例析同伴教學法在大學物理大班教學中的應用

黃丹+付靜+李丹

摘 要 以大學物理電磁學部分的一節教學為例，探索同伴教學法在大學物理大班課堂教學中的應用效果。結果顯示，同伴教學法能夠培養學生自主學習能力，激發學生學習興趣，加深學生對物理概念的理解，富有成效地增強大班課堂教學效果。

關鍵詞 同伴教學法；大學物理；教學互動系統；大班教學

中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）24-0118-03

Case Analysis on Application of Peer Instruction in College Phy-sics Teaching//HUANG Dan， FU Jing， LI Dan

Abstract In this paper， the main part of the University of Physics

Electromagnetic part of a specific example to explain the peer in-

struction in the university physics class teaching in the application

effect. The results show that peer education can cultivate students

ability of autonomous learning， stimulate students interest in lear-

ning， deepen their understanding of physical concepts， and improve the effectiveness of large class teaching.

Key words peer instruction； college physics； teaching interactive system； large class teaching

1 引言

大學物理是理工科專業必修的一門重要的基礎課程，同時，物理學的思維方法對培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生的科學素養，激發學生的探索精神和創新精神，起著至關重要的作用。如今，我國大多數高校的大學物理課程仍然采用教師講授為主的傳統教學方式，其特點就是教師通過講授的方法，將教材或者教案的內容直接呈現給學生，存在教學方法單一、教學評價片面、學生課堂參與度較低等問題，使得學生學習不主動，學習興趣不高，物理概念掌握不牢靠，從而養成不積極思考的陋習。況且我國大部分高校的基礎課程都采用大班教學的方式，課堂人數少則七八十，多則上百人。由于上課人數較多，傳統課堂上普遍存在“教師講，前排聽，中間玩，后排睡，邊邊角角學不會”等情況。

為了解決這些問題，充分保證課堂教學效果，要求教師尋求一種新的教學方法來指導大班課堂教學，以適應21世紀人才培養的需要，使大學物理大班教學具有新的活力。在眾多教學方法中，同伴教學法在大班課堂教學中具有明顯的優勢。

同伴教學法是由美國哈佛大學教授埃里克·馬祖爾（Eric Mazur）在1991年提出的一種適合大班課堂教學的交互式教學方法。該方法堅持以學生為主體、教師為主導的教學理念，使用專門設計的用于揭示學生錯誤概念和引導學生深入探究的概念測試題，并借助教學互動系統，學生將測試題答案傳遞給教師，之后教師組織學生進行同伴間討論；利于這一過程引導學生參與大班課堂教學，討論后要求學生再次給出個人答案，教師根據討論后給出的答案正確率來確定課程步伐、組織課堂教學。這種教學模式可以在大班課堂上營造出一個師生互動、生生互動的教學環境[1]。國內外多所院校的教學實踐也證實，同伴教學法能夠培養學生自主學習和合作學習的能力，激發學生學習興趣，取得良好的教學效果[2-3]。

吉林建筑大學城建學院物理教研室自2014年9月開始準備引入同伴教學法，在學院的支持下，購置教學互動系統，包括答題器（100個）、接收器（1個）、相應的計算機終端軟件，并于2015年3月開始在大學物理基礎課程中進行同伴教學法的教學實踐研究。本文主要選取大學物理中電磁學部分的一節為例，進行具體講解，分析同伴教學法在大學物理大班教學中的實施效果，探討這種教學方法對大班課堂教學是否有效。

2 同伴教學法教學實例

試驗選取2014級計算機專業的大學物理課程進行同伴教學實踐研究，學生人數共84人，按學號分為21組，每組四人，分組后各小組的座位和成員基本不變；之后根據學號順序將學生編號，該編號與學生在課堂中使用的投票器的編號一致，以便于與課堂教學應答系統配套使用。下面以電磁學中“法拉第電磁感應定律”一節為例，具體說明同伴教學法的使用過程。

