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摘 要 以大学物理电磁学部分的一节教学为例，探索同伴教学法在大学物理大班课堂教学中的应用效果。结果显示，同伴教学法能够培养学生自主学习能力，激发学生学习兴趣，加深學生对物理概念的理解，富有成效地增强大班课堂教学效果。
关键词 同伴教学法；大学物理；教学互动系统；大班教学
中图分类号：G642.41 文献标识码：B
文章编号：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
大学物理是理工科专业必修的一门重要的基础课程，同时，物理学的思维方法对培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的科学素养，激发学生的探索精神和创新精神，起着至关重要的作用。如今，我国大多数高校的大学物理课程仍然采用教师讲授为主的传统教学方式，其特点就是教师通过讲授的方法，将教材或者教案的内容直接呈现给学生，存在教学方法单一、教学评价片面、学生课堂参与度较低等问题，使得学生学习不主动，学习兴趣不高，物理概念掌握不牢靠，从而养成不积极思考的陋习。况且我国大部分高校的基础课程都采用大班教学的方式，课堂人数少则七八十，多则上百人。由于上课人数较多，传统课堂上普遍存在“教师讲，前排听，中间玩，后排睡，边边角角学不会”等情况。
为了解决这些问题，充分保证课堂教学效果，要求教师寻求一种新的教学方法来指导大班课堂教学，以适应21世纪人才培养的需要，使大学物理大班教学具有新的活力。在众多教学方法中，同伴教学法在大班课堂教学中具有明显的优势。
同伴教学法是由美国哈佛大学教授埃里克·马祖尔（Eric Mazur）在1991年提出的一种适合大班课堂教学的交互式教学方法。该方法坚持以学生为主体、教师为主导的教学理念，使用专门设计的用于揭示学生错误概念和引导学生深入探究的概念测试题，并借助教学互动系统，学生将测试题答案传递给教师，之后教师组织学生进行同伴间讨论；利于这一过程引导学生参与大班课堂教学，讨论后要求学生再次给出个人答案，教师根据讨论后给出的答案正确率来确定课程步伐、组织课堂教学。这种教学模式可以在大班课堂上营造出一个师生互动、生生互动的教学环境[1]。国内外多所院校的教学实践也证实，同伴教学法能够培养学生自主学习和合作学习的能力，激发学生学习兴趣，取得良好的教学效果[2-3]。
吉林建筑大学城建学院物理教研室自2014年9月开始准备引入同伴教学法，在学院的支持下，购置教学互动系统，包括答题器（100个）、接收器（1个）、相应的计算机终端软件，并于2015年3月开始在大学物理基础课程中进行同伴教学法的教学实践研究。本文主要选取大学物理中电磁学部分的一节为例，进行具体讲解，分析同伴教学法在大学物理大班教学中的实施效果，探讨这种教学方法对大班课堂教学是否有效。
2 同伴教学法教学实例
试验选取2014级计算机专业的大学物理课程进行同伴教学实践研究，学生人数共84人，按学号分为21组，每组四人，分组后各小组的座位和成员基本不变；之后根据学号顺序将学生编号，该编号与学生在课堂中使用的投票器的编号一致，以便于与课堂教学应答系统配套使用。下面以电磁学中“法拉第电磁感应定律”一节为例，具体说明同伴教学法的使用过程。
课前准备阶段 同伴教学法要求学生在上课之前进行预习，同时要求教师在课前梳理授课内容，准确掌握各知识点间的逻辑关系，将课程内容分成几个部分，每个部分围绕一个物理核心概念进行设计，并准备每节课学生需要做的课前阅读测试题和概念测试题[4]。本节课内容分为两个部分：一是法拉第电磁感应定律；二是楞次定律。
授课阶段 在正式授课前要求学生独立完成2～3个与本节课内容有关的阅读测验题，以检测学生的课前预习情况。根据学生的预习情况，教师先对知识点进行简短讲解，每讲解完一个知识点之后，给学生展示一个或几个概念测试题来检测学生对该知识点的掌握程度。概念测试题可以是选择题或是判断题。学生首先进行独立思考并通过课堂表决器（Clicker）给出答案，由Evote课堂互动系统（该系统可以显示每个学生的答题情况）统计答案。如果80%的学生选择了正确的答案，那么教师就可以对该题进行简单讲述后，直接进入下一个知识点的讲解；如果答题正确率低于80%，就要求学生进行两分钟的组内讨论，讨论后再次给出个人答案。系统可以对比讨论前后两次的选择情况，教师根据学生讨论前后的答题情况及时调整课程进度。 下面是针对本节课的知识点设置的概念测试题，以测试学生对概念的掌握程度。
