同伴教学法在物理课堂的初步应用研究

倪建平+周晴+陶丽兰+彭志国+黄致新

摘 要：国外的研究表明，同伴教学法对学生理解物理概念有明显的促进作用。我们主要对这种教学方法的某些具体环节进行了优化，并就同伴教学法对课堂中师生行为的影响进行了研究。研究表明：同伴之间的相互说服和交互式的应答系统明显提高了学生的课堂活跃程度。

关键词：同伴教学法；行为分析；物理教学；合作学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0019-3

同伴教学法（Peer Instruction，以下简称PI）是哈佛大学Eric Mazur教授创立的一种基于同伴交流的教学方式。其研究表明，PI教学法相比于传统的讲授式课堂，明显增强了学生对于物理概念的影响。我们基于该方法，设计了一系列用于揭示学生概念错误和引导学生深入探究的概念测试题，并借助计算机应答投票系统Clicker，在华中师范大学物理学课堂进行了尝试和研究。

1 PI课堂

PI要求学生课前预习，教师会根据教学内容设计相应的预习题用来检测学生的预习情况，并根据预习情况的反馈对课堂教学做出相应的调整。课堂上，教师并不会就某一个概念花费很长的时间进行讲解，而是根据教学内容将一节课分成几个教学单元，每一个教学单元围绕一个重要的物理概念进行设计。教师对某一个重要概念进行讲解之后，会给出一个专门设计的概念测试题Q1（Concept Test）。学生通过投影设备得到问题后，首先需要自主思考和答题，并通过应答器“Clicker”将答案传送给教师的计算机。学生在指定时间内答题结束后，计算机汇总答题情况并通过矩形图表将结果进行及时反馈。若正确率在40%-75%，教师会让各个小组进行讨论，小组成员可以相互说服，并在规定时间内再次就同一问题进行投票。通常情况下，教师会准备另一个测试题Q2再次检测学生对同一概念的理解。

1.1 PI课堂分组和PI教学展开

我们进行PI教学研究的对象是华中师范大学2012级生化及物化专业的交叉试验班，全班共计57人。我们按学号将其按4人一组，分组后将学生按学号顺序进行编号，从301编号至357。该编号与每个学生课堂使用的投票设备的编号相对应，便于与应答系统Clicker配套使用。各小组座位和成员分组后基本确定不变。

按照PI的步骤我们展开了教学，并对其中的某些具体环节进行了优化，具体如下：

1. PI讨论分组优化

我们发现按照传统的分组方式面临的问题是：部分积极性特别高的学生被分配在教室的后面，出现消极心理；有时小组4个成员中性别比例不协调，只有一个男生的小组，性格内向的男生更容易被孤立，课堂参与率下降；若小组成员的基础都比较差，由于没有成绩好的成员，课堂讨论时积极性相对较差。

为了解决以上问题，我们在征求了部分同学的建议之后，对分组方式进行了调整：（1）保留原有的分组和编号方式，将原来每一小组编号靠前的学生定为组长，组长只是负责小组成员Clicker设备的分发和收集；（2）每个学生每一次上课都可以选择不同的组员和座位。这样做实质上相当于取消分组，让学生的学习具有选择性，也更加自由。

2.课前预习题设计优化

由于PI课堂教学主要基于学生的活动，课堂上教师授课的时间受到了较大程度的限制，为了完成教学计划，这就需要学生进行课堂预习。原来的预习题主要设计为选择的形式，但这种形式的试题不能直观的反应学生的预习情况。为了方便教师有针对性的设计课堂概念测试题，我们将预习题设计成简单的思考题或问答题的形式。这样的试题难度较低，但包含一定的综合性，既可以检验学生的预习情况，也可以帮助学生整体把握和理解课堂的学习内容。

3.课堂习题设计优化

为了减轻学生答题时的压力，上课答题情况的数据只做反馈，成绩的好坏并不计入学生的平时成绩中。同时，为了提高课堂参与率，调动学生课堂学习与思考的积极性，我们提前告诉学生课堂练习的试题部分会被纳入到期末试题库中。