課前準備階段 同伴教學法要求學生在上課之前進行預習，同時要求教師在課前梳理授課內容，準確掌握各知識點間的邏輯關系，將課程內容分成幾個部分，每個部分圍繞一個物理核心概念進行設計，并準備每節課學生需要做的課前閱讀測試題和概念測試題[4]。本節課內容分為兩個部分：一是法拉第電磁感應定律；二是楞次定律。

授課階段 在正式授課前要求學生獨立完成2～3個與本節課內容有關的閱讀測驗題，以檢測學生的課前預習情況。根據學生的預習情況，教師先對知識點進行簡短講解，每講解完一個知識點之后，給學生展示一個或幾個概念測試題來檢測學生對該知識點的掌握程度。概念測試題可以是選擇題或是判斷題。學生首先進行獨立思考并通過課堂表決器（Clicker）給出答案，由Evote課堂互動系統（該系統可以顯示每個學生的答題情況）統計答案。如果80%的學生選擇了正確的答案，那么教師就可以對該題進行簡單講述后，直接進入下一個知識點的講解；如果答題正確率低于80%，就要求學生進行兩分鐘的組內討論，討論后再次給出個人答案。系統可以對比討論前后兩次的選擇情況，教師根據學生討論前后的答題情況及時調整課程進度。endprint

下面是針對本節課的知識點設置的概念測試題，以測試學生對概念的掌握程度。

【測試題1】一圓形導線圈在勻強磁場中作下列運動時，哪種情況會產生感應電流（ ）

A.沿垂直磁場方向平移

B.以直徑為軸轉動，軸跟磁場垂直

C.沿平行磁場方向平移

D.以直徑為軸轉動，軸跟磁場平行

該題選自《大學物理習題冊》，正確答案是B選項，主要考查學生對法拉第電磁感應定律的理解：只要回路中的磁通量發生變化，回路中就會產生感應電流。表1是該題討論前后學生的選擇情況，由數據可以看出，討論前有51.19%的學生選擇了正確答案。由于正確率低于80%，因此安排學生進行小組討論，而討論后答題正確率上升到64.29%，說明經過同伴之間討論，正確率有所上升。此外，討論前共有22.62%的學生選擇了A和C選項，說明有一部分學生對概念的理解還存在問題；而討論后選項A和C的選擇人數為0，說明通過小組討論，這些學生對概念有了更深刻的理解。然而錯誤選項D在討論后的比例有所上升，這說明了同伴討論也可能使部分學生陷入誤區。

根據學生的答題情況，教師就可以更有針對性地對測試題進行講解，這也是同伴教學法的一個好處。由于此題在討論后正確率也低于80%，因此，針對法拉第電磁感應定律，又設置第二道概念測試題。

【測試題2】尺寸相同的鐵環與銅環在所包圍的面積中通以相同變化率的磁通量，則環中：

A.感應電動勢相同，感應電流相同

B.感應電動勢不同，感應電流不同

C.感應電動勢相同，感應電流不同

D.感應電動勢不同，感應電流相同

該題依然是考查學生對法拉第電磁感應定律的理解，正確答案是C選項。首先給學生兩分鐘時間獨立思考，然后用答題器進行選擇，由課堂互動系統統計結果。結果顯示：A選項4.76%，B選項7.15%，C選項88.19%，D選項0%。根據選擇結果可以看出，大部分學生選擇了正確的答案，說明他們對此概念有了更深刻的理解。因此，教師只需對此題進行簡單講解，就可以直接進行下一個知識點的學習。

【測試題3】一長直導線內有一穩定電流I。一矩形導線圈置于和導線相同的平面內，并且有兩邊平行于導線，兩邊垂直。如圖1所示，假設將導線圈推向導線，那么，矩形線圈中感應電流I的方向是：

