基于雨课堂实现同伴学习的课堂教学模式

［摘 要］ 同伴教学法是一种互动式课堂教学理念，以高质量的概念测试题为导向，实现课堂上学生的主动思考与同伴间的合作学习，强化学生对物理概念的理解。借助雨课堂智慧工具可及时得到学生对测试题的反馈，根据学生对知识的掌握情况，教师调整教学过程，使课堂教学效益最大化。同时，雨课堂丰富的大数据功能可以帮助教师评估学生课前、课中、课后的学习状态，从而对学生进行分类教学、个性化指导。研究发现，雨课堂智慧工具和同伴教学法理念相结合，可在大班教学中实现多维度、信息化、启发式的互动课堂模式，能极大地促进学生的自主探究和同伴学习，有助于提升课堂的教学质量。

［关键词］ 同伴教学法；雨课堂；概念测试；普通物理

［基金项目］ 2023年度天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划“融学科竞赛、育拔尖人才的普通物理课程研究型教学体系的探索与实践”（B231005903）

［作者简介］ 杨 雄（1981—），男，山西朔州人，博士，中国民航大学理学院副院长，教授，主要从事先进功能材料的理论计算与设计研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）30-0129-04 ［收稿日期］ 2023-10-31

引言

2019年，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，要求以提升教学效果为目的创新改革教学方法，指出一流本科课程建设要“强化师生互动、生生互动，解决好创新性、批判性思维培养的问题，杜绝教师满堂灌、学生被动听的现象”，从而实现消灭“水课”“让课程优起来”。建设一流“金课”是提升本科教育质量的关键所在［1］。

“大学物理”是高等学校理工科专业学生后续学习的一门重要公共基础课程。通过本课程的学习，学生认识物理学的基本概念和理论并具有初步应用的能力，同时在培养学生的科学思想、科学精神、科学方法及创新意识等方面都起着重要的作用。因此，“大学物理”一流课程的建设对提升本科生培养质量具有重要意义。然而，“大学物理”课程选课学生数众多，授课形式通常以大班教学为主（＞100人），面临的主要问题有：由于各省份高考考试方案的差异性，学生的物理基础参差不齐，教师众口难调；课上以教师讲授为主，仅有的课堂互动也是教师对个别学生的提问，多数学生没有表达自己的机会，导致教师不能及时了解所有学生的学习情况，这种学生参与度低、缺乏师生互动的教学模式，难以使学生长时间保持专注，同时也会降低学生的学习兴趣，导致最终的教学效果大打折扣；传统物理课堂中教师使用的诸多例题注重计算和解题技巧，缺乏分析思考、逻辑推理、创新能力的训练，其弊端是许多学生会做题、能应付考试，但没有真正触及物理本质与理解物理概念，导致学生在后续专业课程的学习中无法灵活运用基础物理知识。对此，我们在教学方法和教学内容改革中要着重考虑：一是如何在大班教学中开展广泛的师生互动、同伴讨论，二是例题要注重物理概念的测试。

一、同伴教学法

同伴教学法由哈佛大学教授埃里克·马祖尔创立，是一种以问题为导向、以课堂讨论为基础来组织教学的互动课堂模式［2-5］。教学过程中围绕各个核心物理概念，以概念测试题（一般为选择题）组织学生独立思考和协作探究［1］。实施步骤为：教师针对讲解后的知识点，提出一个概念测试题，首先让学生独立思考（自主学习）后通过电子答题器提交答案，并通过大屏幕将答案统计情况展示给学生；然后要求学生之间通过讨论（合作学习）来校正自己的答案，教师也可以参加一些小组的讨论；学生再次提交答案。研究发现，同伴讨论后，学生的答题正确率有大幅提高。相较于传统教学模式，同伴教学法能够实现课上同伴间的合作学习。同伴间的讨论可激励学生进一步思考，在与同伴的交流和讨论中，听取和认识别人的观点，表达和反思自己的观点，这一思辨过程使学生重新理解自己的结论，同时获得不同的解决问题的思路，从而对物理概念形成更深刻的、多维度的理解和认知。另外，说服同伴过程能够锻炼学生的表达能力，提升学生的批判性思维能力和创新能力，并学习他人正确的学习态度、思想和方法［2-3］。

有效实施同伴教学法的关键是进行高质量的概念测试题练习。概念测试题是关于重要物理概念的问题，既要能引发个人思考，也要能激励同伴讨论。埃里克·马祖尔经过实践发现，教师所设计的概念测试题的初始正确率较低（＜30％）或较高（＞70％）都不利于同伴讨论，初始正确率理想范围是30％～70％，这样才能最大限度地实现课堂上同伴间讨论式的合作学习。

同伴教学法的实施需要一个“教室应答系统”，即学生能够反馈答案的答题器（学生每人1个）和接收器。显然，大班教学中使用同伴教学法需要一定数量的答题器，如果没有充足的经费支持，很难实现同伴教学法。

二、雨课堂

雨课堂是清华大学推出的一种互联网智慧教学工具［6-7］，是一款可添加在PPT中并与微信联动的软件，其功能丰富且易用性高，能全面反映学生在课前、课上、课后的学习状态，轻松实现多维度、信息化的互动课堂教学模式。雨课堂的应用主要体现在以下三个方面。

课前，教师可以通过雨课堂推送课件、视频、语音、习题、测验、复习资料等；学生完成2～3道自学测试题，反馈预习遇到的问题，教师可以根据学生预习反馈情况，及时调整教学计划，保证教学实施的精准性。