【测试题1】一圆形导线圈在匀强磁场中作下列运动时，哪种情况会产生感应电流（ ）
A.沿垂直磁場方向平移
B.以直径为轴转动，轴跟磁场垂直
C.沿平行磁场方向平移
D.以直径为轴转动，轴跟磁场平行
该题选自《大学物理习题册》，正确答案是B选项，主要考查学生对法拉第电磁感应定律的理解：只要回路中的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流。表1是该题讨论前后学生的选择情况，由数据可以看出，讨论前有51.19%的学生选择了正确答案。由于正确率低于80%，因此安排学生进行小组讨论，而讨论后答题正确率上升到64.29%，说明经过同伴之间讨论，正确率有所上升。此外，讨论前共有22.62%的学生选择了A和C选项，说明有一部分学生对概念的理解还存在问题；而讨论后选项A和C的选择人数为0，说明通过小组讨论，这些学生对概念有了更深刻的理解。然而错误选项D在讨论后的比例有所上升，这说明了同伴讨论也可能使部分学生陷入误区。
根据学生的答题情况，教师就可以更有针对性地对测试题进行讲解，这也是同伴教学法的一个好处。由于此题在讨论后正确率也低于80%，因此，针对法拉第电磁感应定律，又设置第二道概念测试题。
【测试题2】尺寸相同的铁环与铜环在所包围的面积中通以相同变化率的磁通量，则环中：
A.感应电动势相同，感应电流相同
B.感应电动势不同，感应电流不同
C.感应电动势相同，感应电流不同
D.感应电动势不同，感应电流相同
该题依然是考查学生对法拉第电磁感应定律的理解，正确答案是C选项。首先给学生两分钟时间独立思考，然后用答题器进行选择，由课堂互动系统统计结果。结果显示：A选项4.76%，B选项7.15%，C选项88.19%，D选项0%。根据选择结果可以看出，大部分学生选择了正确的答案，说明他们对此概念有了更深刻的理解。因此，教师只需对此题进行简单讲解，就可以直接进行下一个知识点的学习。
【测试题3】一长直导线内有一稳定电流I。一矩形导线圈置于和导线相同的平面内，并且有两边平行于导线，两边垂直。如图1所示，假设将导线圈推向导线，那么，矩形线圈中感应电流I的方向是：
A.顺时针 B.逆时针 C.条件不足，无法判断
该题选自马祖尔（Mazur）教授的《同伴教学法：大学物理教学指南》[5]中的概念测试题，主要考查学生对楞次定律的理解。楞次定律表明：闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻碍或反抗引起感应电流的磁通量的变化。本题正确答案是B选项。从表2可以看出，讨论前后正确率由53.57%上升到90.47%，有明显提升。这说明经过小组讨论，之前不能很好理解这一概念的学生在讨论中学习并掌握了这一概念。
3 教学效果总结
通过一学期的教学实践可以看出，同伴教学法对大班课堂教学确实有效，下面分为三点进行具体说明。
同伴教学法使得学生对物理概念的理解更加深刻 通过以上同伴教学实例数据可以看出，小组讨论后，学生的答题正确率有了明显提高。同时从整个学期的同伴教学法试验来看，大部分概念测试题经过同伴讨论后，正确率都有大幅度提升，说明同伴讨论使得学生对物理概念理解得更加深刻。即使有个别问题在讨论后正确率有所下降，但是讨论过程也是很有价值的，这些错误问题通常是学生学习的盲点，这样就可以使教师更有针对性地组织教学。在教师讲解此概念时，没有得到正确结果的学生会更加全神贯注地听讲，从而对这些物理概念掌握得更牢固。
