同伴教學(xué)法物理學(xué)課程教學(xué)概述論文
一、問(wèn)題引路，自主探究
我們從2012年開(kāi)始準備適合中國大學(xué)物理課堂的PI創(chuàng )新教學(xué)模式課程教學(xué)資源。2013年9月，PI教學(xué)法正式在揚州大學(xué)物理課程中實(shí)踐，選取光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)（50人）為實(shí)驗班，使用同伴教學(xué)法。起初，完全按照EricMazur的同伴教學(xué)法實(shí)施，一個(gè)月后，很多問(wèn)題被暴露出來(lái)：（1）學(xué)生預習不充分。課后完成的閱讀測試題答案出現抄襲、不思考隨便選的現象，嚴重影響教師對知識點(diǎn)講解的把握。（2）概念測試題的選擇前討論和選擇后討論占用課堂的一半時(shí)間，導致教學(xué)任務(wù)無(wú)法按時(shí)完成，學(xué)生和教師都深感疲憊。（3）學(xué)生的反饋。作業(yè)計算題解題能力明顯比傳統教學(xué)法的班級要差，主要體現在解題思路混亂，只會(huì )基本公式的羅列，而不會(huì )運用到解題中。所以需要對PI教學(xué)法進(jìn)行修改：（1）要求學(xué)生在課前完成預習報告，為課堂上閱讀題和有效討論做準備。在課堂教學(xué)中改變了按教學(xué)課件順序講授的模式，將一節課分成幾個(gè)知識點(diǎn)，每個(gè)知識點(diǎn)圍繞一個(gè)核心概念，利用閱讀測試題組織教學(xué)。（2）閱讀測試題專(zhuān)門(mén)為課程設計，用于探查學(xué)生學(xué)習能力和引導學(xué)生深入探究，根據前人的研究成果[4]，概念測試題討論后的正確率明顯高于討論前的正確率，所以我們取消選擇前討論，節省課堂時(shí)間。一般形式為多項選擇題，但是由于手機終端智慧課堂反饋軟件的限制，目前都設定為單選。（3）增添預習報告，閱讀測試的作用可充分發(fā)揮，教師可有效分配每個(gè)知識點(diǎn)的講解時(shí)間。取消概念題的選擇前討論也節省了不上課堂時(shí)間，從而可以分配足夠的時(shí)間講解物理概念的應用，提高學(xué)生對實(shí)際問(wèn)題的解決能力。本文選取“狹義相對論基本原理與時(shí)空的相對性”一節為例，進(jìn)行具體講解。該節內容分為兩大部分，一是狹義相對論基本原理，二是時(shí)空的相對性，所以閱讀測試題為：1.下列幾種說(shuō)法：（1）所有慣性系對一切物理規律都是等價(jià)的。（2）真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。（3）在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同。其中正確的是（）。A.只有（1）（2）是正確的；B.只有（1）（3）是正確的；C.只有（2）（3）是正確的；D.三種說(shuō)法都正確。選項D是正確的。答案統計：A.0%，B.8.1%，C.40.8%，D.51.0%。該題是依據毛駿健主編的《大學(xué)物理學(xué)》自編的閱讀題。學(xué)生學(xué)習牛頓的絕對時(shí)空觀(guān)、伽利略變換和邁克爾孫-莫雷實(shí)驗之后，對絕對時(shí)空觀(guān)產(chǎn)生困惑，引出相對時(shí)空觀(guān)的探索。該題檢測學(xué)生對狹義相對論的預習情況。狹義相對論認為：物體所具有的一些物理量可以因所選參考系的不同而不同，但它們在不同的參考系中所遵從的物理規律卻是相同的，即（1）（2）都是正確的。光速不變原理認為：在不同的慣性參考系中，真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的傳播速度也是相同的，故（3）也正確。統計數據表明，學(xué)生對（1）這個(gè)選項困惑較大，講解知識點(diǎn)時(shí)，應在狹義相對論這個(gè)知識點(diǎn)上給以充分解釋。（3）選項是所有學(xué)生都認可的，說(shuō)明學(xué)生已經(jīng)掌握光速不變原理，講課時(shí)，為了知識的完整性，不能完全忽略，但也無(wú)須多花時(shí)間。2.下列哪種現象不屬于狹義相對論效應。（）A.時(shí)間延緩；B.同時(shí)相對性；C.長(cháng)度的伸長(cháng)；D.長(cháng)度的收縮。選項D不屬于狹義相對論。答案統計：B.4%，C.96%。該題主要是對時(shí)空相對性基本概念的考查，數據表明學(xué)生對時(shí)空相對性的了解不僅限于它可分為時(shí)間、空間兩大類(lèi)，還自學(xué)了時(shí)間延緩和長(cháng)度收縮的現象，但是該題無(wú)法檢測時(shí)間延緩和長(cháng)度收縮的原因理解，所以上課時(shí)可直接從其公式推導開(kāi)始講解。