原始的试题选项设置为A、B、C、D四个正误选项。在后来的调查中我们发现，部分学生并不能在四个选项中找到与自己答案相符合的选项，而教师又要求每个人都要在规定时间内传送答案，这就造成学生投票数据的不可靠性，也导致教师不能正确把握答题情况。基于这种情况，我们设计了选项“E.不确定”。由于学生课堂答题情况并不计分，对于无法确定的答案，学生可以放心地选择选项“E.不确定”，这样教师收集到的数据将更加准确。

1.2 PI教学数据分析与结论

在PI教学法的实际课堂教学中，我们发现在经过同伴讨论后，学生对问题的理解确实有大幅度的提升。对于同一概念测试题，学生在讨论前的答题正确率平均值为56%，而经过小组讨论后答题正确率的平均值可以上升到78.79%。统计数据表明，当讨论前的正确率在50%左右时，讨论之后的正确率通常上升是最大的。

由图表1的数据我们可以看出，1.92%的学生在讨论前不确定选项，选择了“E.不确定”。讨论后，E选项选择人数为0。这说明，这一部分同学在讨论后开始有了新的理解。同时，由数据我们可以得到，讨论前34.62%的学生选择B选项，而正确选项为D，说明有很大一部分学生对概念的理解存在问题。而讨论后，B选项的选择人数为0，说明讨论改变了他们对概念的理解。然而，错误选项C讨论前比率为13.46%，讨论后为28.57%。这也说明，讨论过程中，同伴的说服也有可能使部分同学陷入误区，加深对错误概念的理解。这个时候教师根据答题情况进行讲解，将更加有针对性，这也是PI教学与Clicker配合使用的一个好处。

图表2反映的是我们选编的一道用于检测等厚干涉这个概念的测试题，正确答案是D。讨论之前，选项A、B、C、E均有学生选择，选择比例分别为5.42%、8.93%、28.57%、3.51%。我们发现错误率最高的选项为C。可见在讨论之前，部分学生对牛顿环半径的概念模糊不清，单纯地认为，距离变小，牛顿环半径也变小，牛顿环就向中心收缩。但讨论后，学生正确率由53.57%升至98.25%，正确率有明显升高。可以看出，经过同伴讨论之后，之前并不能很好理解这一概念的学生能够在讨论中学习掌握这一概念。

2 PI对课堂中师生的影响

课堂上师生的行为能有利的说明一种教学方法的成效。为了分析PI课堂上教师与学生的行为，我们采用了弗兰德斯互动分析法（简称FIAS），用来记录和分析课堂中师生语言互动过程及影响。

我们把课堂上的师生语言行为分为教师语言、学生语言和安静或混乱（无效语言活动）三类共九种情况，分别用编码1—9表示（见表1）。

我们将得到的数据录入FIAS迁移矩阵，依据矩阵中各种课堂语言次数之间的关系以及它们在迁移矩阵中的分布可以对课堂教学状况做出分析。数据表明， 在PI课堂中，学生的行为占据课堂的主要部分，其行为比率为52.90%，高于教师的行为比率43.69%。因此，PI课堂中，学生的参与率和积极性都得到了较大的提高。

3 结 语

同伴教学法鼓励学生之间的相互学习，这对于中国的学生是难能可贵的。通过相互之间的交流、讨论与说服，学生加强了自我表达、叙述和快速思维应变的能力。

学生的积极性和课堂参与度是学生高效学习的重要环节，同伴教学课堂将传统的教师讲授为主转变为学生的讨论、交流为主，突出了学生的自主学习和合作式学习，将学生在传统课堂中“听课”的被动角色转变为同伴之间相互“讲课”的主动角色。

参考文献：

[1]张萍.Eric Mazur. 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.

[2]Eric Mazur. Farewell， lecture[J].Science，2009，（2）：50.

[3]M.K. Smith， W.B. Wood， W.K. Adams， C. Wieman， J.K. Knight， N. Guild， T.T. Su. Why peer discussion improves student performance on in-class concept questions[J]. Science，2009，（2）：122.

[4]Nathaniel Lasry， Eric Mazur， Jessica Watkins. Peer instruction：from Harvard to the two-year college[J]. Am. J. Phys，2008，（11）：1066.