同伴教学法明显提高了大班课堂学生的参与度 学生学习的积极性和课堂参与度是学生高效学习的重要环节。在传统大班课堂中，由于上课人数较多，学生上课说话、睡觉、玩手机等现象普遍存在，课堂中学生参与度偏低。然而在使用同伴教学的大班课堂中，大部分学生能做到认真听课，积极参与同伴讨论。通过课堂互动系统对学生的答题统计显示：有95%以上的学生参与了课堂答题（本节课学生的投票参与度为100%）。与传统教学相比，同伴教学法结合计算机投票系统，为大班课堂提供了有效的课堂互动教学模式，激发了学生学习的兴趣，有效提高了大班课堂学生的参与度。
同伴教学法有效地提高了大班课堂的教学效率 同伴教学法在大班课堂教学中融入了小组讨论环节，不仅使学生积极有效地理解他们所学的知识，而且教师也可以利用学生的讨论时间，整理思路，确定课程步伐。同时，通过聆听学生的讨论，教师还可以知道他们是如何得到错误答案的，从而对大班课堂更有针对性地组织教学。对于讨论后正确率大于80%的概念测试题，教师只需要对此概念进行一两分钟的讲解总结，就可以直接进行下一概念的学习，这样可以在学生都会的问题上节省课堂时间，在不理解的问题上多花一些时间，从而提高大班课堂教学效率。
4 教学反思与展望
本学期同伴教学法在大学物理大班教学中的应用结果显示，同伴教学法对大班课堂教学具有明显的促进作用，学生学习的积极性有了显著提高；同时，学生在独立思考和同伴讨论过程中，培养了自学能力和合作交流的能力。然而在同伴教学实践过程中也存在一些问题，如学生课前预习不充分，概念测试题资源较少，课堂讨论时间不好把握等。这些问题需要教师在接下来的研究中不断地反思与改进。
目前，同伴教学法在我国大学物理大班教学中的应用还处于摸索阶段，还需要大量教师参与进来，让同伴教学法在其他学科得以应用和拓展，以促进我国教育事业的发展。
参考文献
[1]张萍，Mazur E. Peer-Instruction：哈佛大学物理课程教学新方法[J].中国大学教学，2010（8）：69-71.
[2]付静，李丹，黄丹.大学物理课上应用同伴教学法的教学效果研究[J].中国教育技术装备，2016（19）：75-77.
[3]张萍，刘宇星.同伴教学法在大学物理课程中的应用[J].物理与工程，2012，22（1）：41-43.
[4]门路，王祖源，何博.大学物理MOOC教学研究与实践[J].中国大学教学，2015（1）：49-52.
[5]Mazur E.同伴教学法：大学物理教学指南[M].朱敏，陈险峰，译.北京：机械工业出版社，2011.
关键词 同伴教学法；大学物理；教学互动系统；大班教学
中图分类号：G642.41 文献标识码：B
文章编号：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
大学物理是理工科专业必修的一门重要的基础课程，同时，物理学的思维方法对培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的科学素养，激发学生的探索精神和创新精神，起着至关重要的作用。如今，我国大多数高校的大学物理课程仍然采用教师讲授为主的传统教学方式，其特点就是教师通过讲授的方法，将教材或者教案的内容直接呈现给学生，存在教学方法单一、教学评价片面、学生课堂参与度较低等问题，使得学生学习不主动，学习兴趣不高，物理概念掌握不牢靠，从而养成不积极思考的陋习。况且我国大部分高校的基础课程都采用大班教学的方式，课堂人数少则七八十，多则上百人。由于上课人数较多，传统课堂上普遍存在“教师讲，前排听，中间玩，后排睡，边边角角学不会”等情况。
为了解决这些问题，充分保证课堂教学效果，要求教师寻求一种新的教学方法来指导大班课堂教学，以适应21世纪人才培养的需要，使大学物理大班教学具有新的活力。在众多教学方法中，同伴教学法在大班课堂教学中具有明显的优势。
同伴教学法是由美国哈佛大学教授埃里克·马祖尔（Eric Mazur）在1991年提出的一种适合大班课堂教学的交互式教学方法。该方法坚持以学生为主体、教师为主导的教学理念，使用专门设计的用于揭示学生错误概念和引导学生深入探究的概念测试题，并借助教学互动系统，学生将测试题答案传递给教师，之后教师组织学生进行同伴间讨论；利于这一过程引导学生参与大班课堂教学，讨论后要求学生再次给出个人答案，教师根据讨论后给出的答案正确率来确定课程步伐、组织课堂教学。这种教学模式可以在大班课堂上营造出一个师生互动、生生互动的教学环境[1]。国内外多所院校的教学实践也证实，同伴教学法能够培养学生自主学习和合作学习的能力，激发学生学习兴趣，取得良好的教学效果[2-3]。
