大学物理课程中Peer―Instruction 教学方法初探

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）05-002-01

一、PI 教学方法概述

现代教育强调学生是学习的主体，不是被动的知识接受者，而教师的角色是善用教学策略以营造教学情境，能培养学生沟通、讨论、思考问题、解决问题等能力，帮助学生主动建构知识。传统物理教学的问题在于老师仅仅是陈述教科书上的物理概念和知识，学生通常只是记忆一些解题的公式和枯燥乏味的物理定律，这种教学方式无法提高学生的学习兴趣，更无法让学生真正理解物理概念。而且，大班教学最常用的教学方法是讲授法，学生只是被动地听，很少能够有机会积极参与课堂教学。为了提高学生学习兴趣，持续其上课的专注力，实时掌握学生对授课内容的理解情况，并及时纠正学生的错误想法，越来越多的老师开始采用以学习者为中心、强调互动、强调自主学习的教学模式。然而，大班物理教学中，要实现上述的目标，实施上有着相当大的困难。

同伴教学（Peer Instruction，简称“PI”）等以物理概念教学为主、沟通课堂内外、强化课堂互动的创新交互式教学模式的提出，可以有效地解决大班教学的困难。PI讲授大学物理课程，要求学生课前自学掌握课程基本知识，上课时老师不再按部就班地讲授全部课程内容，而是围绕课程的核心概念设计一些概念测试题，让学生基于这些问题进行小组讨论，加深对物理概念的理解，教师基于学生自学和相互讨论后达到的学习水平，确定课程教学内容，只讲重点、难点和关键点，帮助学生完善物理知识结构。

学生在系统学习物理概念之前，头脑中已经存在了一些来自于生活经验的对物理现象的一般认识，这就是前概念由于这些前概念通常不同于科学概念，也被称为错误概念，学生处于不同学习阶段的概念水平不同，其错误表现也不同，这些错误一方面源于生活经验，另一方面来源于前期课程的学习.错误概念广泛存在于学生头脑中，并会严重影响学生对物理概念的学习，所以研究学生的错误概念对有效教学、提高教学质量有重要意义。为了设计出好的概念测试题引发学生讨论，为了瞄准学生学习困难高效地讲授课程，教师必须了解学生中存在哪些错误概念，因此，使用PI教学法要求我们研究学生的物理错误概念。同时，PI教学方法要求学生在课堂上基于概念测试题进行小组讨论，口头交流可以使学生的错误概念外显，为教师提供研究学生错误概念的机会。

概念测试实施进程为：在简短的内容介绍后，教学主体从老师转移到学生，以概念测试的形式进行。学生思考1-2分钟后，给出自己的答案。如果有适当比例的学生回答正确，老师会要求学生和相邻的同学讨论自己的答案。学生以小组（两人或多人一组）讨论的形式，积极寻找、分析自己的答案与他人答案的不同之处。此时，教师在教室来回巡视，鼓励学生多讨论，并指导学生深入思考。几分钟后，学生再次回答刚才的概念测试题目，然后老师作正确的解释。下一步，老师可以实施其他相关的概念测试，或者转移到下一个学习主题。

以偏振课堂为例，在偏振课堂上的第一个概念测试题：面对入射光旋转偏振片时，若透过光强改变，且有消光现象，则入射光为线偏振光。此题是考查学生对偏振光这一概念的了解情况，提问回答发现有大部分的学生能正确回答该问题，表明学生对偏振光包括线偏振光、椭圆偏振光、自然光的概念有较好的掌握。老师在给出简短的解释后，迅速进入下一个问题：一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成30角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则求出穿过两个偏振片后的光强I。第二概念测试题是光偏振中的马吕斯定律，旨在帮助学生掌握此定律的定律中各参量的定义及应用。讨论前，大约有40%的学生能正确回答这两个问题，而60%的学生在讨论后能回答正确。为了帮助学生更好地理解定律的理解，教师要多花一些时间解释自然光线偏振化的概念，列举一些例子来增进学生对此定律的理解。

二、PI 教学方法的教育意义

PI 的教育价值在于强调自主学习和合作探究，通过概念建构取代纯粹记忆。通过概念测试后的讨论，学生向小组成员以具体语言解释、说服或推理出答案， 并经由这个过程反思自己对概念的掌握程度，及时有效地纠正自己的错误理解。更重要的是，学习成为了一个必须全心参与并与自己切身相关的进程，也因此，学习变得更有意义及有趣。在教学过程中，巡回地观察、聆听学生的讨论，科学有效地提供协助。互动教学中，老师由“知识的传授者”转变为“能力的引发者”，在教学中扮演学生能力培养与学习引导的角色；学生也不再是知识的被动接受者，由“被动学习”转变为“主动学习”、“自主学习”，实现“以学生为主体”的教学理念。

另外，概念测试题可以在课堂上制造很好的认知冲突，产生互动的效果。实践表明，充分挖掘和应用学生的错误概念，有助于老师采用更合适的教学策略来进行“概念转变”。当老师能不因学生的错误概念责罚学生，而是去倾听学生的观点、反思自己的教学模式时，反倒可以改进自己的教学，实现“教学相长”。

物理错误概念广泛地存在于学生中，这些错误概念的存在造成新课程学习的障碍，大学生的错误概念多源于他们之前的学习经验。加强学生间的合作学习是转变学生错误概念、构建科学概念的最有效的方法，使用PI教学方法讲授大学物理课程，通过学生之间的相互讨论可以促使他们产生更多的新思想、新方法、更高层次的推理及更好的知识迁移，从而获得对物理概念更深刻的理解。