中國大學教學2010年第8期69張萍，北京師范大學副教授，哈佛大學工程和應用物理學院訪問學者；EricMazur，哈佛大學工程和應用物理學院教授。Peer-Instruction哈佛大學物理課程教學新方法張萍EricMazur摘要：Peer-Instruction教學方法是哈佛大學著名教授EricMazur創立，使用專門設計的用于揭示學生錯誤概念和引導學生深入探究的概念測試題（ConcepTests)，借助計算機投票系統(ComputerizedVotingSystem)，組織大班課堂教學，變傳統單一的講授為基于問題的自主學習和協作探究，有效地改變了傳統課堂教學手段、教學模式。在大班課堂教學中實現學生自主學習、合作學習、師生互動、生生互動。本文旨在介紹這種教學方法，闡明其教育意義和促進學生學習方面的作用，綜述了PI教學方法的廣泛應用和相關研究結果。關鍵詞：Peer-Instruction教學方法；概念測試題；合作學習；課堂討論教育研究表明：合作、互動的學習方式對建構知識和培養學生的創新能力非常有效，為促進學生有效地學習，教育研究者設計出了許多合作、互動的教學方法。在我國很多高等學校的課堂教學評價指標中都包含有合作和互動的內容，許多教師也意識到課堂的互動和學生之間的合作學習，在建構知識和培養學生的創新能力方面的積極作用。但是，目前國內大多數基礎課還是以講授為主，其原因是這些課程一般都是學生人數在100人以上的大班課程，合作、互動的教學方法在這樣的大班課堂教學過程中，似乎難以找到真正有效的實施策略。本文第一作者在美國哈佛大學工程和應用物理學院的MazurResearchGroup作高等物理教育方向的研究，重點研究Peer-Instruction（PI）教學方法。PI教學方法是哈佛大學著名教授EricMazur創立，在大學物理課程中，使用專門設計的用于揭示學生錯誤概念和引導學生深入探究的概念測試題（ConcepTests)，借助計算機投票系統(ComputerizedVotingSystem)或選項卡片(Flashcard)，組織大班課堂教學，變傳統單一的講授為基于問題的自主學習和合作探究，有效改變了傳統課堂教學手段、教學模式，在大班課堂教學中構建一個學生自主學習、合作學習、生生互動、師生的互動的教學環境。一、PI教學方法概述講授式教學法通常以教科書或教師教案的內容順序組織一節課的教學，然后讓學生課后進行復習和練習。PI教學方法則首先要求學生在上課前預習，回答兩個與閱讀內容有關的問題，并指出自己認為難以理解的部分。然后在正式上課時將一節課（在哈佛大學一節物理課是一個半小時）分成幾個小單元，每一個單元都是圍繞一個關鍵物理概念設計的，教師在講授很短時間后，給出一個概念測試題(ConcepTests)并依此為核心組織教學，ConcepTests是專門為課程設計，用于揭示學生錯誤概念和引導學生深入探究的測試題，一般是多項選擇題和判斷題。學生從大屏幕上得到問題后，首先要獨自思考，自主學習，然后將個人的答案用“應答器”（Clickers）傳送給中心計算機。學生答案在指定時間內全部發送完畢后，計算機匯總學生答案，在大屏幕上顯示出學生答題情況，教師和學生可以立即得到反饋（這些信息連同對應的題目也可以由計算機保存下來供將來研究之用）。接下來教師可以根據學生答題的情況分別采用不同的教學策略。如果給出正確答案的學生人數比例為30%70%，教師就安排學生就近分組討論幾分鐘：鄰座的同學相互討論、解釋自己、說服對方、反省自己、批判對方、或彼此添加信息相互支持，這是一個學生之間的互動學習的過程，是一個精練概念的學習課程，在討論之后學生被要求再次發送個人答案，在發送前學生會重新思考，反思自己和別人的觀點，評價不同的概念和觀點的有效性，做出個人的新判斷。如果絕大多數學生（多于70%）給出正確的答案，教師就精講概念，然后直接進入下一個主題；如果回答正確的人數少于30%，教師依據反饋得到的信息對概念進行必要的闡述，然后使用另一個測試題再次評價學生對這個概念的理解。