大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法實施效果的實證分析研究

李慧 曲亮生 吳世永 周鳴宇

【摘要】開放環(huán)境下同伴教學(xué)法（Peer Instruction）是以課堂同伴教學(xué)為核心的一種互動教學(xué)模式，由美國哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用物理學(xué)院的Eric Mazur教授于上世紀(jì)九十年代創(chuàng)立。主要由課前預(yù)習(xí)、課上同伴教學(xué)、課后小組學(xué)習(xí)、小班討論和拓展自主研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐活動等五個有機銜接和相互促進的環(huán)節(jié)組成。這種簡單易行的課堂互動教學(xué)模式為沉悶的大學(xué)物理課堂教學(xué)帶來了一縷清風(fēng)。本文通過學(xué)習(xí)觀調(diào)查問卷對大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法的實施效果進行實證分析。

【關(guān)鍵詞】同伴教學(xué)法 ?學(xué)習(xí)觀 ?大學(xué)物理

【基金項目】教改項目：多學(xué)科交叉融合的工程人才培養(yǎng)模式探索和實踐（201901256002）。

【中圖分類號】O4-4;G434 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）48-0118-02

哈佛大學(xué)的同伴教學(xué)法研究在十年間先后三次獲得美國國家科學(xué)基金（National Science Foundation）的支持，相關(guān)研究文章發(fā)表在著名科學(xué)刊物SCIENCE上。2010年底，Eric Mazur教授親自到北京現(xiàn)場展示了同伴教學(xué)法，引起了我國高校大學(xué)物理教師的極大興趣。2013年，北京師范大學(xué)張萍教授的相關(guān)研究文章發(fā)表在國際頂尖物理學(xué)雜志Physics Review上。如今，這一教學(xué)法在世界各地引起了廣泛響應(yīng)，并成功推廣到世界許多國家和地區(qū)的大、中、小學(xué)的生物、化學(xué)等不同課程中。我國已經(jīng)有北京師范大學(xué)、同濟大學(xué)、中山大學(xué)、華中師范大學(xué)等高校實踐這種教學(xué)方法。

筆者所在學(xué)校（海軍航空大學(xué)）2018年共招收艦載機飛行學(xué)員135名，大學(xué)物理教學(xué)團隊對其中的45名學(xué)員大學(xué)物理課程實行同伴教學(xué)法，90名學(xué)員采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)團隊成員利用學(xué)習(xí)觀調(diào)查問卷對全體艦載機飛行學(xué)員進行測試，對開放環(huán)境下大學(xué)物理課程同伴教學(xué)法的實施效果進行實證分析。

學(xué)習(xí)觀是學(xué)員個體對知識和學(xué)習(xí)的一套認識論信念系統(tǒng)，它涉及對知識的性質(zhì)、學(xué)習(xí)性質(zhì)與學(xué)習(xí)過程等維度的直覺認識。不同的學(xué)習(xí)觀會導(dǎo)致不同的學(xué)習(xí)策略，從而產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果。

我們以大學(xué)物理為例，采用國際著名物理教育專家美國馬里蘭大學(xué)的Redish教授精心設(shè)計的調(diào)查問卷。該調(diào)查問卷由34個題目組成，分別從六個不同的側(cè)面探察學(xué)員的物理學(xué)習(xí)觀：1.自主性：探察學(xué)員對學(xué)習(xí)的態(tài)度，是主動建構(gòu)對知識的理解還是不加評價地相信權(quán)威資料（教員、課本等）。2.相關(guān)性：探察學(xué)員對物理知識結(jié)構(gòu)的看法，認為物理知識是統(tǒng)一的、相互聯(lián)系的，還是零散的、互不聯(lián)系的。3.概念性：探察學(xué)員學(xué)習(xí)的重點是加強理解相關(guān)的觀點和概念，以及記住并利用公式解題。4.現(xiàn)實聯(lián)系性：探察學(xué)生對物理知識與現(xiàn)實世界聯(lián)系的看法，認為物理知識與外部世界是廣泛聯(lián)系的并且是有用的，還是認為物理知識與現(xiàn)實世界沒有多少聯(lián)系。5.數(shù)學(xué)聯(lián)系性：探察學(xué)員對物理與數(shù)學(xué)關(guān)系的看法，認為數(shù)學(xué)是表示物理現(xiàn)象的一種方便的形式，還是認為數(shù)學(xué)與物理關(guān)系不大。6.努力性：探察學(xué)員是努力利用可獲得的信息并盡力弄懂其中的含義，還是不能夠有效地利用可獲得的信息。