[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

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

（栏目编辑 刘 荣）

2 PI对课堂中师生的影响

课堂上师生的行为能有利的说明一种教学方法的成效。为了分析PI课堂上教师与学生的行为，我们采用了弗兰德斯互动分析法（简称FIAS），用来记录和分析课堂中师生语言互动过程及影响。

我们把课堂上的师生语言行为分为教师语言、学生语言和安静或混乱（无效语言活动）三类共九种情况，分别用编码1—9表示（见表1）。

我们将得到的数据录入FIAS迁移矩阵，依据矩阵中各种课堂语言次数之间的关系以及它们在迁移矩阵中的分布可以对课堂教学状况做出分析。数据表明， 在PI课堂中，学生的行为占据课堂的主要部分，其行为比率为52.90%，高于教师的行为比率43.69%。因此，PI课堂中，学生的参与率和积极性都得到了较大的提高。

3 结 语

同伴教学法鼓励学生之间的相互学习，这对于中国的学生是难能可贵的。通过相互之间的交流、讨论与说服，学生加强了自我表达、叙述和快速思维应变的能力。

学生的积极性和课堂参与度是学生高效学习的重要环节，同伴教学课堂将传统的教师讲授为主转变为学生的讨论、交流为主，突出了学生的自主学习和合作式学习，将学生在传统课堂中“听课”的被动角色转变为同伴之间相互“讲课”的主动角色。

参考文献：

[1]张萍.Eric Mazur. 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.

[2]Eric Mazur. Farewell， lecture[J].Science，2009，（2）：50.

[3]M.K. Smith， W.B. Wood， W.K. Adams， C. Wieman， J.K. Knight， N. Guild， T.T. Su. Why peer discussion improves student performance on in-class concept questions[J]. Science，2009，（2）：122.

[4]Nathaniel Lasry， Eric Mazur， Jessica Watkins. Peer instruction：from Harvard to the two-year college[J]. Am. J. Phys，2008，（11）：1066.

[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

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

（栏目编辑 刘 荣）

2 PI对课堂中师生的影响

课堂上师生的行为能有利的说明一种教学方法的成效。为了分析PI课堂上教师与学生的行为，我们采用了弗兰德斯互动分析法（简称FIAS），用来记录和分析课堂中师生语言互动过程及影响。

我们把课堂上的师生语言行为分为教师语言、学生语言和安静或混乱（无效语言活动）三类共九种情况，分别用编码1—9表示（见表1）。

我们将得到的数据录入FIAS迁移矩阵，依据矩阵中各种课堂语言次数之间的关系以及它们在迁移矩阵中的分布可以对课堂教学状况做出分析。数据表明， 在PI课堂中，学生的行为占据课堂的主要部分，其行为比率为52.90%，高于教师的行为比率43.69%。因此，PI课堂中，学生的参与率和积极性都得到了较大的提高。

3 结 语

同伴教学法鼓励学生之间的相互学习，这对于中国的学生是难能可贵的。通过相互之间的交流、讨论与说服，学生加强了自我表达、叙述和快速思维应变的能力。

学生的积极性和课堂参与度是学生高效学习的重要环节，同伴教学课堂将传统的教师讲授为主转变为学生的讨论、交流为主，突出了学生的自主学习和合作式学习，将学生在传统课堂中“听课”的被动角色转变为同伴之间相互“讲课”的主动角色。

参考文献：

[1]张萍.Eric Mazur. 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.

[2]Eric Mazur. Farewell， lecture[J].Science，2009，（2）：50.

[3]M.K. Smith， W.B. Wood， W.K. Adams， C. Wieman， J.K. Knight， N. Guild， T.T. Su. Why peer discussion improves student performance on in-class concept questions[J]. Science，2009，（2）：122.

[4]Nathaniel Lasry， Eric Mazur， Jessica Watkins. Peer instruction：from Harvard to the two-year college[J]. Am. J. Phys，2008，（11）：1066.

[5]C.H. Crouch， Eric Mazur. Peer instruction：ten years of experience and results[J].Am. J. Phys， 2001，（9）：970.

[6]Rao， S.P. and S.E. DiCarlo. Peer instruction improves performance on quizzes[J]. Physiology-Advances in Physiology Education， 2000，（1）：51.

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

（栏目编辑 刘 荣）