践活动等五个有机衔接和相互促进的环节组成。这种简单易行的课堂互动教学模式为沉闷的大学物理课堂教学带来了一缕清风。本文通过学习观调查问卷对大学物理课程同伴教学法的实施效果进行实证分析。

【关键词】同伴教学法  学习观  大学物理

【基金项目】教改项目：多学科交叉融合的工程人才培养模式探索和实践（201901256002）。

【中图分类号】O4-4;G434     【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）48-0118-02

哈佛大学的同伴教学法研究在十年间先后三次获得美国国家科学基金（National Science Foundation）的支持，相关研究文章发表在著名科学刊物SCIENCE上。2010年底，Eric Mazur教授亲自到北京现场展示了同伴教学法，引起了我国高校大学物理教师的极大兴趣。2013年，北京师范大学张萍教授的相关研究文章发表在国际顶尖物理学杂志Physics Review上。如今，这一教学法在世界各地引起了广泛响应，并成功推广到世界许多国家和地区的大、中、小学的生物、化学等不同课程中。我國已经有北京师范大学、同济大学、中山大学、华中师范大学等高校实践这种教学方法。

笔者所在学校（海军航空大学）2018年共招收舰载机飞行学员135名，大学物理教学团队对其中的45名学员大学物理课程实行同伴教学法，90名学员采用传统教学方法，教学团队成员利用学习观调查问卷对全体舰载机飞行学员进行测试，对开放环境下大学物理课程同伴教学法的实施效果进行实证分析。

学习观是学员个体对知识和学习的一套认识论信念系统，它涉及对知识的性质、学习性质与学习过程等维度的直觉认识。不同的学习观会导致不同的学习策略，从而产生不同的学习效果。

我们以大学物理为例，采用国际著名物理教育专家美国马里兰大学的Redish教授精心设计的调查问卷。该调查问卷由34个题目组成，分别从六个不同的侧面探察学员的物理学习观：1.自主性：探察学员对学习的态度，是主动建构对知识的理解还是不加评价地相信权威资料（教员、课本等）。2.相关性：探察学员对物理知识结构的看法，认为物理知识是统一的、相互联系的，还是零散的、互不联系的。3.概念性：探察学员学习的重点是加强理解相关的观点和概念，以及记住并利用公式解题。4.现实联系性：探察学生对物理知识与现实世界联系的看法，认为物理知识与外部世界是广泛联系的并且是有用的，还是认为物理知识与现实世界没有多少联系。5.数学联系性：探察学员对物理与数学关系的看法，认为数学是表示物理现象的一种方便的形式，还是认为数学与物理关系不大。6.努力性：探察学员是努力利用可获得的信息并尽力弄懂其中的含义，还是不能够有效地利用可获得的信息。

该调查问卷通过测试一些看似无关的问题，反映出学员真实的学习观。例如，探测学员内心对物理知识与数学知识关系的真实看法，不是直接问：“你认为‘数学是物理现象的一种方便的表示形式，还是认为‘数学与物理关系不大”？而是让学员凭直觉对以下5个问题作出肯定或否定回答，然后进行统计概括而成。这些题目分散在整个问卷之中。1.从公式的推导或证明中，我能得到的所有信息是：公式的获得是有效的，可以用来解题。2.我花费大量的时间去搞清楚并理解课堂上或课本上给出的一些推导或证明。3.在本课程中，我不期望对公式能有一种直观的理解，而只是接受它们。4.课堂上或课本中给出的公式的推导或证明对解题或学习本课程所需的技巧帮助不大。5.在考试中，如果我记不起解某个习题所需的公式，对该题我就无能为力。（作弊除外）

调查结果显示，学员的学习观中有的维度比较成熟，有的维度则不太成熟。

在自主性方面，24%的学员认为，知识是绝对的，不是对的就是错的，权威知道真理并可以传递给学习者，学习就是不加评价地相信权威资料。例如，“为了理解本课程中大部分的基本观点，我只需阅读课本，做大多数的课后练习，并且（或者）上课认真听讲”，有37%的学员选择“同意”、25.9%选择“反对”;“具体的说，学习物理就是从课堂上或课本中给出的定律、原理和公式中获取知识”，21%的学员选择“同意”、42%的学员选择“反对”。

在相关性方面，31%的学员认为物理知识是零散的、互不联系的。例如，“做物理习题时，如果我的计算结果与我所期望的结果很不相同，我必须相信计算结果”，有21%的学员选择“同意”、有37 %的学员表示“反对”;“学习本课程的关键是能够记住所有需要知道的信息”，有17.3%的学员表示“同意”、有48%的学员表示“反对”。