該調(diào)查問卷通過測試一些看似無關(guān)的問題，反映出學(xué)員真實的學(xué)習(xí)觀。例如，探測學(xué)員內(nèi)心對物理知識與數(shù)學(xué)知識關(guān)系的真實看法，不是直接問：“你認為‘?dāng)?shù)學(xué)是物理現(xiàn)象的一種方便的表示形式，還是認為‘?dāng)?shù)學(xué)與物理關(guān)系不大”？而是讓學(xué)員憑直覺對以下5個問題作出肯定或否定回答，然后進行統(tǒng)計概括而成。這些題目分散在整個問卷之中。1.從公式的推導(dǎo)或證明中，我能得到的所有信息是：公式的獲得是有效的，可以用來解題。2.我花費大量的時間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明。3.在本課程中，我不期望對公式能有一種直觀的理解，而只是接受它們。4.課堂上或課本中給出的公式的推導(dǎo)或證明對解題或?qū)W習(xí)本課程所需的技巧幫助不大。5.在考試中，如果我記不起解某個習(xí)題所需的公式，對該題我就無能為力。（作弊除外）

調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)員的學(xué)習(xí)觀中有的維度比較成熟，有的維度則不太成熟。

在自主性方面，24%的學(xué)員認為，知識是絕對的，不是對的就是錯的，權(quán)威知道真理并可以傳遞給學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)就是不加評價地相信權(quán)威資料。例如，“為了理解本課程中大部分的基本觀點，我只需閱讀課本，做大多數(shù)的課后練習(xí)，并且（或者）上課認真聽講”，有37%的學(xué)員選擇“同意”、25.9%選擇“反對”;“具體的說，學(xué)習(xí)物理就是從課堂上或課本中給出的定律、原理和公式中獲取知識”，21%的學(xué)員選擇“同意”、42%的學(xué)員選擇“反對”。

在相關(guān)性方面，31%的學(xué)員認為物理知識是零散的、互不聯(lián)系的。例如，“做物理習(xí)題時，如果我的計算結(jié)果與我所期望的結(jié)果很不相同，我必須相信計算結(jié)果”，有21%的學(xué)員選擇“同意”、有37 %的學(xué)員表示“反對”;“學(xué)習(xí)本課程的關(guān)鍵是能夠記住所有需要知道的信息”，有17.3%的學(xué)員表示“同意”、有48%的學(xué)員表示“反對”。

在概念性方面，17%的學(xué)員認為學(xué)習(xí)的重點不是“加強相關(guān)觀點和概念的理解”，他們把學(xué)習(xí)的重心放在 “記住并利用公式解題”。例如，“解題的關(guān)鍵是找出正確的公式”，32.1%的學(xué)員選擇“同意”、34.6%的學(xué)員選擇“反對”;“如果你能回憶起所讀過的或給你展示過的東西，就說明你基本上理解了物理”，13.6%的學(xué)員選擇“同意”、49.4%的學(xué)員選擇“反對”。

在現(xiàn)實聯(lián)系性方面，73%的學(xué)員認為物理知識與外部世界是廣泛聯(lián)系的并且是有用的。例如，“為理解物理，我常常把個人的生活經(jīng)歷與所分析的問題相聯(lián)系”，63%的學(xué)員選擇“同意”、7.4%的學(xué)員選擇“反對”;“學(xué)習(xí)物理能幫助我理解日常生活中的情境”，72.8%的學(xué)員選擇“同意”、1.2%的學(xué)員選擇“反對”。

在數(shù)學(xué)聯(lián)系性方面，53%的學(xué)員認為數(shù)學(xué)與物理關(guān)系密切，數(shù)學(xué)是表示物理現(xiàn)象的一種方便的形式。例如，“我花費大量的時間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明”，38.3%的學(xué)員選擇“同意”、23.5%的學(xué)員選擇“反對”;“課堂上或課本中給出的公式的推導(dǎo)或證明對解題或?qū)W習(xí)本課程所需的技巧幫助不大”，8.6%的學(xué)員選擇“同意”、74%的學(xué)員選擇“反對”。