研70究表明：給出正確答案的學生人數占30%70%時，的分組討論最有效；少于30%和大于70%時，討論的有效性較差，這個研究數據也是設計概念測試題的評價指標。圖一，給出了PI教學方法法則。圖一PI教學方法法則在傳統教學方法中，教師是通過批改作業、測驗和考試等方式得到學生對概念理解的信息，但這些方式都是發生在教學之后；使用PI教學方法，教師可以通過學生對概念測試題的答題情況在課堂教學的過程中及時掌握學生對概念理解的程度，當學生討論時，教師可以走到學生中間，或傾聽或提問，了解學生對他們的答案是如何解釋的，這些反饋信息使教師可以在課堂教學中第一時間作出相應的教學調整，從而使教學過程更有效。PI教學方法圍繞一個核心概念組織教學的時間安排如下：1提出問題（圍繞要講述的概念）1分鐘2學生獨立思考1-2分鐘3學生提交個人答案4鄰近學生討論（PI）2-4分鐘5學生提交更新后的答案6解釋正確的答案2+分鐘借助概念測試題，鼓勵學生在課堂上的互動、合作和關注概念的實質，是PI教學方法的主要特點之一。二、PI教學方法的教育意義PI教學方法堅持以學生為主體、教師為主導的教學理念。教師在教學過程中精講教學內容中的重點、難點、疑點和關鍵點，啟迪學生的思維，營造一個師生互動、生生互動和激發學生學習興趣、引導學生探究的學習環境。在傳授知識的過程中強調激勵、喚醒、鼓舞。教學從學生現有的發展水平出發，通過一些影響學生的認知能力的問題ConcepTests來引起他們的主動性，并且不斷激發他們，引導學生之間的合作學習，獲得新的認識和產生新的思想，達成思維、情感與意志的和諧發展。PI教學方法構建以問題引導學生自主學習的過程。給學生講的應該盡量少些，更多地引導學生去發現。PI教學方法這種思想把學生推到了教學過程的主體地位，在課堂教學中，PI教學方法的一個環節是要求學生在課堂教學中基于問題（ConcepTests）進行自主學習，獨立解決和回答問題，為了使這個過程更有效，PI教學方法還要求學生在課前預習。學生在進入課堂教學之前必須按教學計劃閱讀教科書，并在線回答三個問題，其目的是檢查學生是否讀書、對書中內容理解程度和要求學生寫出預習過程中產生的疑問和興趣點。問題是思維的動力，清晰準確的問題導致明晰和確切的答案。PI教學方法中的自主學習的環節可以培養學生的獨立思考，敢于創新及獨立工作的能力。PI教學方法鼓勵學生合作學習。如果學習者不與他人合作，缺乏了解與自己的立場、觀點不同的機會，那么他只能停留在自我中心的立場，認知發展將會遇到障礙。PI教學方法特別為學生設計了在課堂上的合作學習的環節，讓學生有機會相互爭辯、討論、交流，共同解決問題，對物理概念形成更豐富、更深刻的理解。同時學會與他人的合作、交流、協商和共享經驗。學習者只有在與他人的相互接觸、相互影響之中，才能達到更完善的發展。美國哈佛大學文理學院的前院長叫做Rosovsky，他曾經自豪地說過這樣一段話：我們哈佛大學學生從互相之間學到的知識比從老師那里學到的更多。PI教學方法培養學生批判性思維。在學生的討論中，每人都要闡釋自己的觀點，傾聽別人的陳述和批評，反思自己和別人的觀點，評價不同的概念和觀點的有效性，做出個人的新判斷。這有助于深入地理解物理概念，熟悉不同的思維方式，同時也潛移默化地培養學生批判性思維和評價能力。三、PI教學方法在促進學生學習方面的作用1哈佛大學對PI教學方法的研究表明：PI教學方法在促進學生深入理解物理概念和提高物理計算能力方面優于傳統教學方法哈佛大學在大學物理課程中使用PI教學方法進行的十多年的教學實踐，同時對這一教學方法進行了科學研究，研究中使用標準化的評價工具FCI(ForceConceptInventory)和MBT（MechanicsBaseline)將PI教學方法與傳統教學方法進行科學的比較。哈佛大學的研究數據表明：在物理概念的理解、物理定性分析和定量計算幾方面上，PI教學方法均優于傳統教學方法。