基于“雨课堂”的同伴教学法

黄峰 刘翠红 邓荣标 陈志峰 张冰志 彭军

摘 要：同伴教学法是一种以学生自主学习和合作探究为主的先进教学模式。本文结合“雨课堂”教学软件，解决了同伴教学法中的答题器，即时数据统计等问题。在《工程光学》课程中结合“雨课堂”软件进行同伴教学法教学，解决了学生概念模糊不清的问题，并激发了学生学习积极性，培养了探究学习的能力。

关键词：同伴教学法;雨课堂;工程光学

基金项目：广州大学教育教学研究项目——基于“雨课堂”的PI在《工程光学1》课程中的应用与研究。

1 引言

同伴教学法（Peer Instruction，简称PI），是哈佛大学著名教授艾瑞克·马祖（Eric Mazur）创立的，是以学生自主学习和合作探究为主的教学形式，改变了传统课堂以讲授为主的教学模式[1]。该教学方法创立于上世纪90年代，最早应用在哈佛大学的大学物理基础课程中，经过20多年的推广和研究，同伴教学法已经广泛应用于世界多个国家和地区的中小学以及高等教育的不同学科课程，并取得了巨大成功[2-4]。创始人Mazur教授因此获得了首届全球高等教育最高奖密涅瓦（Minerva）奖。

雨课堂是学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发的智慧教学工具，它将复杂的信息技术手段融入到了PPT和微信[5]。雨课堂可实现课前推送预习资料到学生手机;课堂上微信答题，实时反馈答题情况，弹幕互动;课后学生可回看课堂情况，教师可推送复习资料，并可查看课堂数据及个性化报表。实现师生互动，使教学更为便捷。

近年来，培养创新人才培养中的自主学习，合作探究学习是培养的重点。雨课堂作为翻转课堂手机微信辅助学习的利器，自2016年被开发以来，在高校教育中获得了迅速推广。把“雨课堂”这一先进的教学软件应用到同伴教学法中，将有助于提高这种合作式教学方法的实施力和效率[6]。

2 雨课堂与同伴教学法结合的可行性

同伴教学法采用合作学习的教学模式。 该教学法要求学生课前预习课程，课上教师并不是全程讲授，而是将课程内容分为几个单元，每个单元都围绕一个重要概念设计。教师在短时间的讲授后，会给出一道概念测试题（通常为选择或判断题），学生独立思考后在规定时间内当场通过投票器（Clickers）提交答案，教师的计算机接受并处理答题数据，显示学生答题情况。若给出正确答案的学生比例在30%至70%之间，则学生分组进行讨论后再次通过投票器答题，若正确答案的学生比例大于70%，教师就精讲概念进入下一教学环节;若给出正确答案的学生比例低于30%，则教师详细讲解概念转变学生错误观念;若给出正确答案的学生比例大于70%，可省去讨论环节，教师简单讲解，直接进入下一教学单元。研究表明[7]：

1）这种合作性学习使学生对学习有更大的成就动机和内在动机。

2）教师根据学生反馈教学，学生的主观能动性提高。

3）更高的成就感和更深的记忆，促进学生进行推理，更深入地理解和批判性思考。

4）增强学生间的交流讨论，使其拥有更健康的心理状态和更强的社交能力。

同伴教学法要求学生课前预习课程，教师需在课前给学生推送预习资料，引导学生课前学习。课堂上的教学过程中，教师给出与课程相关的概念题，学生当场提交答案。概念题的答题过程需要给每个学生配备投票器，并且投票器的结果能快速地通过计算机接收和处理，这种及时的反馈可以帮助教师实时了解学生的学习情况，并有针对性的进行下一环节教学——进行小组讨论或教师讲解概念。课后教师也可推送习题和资料，检测和巩固学生所学习的课程内容。

同伴教学法实施时，如何与学生课前课后沟通，如何在课堂上及时获得答题数据的问题一直较难解决。1）为了解决课前与课后的课件发布问题，我们往往需要建立这门课程的专用网站，在网页上及时发布课前预习资料、课后练习等，并按时收取和批改作业;或者建立课程相应的QQ群或微信群，以便与学生及时沟通和答疑。2）为了能在课堂上快速获得答题数据，教师需要携带大量的投票器上课，或者要求学生前往配备投票器的教室上课，并且还需配备有分析答题数据的终端仪器。可见，在实施同伴教学法的前期，需要大量的人力物力投入。

