大學物理課程中Peer—Instruction 教學方法初探

來嫻靜

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）05-002-01

一、PI 教學方法概述

現代教育強調學生是學習的主體，不是被動的知識接受者，而教師的角色是善用教學策略以營造教學情境，能培養學生溝通、討論、思考問題、解決問題等能力，幫助學生主動建構知識。傳統物理教學的問題在于老師僅僅是陳述教科書上的物理概念和知識，學生通常只是記憶一些解題的公式和枯燥乏味的物理定律，這種教學方式無法提高學生的學習興趣，更無法讓學生真正理解物理概念。而且，大班教學最常用的教學方法是講授法，學生只是被動地聽，很少能夠有機會積極參與課堂教學。為了提高學生學習興趣，持續其上課的專注力，實時掌握學生對授課內容的理解情況，并及時糾正學生的錯誤想法，越來越多的老師開始采用以學習者為中心、強調互動、強調自主學習的教學模式。然而，大班物理教學中，要實現上述的目標，實施上有著相當大的困難。

同伴教學（Peer Instruction，簡稱“PI”）等以物理概念教學為主、溝通課堂內外、強化課堂互動的創新交互式教學模式的提出，可以有效地解決大班教學的困難。PI講授大學物理課程，要求學生課前自學掌握課程基本知識，上課時老師不再按部就班地講授全部課程內容，而是圍繞課程的核心概念設計一些概念測試題，讓學生基于這些問題進行小組討論，加深對物理概念的理解，教師基于學生自學和相互討論后達到的學習水平，確定課程教學內容，只講重點、難點和關鍵點，幫助學生完善物理知識結構。

學生在系統學習物理概念之前，頭腦中已經存在了一些來自于生活經驗的對物理現象的一般認識，這就是前概念由于這些前概念通常不同于科學概念，也被稱為錯誤概念，學生處于不同學習階段的概念水平不同，其錯誤表現也不同，這些錯誤一方面源于生活經驗，另一方面來源于前期課程的學習.錯誤概念廣泛存在于學生頭腦中，并會嚴重影響學生對物理概念的學習，所以研究學生的錯誤概念對有效教學、提高教學質量有重要意義。為了設計出好的概念測試題引發學生討論，為了瞄準學生學習困難高效地講授課程，教師必須了解學生中存在哪些錯誤概念，因此，使用PI教學法要求我們研究學生的物理錯誤概念。同時，PI教學方法要求學生在課堂上基于概念測試題進行小組討論，口頭交流可以使學生的錯誤概念外顯，為教師提供研究學生錯誤概念的機會。

概念測試實施進程為：在簡短的內容介紹后，教學主體從老師轉移到學生，以概念測試的形式進行。學生思考1-2分鐘后，給出自己的答案。如果有適當比例的學生回答正確，老師會要求學生和相鄰的同學討論自己的答案。學生以小組（兩人或多人一組）討論的形式，積極尋找、分析自己的答案與他人答案的不同之處。此時，教師在教室來回巡視，鼓勵學生多討論，并指導學生深入思考。幾分鐘后，學生再次回答剛才的概念測試題目，然后老師作正確的解釋。下一步，老師可以實施其他相關的概念測試，或者轉移到下一個學習主題。

以偏振課堂為例，在偏振課堂上的第一個概念測試題：面對入射光旋轉偏振片時，若透過光強改變，且有消光現象，則入射光為線偏振光。此題是考查學生對偏振光這一概念的了解情況，提問回答發現有大部分的學生能正確回答該問題，表明學生對偏振光包括線偏振光、橢圓偏振光、自然光的概念有較好的掌握。老師在給出簡短的解釋后，迅速進入下一個問題：一束光強為I0的自然光垂直穿過兩個偏振片，且此兩偏振片的偏振化方向成30角，若不考慮偏振片的反射和吸收，則求出穿過兩個偏振片后的光強I。第二概念測試題是光偏振中的馬呂斯定律，旨在幫助學生掌握此定律的定律中各參量的定義及應用。討論前，大約有40%的學生能正確回答這兩個問題，而60%的學生在討論后能回答正確。為了幫助學生更好地理解定律的理解，教師要多花一些時間解釋自然光線偏振化的概念，列舉一些例子來增進學生對此定律的理解。

二、PI 教學方法的教育意義

PI 的教育價值在于強調自主學習和合作探究，通過概念建構取代純粹記憶。通過概念測試后的討論，學生向小組成員以具體語言解釋、說服或推理出答案， 并經由這個過程反思自己對概念的掌握程度，及時有效地糾正自己的錯誤理解。更重要的是，學習成為了一個必須全心參與并與自己切身相關的進程，也因此，學習變得更有意義及有趣。在教學過程中，巡回地觀察、聆聽學生的討論，科學有效地提供協助。互動教學中，老師由“知識的傳授者”轉變為“能力的引發者”，在教學中扮演學生能力培養與學習引導的角色；學生也不再是知識的被動接受者，由“被動學習”轉變為“主動學習”、“自主學習”，實現“以學生為主體”的教學理念。

另外，概念測試題可以在課堂上制造很好的認知沖突，產生互動的效果。實踐表明，充分挖掘和應用學生的錯誤概念，有助于老師采用更合適的教學策略來進行“概念轉變”。當老師能不因學生的錯誤概念責罰學生，而是去傾聽學生的觀點、反思自己的教學模式時，反倒可以改進自己的教學，實現“教學相長”。

物理錯誤概念廣泛地存在于學生中，這些錯誤概念的存在造成新課程學習的障礙，大學生的錯誤概念多源于他們之前的學習經驗。加強學生間的合作學習是轉變學生錯誤概念、構建科學概念的最有效的方法，使用PI教學方法講授大學物理課程，通過學生之間的相互討論可以促使他們產生更多的新思想、新方法、更高層次的推理及更好的知識遷移，從而獲得對物理概念更深刻的理解。