二、課堂互動(dòng)，合作學(xué)習
在知識點(diǎn)講解之后，我們要進(jìn)行概念題測試，根據教本內容編排概念題，主要針對閱讀測試題易錯概念，不依靠公式即可解，難度適中，題意明確，并且有適當多項選擇的答案。我們在實(shí)施EricMazur的同伴教學(xué)法時(shí)，根據前人研究[4]，討論后的答案正確率比討論前明顯提高，為了節省課堂時(shí)間，我們省略了討論前選擇，只需要提交討論后的答案。例如在狹義相對論一節中，根據閱讀測試題數據表明，學(xué)生對“狹義相對論基本原理”這一知識點(diǎn)掌握牢固，所以無(wú)須在概念題中重復測試，“時(shí)空相對性”知識點(diǎn)中缺少時(shí)間延緩和長(cháng)度收縮理解的考查，教師就此知識點(diǎn)進(jìn)行大概10分鐘的基礎講解后，出示概念測試題如下。靜止參考系S中有一尺子沿x方向放置不動(dòng)，運動(dòng)參考系S＇沿x軸運動(dòng)，S、S＇的坐標軸平行。在不同參考系測量尺子的長(cháng)度時(shí)必須注意（）。A.S＇與S中的觀(guān)察者可以不同時(shí)地去測量尺子兩端的坐標；B.S＇中的觀(guān)察者可以不同時(shí)，但S中的觀(guān)察者必須同時(shí)去測量尺子兩端的坐標；C.S＇中的觀(guān)察者必須同時(shí)，但S中的觀(guān)察者可以不同時(shí)去測量尺子兩端的坐標；D.S＇與S中的觀(guān)察者都必須同時(shí)去測量尺子兩端的坐。該題選自歷年大學(xué)物理習題冊，可以算是老題新做。正確答案為C，正確率81.6%，剩下18.4%都是選了B，表明學(xué)生在“同時(shí)的相對性”這一知識點(diǎn)上存在錯誤概念，即使這題的討論后正確率已經(jīng)大于70%，按照Eric的同伴教學(xué)法，原則上是不用教師講解，直接進(jìn)入下一個(gè)課題，但是在實(shí)踐中，我們發(fā)現學(xué)生討論后，有些同學(xué)仍然會(huì )堅持自己的錯誤概念，兩個(gè)慣性系完全理解顛倒，說(shuō)明學(xué)生沒(méi)有完全掌握這個(gè)知識點(diǎn)，還是需要教師講解，我們針對每組學(xué)生討論時(shí)的錯誤觀(guān)點(diǎn)逐個(gè)擊破，讓學(xué)生更好、更牢固地掌握物理概念。該例說(shuō)明教師運用PI教學(xué)時(shí)，不能只看數據結果，而是要參與到學(xué)生討論中，師生互動(dòng)，更容易把握學(xué)生學(xué)習動(dòng)態(tài)，有助于教學(xué)相長(cháng)。
三、PI教學(xué)法在學(xué)習能力培養方面的作用
在一學(xué)年的同伴教學(xué)法實(shí)踐中，隨機抽取一個(gè)組（四個(gè)同學(xué)）的概念測試題成績(jì)進(jìn)行統計，實(shí)驗班隨機抽取的一組同學(xué)第二學(xué)期的概念測試題成績(jì)相比于第一學(xué)期是明顯提高的，最高增長(cháng)率達到25.6%，最低增長(cháng)率也有7.7%。學(xué)生在相互討論中，觀(guān)點(diǎn)不同時(shí)，會(huì )互相說(shuō)服對方，有時(shí)會(huì )在正確概念上達成一致，有時(shí)也會(huì )適得其反，但不管小組概念題正確率如何，這種學(xué)習方法都有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，在互相說(shuō)服的過(guò)程中需要查閱資料，詢(xún)問(wèn)老師，導致更多學(xué)習行為和時(shí)間投入。綜上所述，同伴教學(xué)法改變了傳統單一的“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的傳授模式，在揚州大學(xué)運用后，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習，讓學(xué)生學(xué)會(huì )合作學(xué)習，教會(huì )學(xué)生如何去闡述自己的觀(guān)點(diǎn)，有利于學(xué)生自主學(xué)習能力、概念理解能力和相互交流能力的全面發(fā)展。
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