吉林建筑大学城建学院物理教研室自2014年9月开始准备引入同伴教学法，在学院的支持下，购置教学互动系统，包括答题器（100个）、接收器（1个）、相应的计算机终端软件，并于2015年3月开始在大学物理基础课程中进行同伴教学法的教学实践研究。本文主要选取大学物理中电磁学部分的一节为例，进行具体讲解，分析同伴教学法在大学物理大班教学中的实施效果，探讨这种教学方法对大班课堂教学是否有效。
2 同伴教学法教学实例
试验选取2014级计算机专业的大学物理课程进行同伴教学实践研究，学生人数共84人，按学号分为21组，每组四人，分组后各小组的座位和成员基本不变；之后根据学号顺序将学生编号，该编号与学生在课堂中使用的投票器的编号一致，以便于与课堂教学应答系统配套使用。下面以电磁学中“法拉第电磁感应定律”一节为例，具体说明同伴教学法的使用过程。
课前准备阶段 同伴教学法要求学生在上课之前进行预习，同时要求教师在课前梳理授课内容，准确掌握各知识点间的逻辑关系，将课程内容分成几个部分，每个部分围绕一个物理核心概念进行设计，并准备每节课学生需要做的课前阅读测试题和概念测试题[4]。本节课内容分为两个部分：一是法拉第电磁感应定律；二是楞次定律。
授课阶段 在正式授课前要求学生独立完成2～3个与本节课内容有关的阅读测验题，以检测学生的课前预习情况。根据学生的预习情况，教师先对知识点进行简短讲解，每讲解完一个知识点之后，给学生展示一个或几个概念测试题来检测学生对该知识点的掌握程度。概念测试题可以是选择题或是判断题。学生首先进行独立思考并通过课堂表决器（Clicker）给出答案，由Evote课堂互动系统（该系统可以显示每个学生的答题情况）统计答案。如果80%的学生选择了正确的答案，那么教师就可以对该题进行简单讲述后，直接进入下一个知识点的讲解；如果答题正确率低于80%，就要求学生进行两分钟的组内讨论，讨论后再次给出个人答案。系统可以对比讨论前后两次的选择情况，教师根据学生讨论前后的答题情况及时调整课程进度。 下面是针对本节课的知识点设置的概念测试题，以测试学生对概念的掌握程度。
【测试题1】一圆形导线圈在匀强磁场中作下列运动时，哪种情况会产生感应电流（ ）
A.沿垂直磁場方向平移
B.以直径为轴转动，轴跟磁场垂直
C.沿平行磁场方向平移
D.以直径为轴转动，轴跟磁场平行
该题选自《大学物理习题册》，正确答案是B选项，主要考查学生对法拉第电磁感应定律的理解：只要回路中的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流。表1是该题讨论前后学生的选择情况，由数据可以看出，讨论前有51.19%的学生选择了正确答案。由于正确率低于80%，因此安排学生进行小组讨论，而讨论后答题正确率上升到64.29%，说明经过同伴之间讨论，正确率有所上升。此外，讨论前共有22.62%的学生选择了A和C选项，说明有一部分学生对概念的理解还存在问题；而讨论后选项A和C的选择人数为0，说明通过小组讨论，这些学生对概念有了更深刻的理解。然而错误选项D在讨论后的比例有所上升，这说明了同伴讨论也可能使部分学生陷入误区。
根据学生的答题情况，教师就可以更有针对性地对测试题进行讲解，这也是同伴教学法的一个好处。由于此题在讨论后正确率也低于80%，因此，针对法拉第电磁感应定律，又设置第二道概念测试题。
【测试题2】尺寸相同的铁环与铜环在所包围的面积中通以相同变化率的磁通量，则环中：
A.感应电动势相同，感应电流相同
B.感应电动势不同，感应电流不同
C.感应电动势相同，感应电流不同
D.感应电动势不同，感应电流相同
该题依然是考查学生对法拉第电磁感应定律的理解，正确答案是C选项。首先给学生两分钟时间独立思考，然后用答题器进行选择，由课堂互动系统统计结果。结果显示：A选项4.76%，B选项7.15%，C选项88.19%，D选项0%。根据选择结果可以看出，大部分学生选择了正确的答案，说明他们对此概念有了更深刻的理解。因此，教师只需对此题进行简单讲解，就可以直接进行下一个知识点的学习。