2000年哈佛大學MazurResearchGroup，一段講解(10分鐘)概念測試題學生發送答案正確30%70%正確70%講解概念同學之間討論針對錯誤進行講解學生再次發送答案進入下一個主題71對在全世界使用PI教學方法的教師的進行大規模調查，獲得的數據中，有108名物理課程的教師表示定量測量過PI教學方法的有效性，其中81%使用評價工具FCI評價他們的課程，有11個學院和大學提供了他們的數據，共涉及30門課程，匯總數據分析的結果也支持上述結論。2PI教學方法減少了男女學習差異許多研究表明：女生科學課程分數低于男生，物理課程學習中存在男女差異。從1980年起，國際上開始有減少科學課程學習中性別差異的教學方法研究，有研究認為女生在互動教學方法，沒有競爭的氛圍和強調概念的課程會更多獲益，因為女生更愿意在討論中用語言表達想法，而男生更喜歡獨立工作。PI教學方法中的討論環節給學生互動和解釋觀點的機會，哈佛大學MazurResearchGroup研究了這個教學方法在減少物理學習中性別差異的作用，研究數據表明：PI教學方法構造的教學環境對男生和女生的物理學習都有很好的促進作用，但女生獲益更多，使用PI教學方法的物理課程，在課程結束時男女生學習差異比課程開始時減小了。3PI學習方法在世界的廣泛應用和相關研究結果PI教學方法是哈佛大學MazurResearchGroup最先提出并應用于哈佛大學基礎物理課程中，十幾年來PI教學方法已經應用于世界許多國家和地區的小學、中學、大專和大學的不同課程中，并且帶動了相關問題研究。我們收集到近百篇關于PI教學方法的研究文獻，文獻調查結果表明：PI教學方法應用于不同的課程中對學生學習的促進作用的結果如下：增強學生的學習潛能和自信心；促進批判性思維、問題解決和決策能力、分享經驗；降低學習焦慮；互動教學利于知識保持和記憶另外，在美國高等教育研究要求研究樣本大，使用科學的定性、定量研究方法和強調實驗的重復性，由于課程教學通常以學期為一個周期，再次重復需要第二年的同一個學期，所以教學研究實驗需要周期很長，在哈佛大學，PI教學方法的提出、實踐、改進和得出初步研究結論歷經了十年之久，后續研究一直在持續進行。哈佛大學的PI教學方法研究在十年間三次獲得美國國家科學基金(NationalScienceFoundation)的支持，相關研究的文章：Farewell，Lecture?發表在SCIENCE上。在全世界有很多學校和教師在不同的課程中使用PI教學方法，在對384位使用這一教學模式的教師的調查中，有80教師表示，這個方法很成功，多于92的教師表示將會繼續改進和使用這一方法。由于各個國家的國情不同、文化不同，對高等教育的要求和評價不同，對提高教育質量的內涵的理解也會不同，然而教育學科自身的科學規律是客觀的，他決定了各自舉措會有異曲同工之處，因此需要交流、借鑒和合作。參考文獻：1E.Mazur.PeerInstruction:AUsersManualM.NJ:PrenticeHall,1997:10,16.2NathanielLasry,EricMazur,JessicaWatkins.Peerinstruction:FromHarvardtothetwo-yearcollegeJ.Am.J.Phys,2008(11),76(11):1066-1069./ajp.3C.H.CrouchandE.Mazur.PeerInstruction:TenyearsofexperienceandresultsJ.Am.J.Phys,2001(9),69(9)：970-977./ajp.4Rao,S.P.andS.E.DiCarlo.PeerinstructionimprovesperformanceonquizzesJ.Physiology-AdvancesinPhysiologyEducation,2000,24(1):51-55.5MercedesLorenzo.Reducin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