雨课堂的出现，为我们提供了解决上述问题的“捷径”。1）雨课堂结合了多媒体和学生日常使用的微信，只要学生加入到课程小组中，教师可以在微信端随时向学生推送课程的学习资料和课后习题，加强了教师与学生课前课后的练习。并且雨课堂可以对各个课程进行分类，教师无需建立很多QQ或微信群。2）在課堂上推送的概念题，学生可以用手机作为投票器，通过微信进行答案选择。而“雨课堂”软件可以作为分析答题数据的终端，用微信收据学生的答题结果，并实时给出学生判断题或选择题的答案比例。方便教师根据分析数据进行下一环节的教学。

雨课堂自开发以来，一直是免费安装和使用的，清华大学雨课堂小组针对相应高校建立了雨课堂群组，负责解决教师在使用雨课堂教学中遇到的问题，并根据各个老师提出的意见和建议进行软件的改进，给出技术支持。我校自2014年以来已经实现了无线网络的校园全覆盖，并在2016年底，雨课堂已在我校多媒体课室全面安装，为教师实现使用雨课堂教学提供了便利。

3 在《工程光学》课程中的应用

《工程光学》是光电专业本科生的专业必修课程，课程涉及几何光学的基本理论，及运用这些理论做光学设计和像质评价。其中涉及的光学概念和定义，和课程后续的光学器件设计和制作，是复杂课题，需要团队合作完成。基于教学中概念性和合作方面的要求，同伴教学法非常适合应用在这门课程中。经过多年来从事《工程光学》课程的教学工作，发现学生在学习过程中往往是被动的应付，主动性不高，对基本概念理解不够，更没有相互合作、讨论的意识习惯。基于此，运用雨课堂实时互动优势，协助实现同伴教学法在《工程光学》中的应用，旨在探索采用同伴教学法这种合作型教学理念和方法提高教学质量，培养合作探索型人才。

以高斯光学系统的节点为例，在以往学习了物、像方焦点，物、像方主点的概念后，学生往往对“物方”和“像方”的概念容易混淆不清。针对此情况，在运用PI教学的过程中，结合“雨课堂”教学软件，做了系列的课程设计。首先通过“雨课堂”课前推送，安排学生课前观看介绍节点的短视频，了解节点的基本概念;然后在课上先通过一道简单的练习题，检查学生预习情况，通过学生列举的方式明确这几个节点概念的不同。在此基础上通过“雨课堂”发布节点相关的概念题如图1所示：

该题已在“雨课堂”中设置的正确答案为A。

经过初次选择，此题的正确率仅有33.3%，选C、D选项的学生较多。根据PI教学法的原则，让学生进行分组讨论，讨论后再次选择，正确率提高到了76.2%，讨论效果明显。接着课堂上让各组做了分析，总结：（1）入射光线需经过物点，且入射到物方主平面，从像方主平面出射;（2）从像方主平面光线出射的高度，需与物方主平面的入射高度相同。教师做简单的分析讲解：像方主平面其实是物方主平面的像，成像的垂轴放大率为1。经过讨论，学生的思维活跃，增强了交流和自主思考，并且经过思考得出的结论让他们印象深刻。有竞争机制，各组也会积极自学。经过课后复习题检查学生理解情况，效果良好。

4 结论

本课程将“雨课堂”软件融入了教学过程中，学生加入了雨课堂的教学班级，并对课堂上微信答题感觉新鲜有趣，配合度较高。

结合“雨课堂”软件的教学优势，运用PI教学法开展学生自主学习和合作探究为主的教学。“雨课堂”软件成功解决了PI教学法的答题器、课堂数据即时统计等问题，促进了该教学法的顺利开展

经过一年多的教学探索，在《工程光学》课程已根据教学内容设计了几套具有针对性的概念题，顺利运用“雨课堂”软件开展PI教学法的探究式教学，激发了学生学习积极性，培养了探究学习的能力。

参考文献

[1]张萍，Eric Mazur. Peer-Insrtuction——哈佛大学物理课程教学新方法[J].中国大学教学，2010（8）：67-71.

[2]张萍.基于翻转课堂的同伴教学法-原理·方法·实践[M].北京：人民邮电出版社，2017.

[3]Peer instruction： ten years of experience and results[J]. American journal of physics， 2001，69（9）：970-977.

[4]GIULIODORI M J， LUJAN H L， et al. Peer instruction enhanced student performance on qualitative problem-solving questions[J]. Advances in physiology education， 2006， 30（1-4）：168-173.

[5]黃成龙.雨课堂让教学更轻松[J].科教文汇，2016（35）：27-28.

[6]刘玉颖，朱世秋等.对接国际一流，大学物理双语课程建设与实践，2017年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会，2017，83-87.

[7]JOHNSON D W， JOHNSON R. Cooperation and competition [M]. Edina，MN： Interaction Book Company， 1989.

作者简介

黄峰（1979-），女，汉，广西桂林，硕士研究生，讲师，研究方向：物理教育与光学工程。