【测试题3】一长直导线内有一稳定电流I。一矩形导线圈置于和导线相同的平面内，并且有两边平行于导线，两边垂直。如图1所示，假设将导线圈推向导线，那么，矩形线圈中感应电流I的方向是：
A.顺时针 B.逆时针 C.条件不足，无法判断
该题选自马祖尔（Mazur）教授的《同伴教学法：大学物理教学指南》[5]中的概念测试题，主要考查学生对楞次定律的理解。楞次定律表明：闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻碍或反抗引起感应电流的磁通量的变化。本题正确答案是B选项。从表2可以看出，讨论前后正确率由53.57%上升到90.47%，有明显提升。这说明经过小组讨论，之前不能很好理解这一概念的学生在讨论中学习并掌握了这一概念。
3 教学效果总结
通过一学期的教学实践可以看出，同伴教学法对大班课堂教学确实有效，下面分为三点进行具体说明。
同伴教学法使得学生对物理概念的理解更加深刻 通过以上同伴教学实例数据可以看出，小组讨论后，学生的答题正确率有了明显提高。同时从整个学期的同伴教学法试验来看，大部分概念测试题经过同伴讨论后，正确率都有大幅度提升，说明同伴讨论使得学生对物理概念理解得更加深刻。即使有个别问题在讨论后正确率有所下降，但是讨论过程也是很有价值的，这些错误问题通常是学生学习的盲点，这样就可以使教师更有针对性地组织教学。在教师讲解此概念时，没有得到正确结果的学生会更加全神贯注地听讲，从而对这些物理概念掌握得更牢固。
同伴教学法明显提高了大班课堂学生的参与度 学生学习的积极性和课堂参与度是学生高效学习的重要环节。在传统大班课堂中，由于上课人数较多，学生上课说话、睡觉、玩手机等现象普遍存在，课堂中学生参与度偏低。然而在使用同伴教学的大班课堂中，大部分学生能做到认真听课，积极参与同伴讨论。通过课堂互动系统对学生的答题统计显示：有95%以上的学生参与了课堂答题（本节课学生的投票参与度为100%）。与传统教学相比，同伴教学法结合计算机投票系统，为大班课堂提供了有效的课堂互动教学模式，激发了学生学习的兴趣，有效提高了大班课堂学生的参与度。
同伴教学法有效地提高了大班课堂的教学效率 同伴教学法在大班课堂教学中融入了小组讨论环节，不仅使学生积极有效地理解他们所学的知识，而且教师也可以利用学生的讨论时间，整理思路，确定课程步伐。同时，通过聆听学生的讨论，教师还可以知道他们是如何得到错误答案的，从而对大班课堂更有针对性地组织教学。对于讨论后正确率大于80%的概念测试题，教师只需要对此概念进行一两分钟的讲解总结，就可以直接进行下一概念的学习，这样可以在学生都会的问题上节省课堂时间，在不理解的问题上多花一些时间，从而提高大班课堂教学效率。
4 教学反思与展望
本学期同伴教学法在大学物理大班教学中的应用结果显示，同伴教学法对大班课堂教学具有明显的促进作用，学生学习的积极性有了显著提高；同时，学生在独立思考和同伴讨论过程中，培养了自学能力和合作交流的能力。然而在同伴教学实践过程中也存在一些问题，如学生课前预习不充分，概念测试题资源较少，课堂讨论时间不好把握等。这些问题需要教师在接下来的研究中不断地反思与改进。
目前，同伴教学法在我国大学物理大班教学中的应用还处于摸索阶段，还需要大量教师参与进来，让同伴教学法在其他学科得以应用和拓展，以促进我国教育事业的发展。
参考文献
[1]张萍，Mazur E. Peer-Instruction：哈佛大学物理课程教学新方法[J].中国大学教学，2010（8）：69-71.
[2]付静，李丹，黄丹.大学物理课上应用同伴教学法的教学效果研究[J].中国教育技术装备，2016（19）：75-77.
[3]张萍，刘宇星.同伴教学法在大学物理课程中的应用[J].物理与工程，2012，22（1）：41-43.
[4]门路，王祖源，何博.大学物理MOOC教学研究与实践[J].中国大学教学，2015（1）：49-52.
[5]Mazur E.同伴教学法：大学物理教学指南[M].朱敏，陈险峰，译.北京：机械工业出版社，2011.