在努力性方面，54%的學(xué)員努力利用可獲得的信息并盡力弄懂其中的含義。例如，“我花費大量的時間去搞清楚并理解課堂上或課本上給出的一些推導(dǎo)或證明”，38.3%的學(xué)員選擇“同意”、23.5%的學(xué)員選擇“反對”;“考試結(jié)果對提高我對課程內(nèi)容的理解沒有什么指導(dǎo)作用，我從考試中獲得的所有信息就是考前的學(xué)習(xí)狀況”，23.5%的學(xué)員選擇“同意”、50.6%的學(xué)員選擇“反對”。

我們將采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員學(xué)習(xí)觀的調(diào)查結(jié)果與采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的90名學(xué)員學(xué)習(xí)觀的調(diào)查結(jié)果做了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員的學(xué)習(xí)觀更加成熟，調(diào)查結(jié)果見表 1。

通過同伴教學(xué)法，學(xué)員對物理基本概念、基本原理的理解明顯加深，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力明顯增強，分析物理問題、解決物理問題的能力明顯增強。2018-2019學(xué)年下學(xué)期期末考試，采用同伴教學(xué)法的45名學(xué)員大學(xué)物理的平均成績比同層次其他學(xué)員高了10分左右。通過改革，學(xué)員的物理成績明顯提高、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力明顯增強，學(xué)員物理實踐能力和創(chuàng)新能力明顯提高。學(xué)員參加山東省大學(xué)生物理科技創(chuàng)新大賽獲一等獎7項、二等獎10項、三等獎5項，山東科技館展品創(chuàng)意和設(shè)計制作大賽獲一等獎1項、二等獎4項，山東大學(xué)物理競賽52名學(xué)員獲一等獎、84名學(xué)員獲二等獎、84名學(xué)員獲三等獎。《開放環(huán)境下大學(xué)物理同伴教學(xué)法研究與實踐》獲2018年軍隊級教學(xué)成果三等獎，課題組成員利用同伴教學(xué)法講授的大學(xué)物理課程獲2018年海軍課堂授課質(zhì)量獎三等獎，課題組成員利用同伴教學(xué)法進行的教學(xué)設(shè)計發(fā)表在《中國教育技術(shù)裝備》雜志。教學(xué)團隊整體教學(xué)能力也得到有效提升，三年來團隊成員共發(fā)表教學(xué)研究論文10篇，獲得軍隊級教學(xué)成果一等獎、國家級教學(xué)成果二等獎、軍隊級教學(xué)成果三等獎、海軍航空大學(xué)教育科研優(yōu)秀成果一等獎各1項，參研海軍重點課題2項、“十三五”規(guī)劃課題1項、海軍航空大學(xué)教育理論研究課題1項;團隊成員獲海軍課堂授課質(zhì)量獎三等獎1項、全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程講課比賽山東賽區(qū)二等獎1項、海軍航空大學(xué)教學(xué)競賽一等獎1項、三等獎1項以及全國職業(yè)院校微課大賽三等獎1項、優(yōu)秀獎1項。1門MOOC課程、6門微課在軍事職業(yè)教育平臺上線，課程教學(xué)團隊獲海軍“十三五”首批優(yōu)秀課程教學(xué)創(chuàng)新團隊建設(shè)立項，是學(xué)校首批獲得立項的三個教學(xué)優(yōu)秀團隊之一。

目前我們正在實踐的“大班同伴教學(xué)+小組學(xué)習(xí)+小班討論+拓展研究”相結(jié)合的教學(xué)模式與美國海軍軍官學(xué)校“小班教學(xué)+小組學(xué)習(xí)+研討”相結(jié)合教學(xué)模式的比較研究，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代大學(xué)物理教學(xué)方法和考核方式改革，加強開放性物理實驗室和第二課堂物理俱樂部建設(shè)、培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力等內(nèi)容。

參考文獻：

[1]李云峰.學(xué)生學(xué)習(xí)力薄弱的原因分析及提升策略[J].教學(xué)與管理，2019（21）：78-81.

[2]Eric Mazur.同伴教學(xué)法——大學(xué)物理教學(xué)指南[M].浙江：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]陸芳，魏李婷.大數(shù)據(jù)背景下大學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)研究的方法探析[J].黑龍江高教研究，2019（12）：143-148.

[4]王飛凌.走進西點軍校[M].北京：中國青年出版社，2004.

[5]冷承槐.海軍軍官學(xué)校[M].北京：軍事誼文出版社，2000.

作者簡介：

李慧（1981-），女，山東煙臺人，副教授，主要研究方向為凝聚態(tài)物理，物理教育。