A.順時針 B.逆時針 C.條件不足，無法判斷

該題選自馬祖爾（Mazur）教授的《同伴教學法：大學物理教學指南》[5]中的概念測試題，主要考查學生對楞次定律的理解。楞次定律表明：閉合回路中感應電流的方向，總是使它所激發的磁場來阻礙或反抗引起感應電流的磁通量的變化。本題正確答案是B選項。從表2可以看出，討論前后正確率由53.57%上升到90.47%，有明顯提升。這說明經過小組討論，之前不能很好理解這一概念的學生在討論中學習并掌握了這一概念。

3 教學效果總結

通過一學期的教學實踐可以看出，同伴教學法對大班課堂教學確實有效，下面分為三點進行具體說明。

同伴教學法使得學生對物理概念的理解更加深刻 通過以上同伴教學實例數據可以看出，小組討論后，學生的答題正確率有了明顯提高。同時從整個學期的同伴教學法試驗來看，大部分概念測試題經過同伴討論后，正確率都有大幅度提升，說明同伴討論使得學生對物理概念理解得更加深刻。即使有個別問題在討論后正確率有所下降，但是討論過程也是很有價值的，這些錯誤問題通常是學生學習的盲點，這樣就可以使教師更有針對性地組織教學。在教師講解此概念時，沒有得到正確結果的學生會更加全神貫注地聽講，從而對這些物理概念掌握得更牢固。

同伴教學法明顯提高了大班課堂學生的參與度 學生學習的積極性和課堂參與度是學生高效學習的重要環節。在傳統大班課堂中，由于上課人數較多，學生上課說話、睡覺、玩手機等現象普遍存在，課堂中學生參與度偏低。然而在使用同伴教學的大班課堂中，大部分學生能做到認真聽課，積極參與同伴討論。通過課堂互動系統對學生的答題統計顯示：有95%以上的學生參與了課堂答題（本節課學生的投票參與度為100%）。與傳統教學相比，同伴教學法結合計算機投票系統，為大班課堂提供了有效的課堂互動教學模式，激發了學生學習的興趣，有效提高了大班課堂學生的參與度。

同伴教學法有效地提高了大班課堂的教學效率 同伴教學法在大班課堂教學中融入了小組討論環節，不僅使學生積極有效地理解他們所學的知識，而且教師也可以利用學生的討論時間，整理思路，確定課程步伐。同時，通過聆聽學生的討論，教師還可以知道他們是如何得到錯誤答案的，從而對大班課堂更有針對性地組織教學。對于討論后正確率大于80%的概念測試題，教師只需要對此概念進行一兩分鐘的講解總結，就可以直接進行下一概念的學習，這樣可以在學生都會的問題上節省課堂時間，在不理解的問題上多花一些時間，從而提高大班課堂教學效率。

4 教學反思與展望

本學期同伴教學法在大學物理大班教學中的應用結果顯示，同伴教學法對大班課堂教學具有明顯的促進作用，學生學習的積極性有了顯著提高；同時，學生在獨立思考和同伴討論過程中，培養了自學能力和合作交流的能力。然而在同伴教學實踐過程中也存在一些問題，如學生課前預習不充分，概念測試題資源較少，課堂討論時間不好把握等。這些問題需要教師在接下來的研究中不斷地反思與改進。

目前，同伴教學法在我國大學物理大班教學中的應用還處于摸索階段，還需要大量教師參與進來，讓同伴教學法在其他學科得以應用和拓展，以促進我國教育事業的發展。

參考文獻

[1]張萍，Mazur E. Peer-Instruction：哈佛大學物理課程教學新方法[J].中國大學教學，2010（8）：69-71.

[2]付靜，李丹，黃丹.大學物理課上應用同伴教學法的教學效果研究[J].中國教育技術裝備，2016（19）：75-77.

[3]張萍，劉宇星.同伴教學法在大學物理課程中的應用[J].物理與工程，2012，22（1）：41-43.

[4]門路，王祖源，何博.大學物理MOOC教學研究與實踐[J].中國大學教學，2015（1）：49-52.

[5]Mazur E.同伴教學法：大學物理教學指南[M].朱敏，陳險峰，譯.北京：機械工業出版社，2011.endprint