在概念性方面，17%的学员认为学习的重点不是“加强相关观点和概念的理解”，他们把学习的重心放在 “记住并利用公式解题”。例如，“解题的关键是找出正确的公式”，32.1%的学员选择“同意”、34.6%的学员选择“反对”;“如果你能回忆起所读过的或给你展示过的东西，就说明你基本上理解了物理”，13.6%的学员选择“同意”、49.4%的学员选择“反对”。

在现实联系性方面，73%的学员认为物理知识与外部世界是广泛联系的并且是有用的。例如，“为理解物理，我常常把个人的生活经历与所分析的问题相联系”，63%的学员选择“同意”、7.4%的学员选择“反对”;“学习物理能帮助我理解日常生活中的情境”，72.8%的学员选择“同意”、1.2%的学员选择“反对”。

在数学联系性方面，53%的学员认为数学与物理关系密切，数学是表示物理现象的一种方便的形式。例如，“我花费大量的时间去搞清楚并理解课堂上或课本上给出的一些推导或证明”，38.3%的学员选择“同意”、23.5%的学员选择“反对”;“课堂上或课本中给出的公式的推导或证明对解题或学习本课程所需的技巧帮助不大”，8.6%的学员选择“同意”、74%的学员选择“反对”。

在努力性方面，54%的学员努力利用可获得的信息并尽力弄懂其中的含义。例如，“我花费大量的时间去搞清楚并理解课堂上或课本上给出的一些推导或证明”，38.3%的学员选择“同意”、23.5%的学员选择“反对”;“考试结果对提高我对课程内容的理解没有什么指导作用，我从考试中获得的所有信息就是考前的学习状况”，23.5%的学员选择“同意”、50.6%的学员选择“反对”。

我们将采用同伴教学法的45名学员学习观的调查结果与采用传统教学方法的90名学员学习观的调查结果做了对比，结果发现采用同伴教学法的45名学员的学习观更加成熟，调查结果见表 1。

通过同伴教学法，学员对物理基本概念、基本原理的理解明显加深，学习兴趣和学习动力明显增强，分析物理问题、解决物理问题的能力明显增强。2018-2019学年下学期期末考试，采用同伴教学法的45名学员大学物理的平均成绩比同层次其他学员高了10分左右。通过改革，学员的物理成绩明显提高、学习兴趣和学习动力明显增强，学员物理实践能力和创新能力明显提高。学员参加山东省大学生物理科技创新大赛获一等奖7项、二等奖10项、三等奖5项，山东科技馆展品创意和设计制作大赛获一等奖1项、二等奖4项，山东大学物理竞赛52名学员获一等奖、84名学员获二等奖、84名学员获三等奖。《开放环境下大学物理同伴教学法研究与实践》获2018年军队级教学成果三等奖，课题组成员利用同伴教学法讲授的大学物理课程获2018年海军课堂授课质量奖三等奖，课题组成员利用同伴教学法进行的教学设计发表在《中国教育技术装备》杂志。教学团队整体教学能力也得到有效提升，三年来团队成员共发表教学研究论文10篇，获得军队级教学成果一等奖、国家级教学成果二等奖、军队级教学成果三等奖、海军航空大学教育科研优秀成果一等奖各1项，参研海军重点课题2项、“十三五”规划课题1项、海军航空大学教育理论研究课题1项;团队成员获海军课堂授课质量奖三等奖1项、全国高等学校物理基础课程讲课比赛山东赛区二等奖1项、海军航空大学教学竞赛一等奖1项、三等奖1项以及全国职业院校微课大赛三等奖1項、优秀奖1项。1门MOOC课程、6门微课在军事职业教育平台上线，课程教学团队获海军“十三五”首批优秀课程教学创新团队建设立项，是学校首批获得立项的三个教学优秀团队之一。

目前我们正在实践的“大班同伴教学+小组学习+小班讨论+拓展研究”相结合的教学模式与美国海军军官学校“小班教学+小组学习+研讨”相结合教学模式的比较研究，“互联网+”时代大学物理教学方法和考核方式改革，加强开放性物理实验室和第二课堂物理俱乐部建设、培养学员的创新能力等内容。

参考文献：

[1]李云峰.学生学习力薄弱的原因分析及提升策略[J].教学与管理，2019（21）：78-81.

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

[3]陆芳，魏李婷.大数据背景下大学生学习状态研究的方法探析[J].黑龙江高教研究，2019（12）：143-148.

[4]王飞凌.走进西点军校[M].北京：中国青年出版社，2004.

[5]冷承槐.海军军官学校[M].北京：军事谊文出版社，2000.

作者简介：

李慧（1981-），女，山东烟台人，副教授，主要研究方向为凝聚态物理，物理教育。