课上，教师可以发布限时测试题，并实时采集学生答题情况，实现密切的师生交互；学生可以在自己的手机端同步显示课件，听课时能在课件上标记“不懂”或者“收藏”供课后复习，对于大部分学生标记“不懂”的知识点，教师也要反思自己，以便在下一学年进行调整；雨课堂还具有弹幕功能，方便学生在线发表意见，实现生生互动；还有随机点名及直播功能。

课后，教师可以通过雨课堂，对整个教学过程进行跟踪检测并实施评估，基于学生的学习数据了解学生的学习效果［6］。由此，对学生实行个性化的学习指导，可作为学生平时成绩的依据。

雨课堂在教学过程中的课前、课上、课后的每一个环节都能充分实现师生互动和同伴互动，打破了教师单一讲授的传统模式，为学生营造了现代化的、开放的学习氛围，能最大限度地调动学生学习积极性，提高课堂教学质量，非常适合大班教学。

三、借助雨课堂实现同伴教学法

基于以上分析，将雨课堂智慧工具和同伴教学法理念相结合，二者优势互补，可在大班教学中实现高效率的启发式互动课堂模式。

同伴教学法的实施必然会牺牲课堂的讲授时间（每个概念测试题大概需要7～8分钟时间）。对此，我们重新梳理教学内容、合理设计教学环节，要求学生课前自学简单的基础性内容，教师在课上着重讲解重点、难点内容，再结合同伴教学法探究核心物理概念。我们使用的教材是马文蔚等主编的《物理学》（第六版），以第五章《静电场》为例，呈现了学生自学内容、教师讲解内容和课堂讨论内容，见表1。

（一）课前预习

学生要想深度参与课堂讨论，课前须熟悉相关教学内容并具备一定的知识基础。教师课前要合理安排学生的预习内容、精心设计自测题，对学生的预习加以引导。教师课前将预习资料（包括PPT、练习题、自测题等）发布于雨课堂。学生在课前按照预习要求提交自测题，以及自己的问题和疑惑。然后教师由此判断学生对相关内容的知识水平程度，并对接下来的课堂教学内容、教学进度进行切合实际的有针对性的调整，目标直指学生存在的共性问题。因此，课前预习是学生能进行课堂讨论与合作学习的必不可少的环节。

另外，“大学物理”从大一下学期开课，学生还没有完全摆脱进入大学前依赖教师讲授的习惯，课程预习是一个学生自己探索、独立思考的学习过程，课前预习有助于学生养成自主学习的良好习惯。

（二）互动课堂

大学教育的核心环节是课堂。“大学物理”互动课堂模式要围绕核心物理概念测试题开展。具有探究价值的概念测试题才能激发学生的独立思考和同伴间的讨论交流，才能使学生真正参与课堂教学过程。下面是我们使用的一个关于高斯定理的概念测试题。

例：点电荷Q被曲面S所包围，从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点，则引入前后哪个表述正确？

选项：（A）曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变；（B）曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变；（C）曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化；（D）曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化。

我们讲解高斯定理的证明后，通过雨课堂推送上面的概念测试题，学生首先独立思考1分钟，提交答案；然后学生之间开展讨论2～3分钟（同伴教学），此时教师要在教室内走动，鼓励大家讨论，督导懈怠的学生，甚至亲自参加一些小组的讨论，从而找到错误答案的原因；学生再次提交修改后的答案。我们根据学生反馈的信息，再决定讲解这道题目的时间。

这道题目的正确选项是D。学生讨论前后概念测试题的答案分布见图1。可以看出，同伴讨论后，正确率从37％提升到了68％，基本消灭了错误答案B和C，说明合作学习使大部分学生弄明白了“闭合曲面的电场强度通量只和面内的电荷电量之和有关”这个概念。讨论后学生的错误答案集中在A选项，意味着部分学生对高斯定理数学表达式中的电场强度E的来源理解有偏差，根据此反馈信息，接下来教师就可调整教学内容，有针对性地对“空间任意场点的场强是所有电荷激发的场强的叠加”进行着重讲解即可。我们在“大学物理”课程中共使用了52个概念测试题，经过同伴间的讨论，正确率均有所提升，从未下降过。由此可见，课上的合作学习和师生互动，有助于物理概念的掌握，有效提升了课堂的效率。

（三）实施效果分析

问卷调查显示，不管是基础好的学生还是基础欠佳的学生，大部分都认为同伴教学法对他们的课堂学习起到了积极的促进作用。他们也认为这种参与式的物理课堂使大家的注意力更加集中，学习兴趣也得到提高。

借助雨课堂实施的同伴教学法之所以能在大班教学中取得良好的教学效果，原因主要有以下几点：同伴教学法不是单一的“灌输式”讲授，也不是单一的探究和讨论，而是在课上兼顾“教师的引导和讲授”与“同伴的合作学习”，使课堂教学效益最大化；课上师生互动和同伴互动使学生“身在课堂，心在课堂”，同伴讨论过程的最大特征就是学生都在主动思考，思考是知识内化和升华的主要途径，思考也帮助学生始终保持专注度，学生学习效率得到提高；同伴教学法围绕概念测试题开展教学，强调学生对物理概念的理解，引导学生探索物理的本质，从而提高学生对物理知识的应用能力；同伴交流不仅达成了知识的传递，还能锻炼学生的语言组织能力，提升学生的逻辑思维能力，以及实现情感态度价值观的共享；雨课堂可第一时间得到学生的反馈，解决传统课堂教学中知识单向传输的问题。通过学生的答案分布，教师能了解学生对知识的掌握情况，及时调整教学过程，使得课堂教学内容节奏紧凑、重点与难点突出；雨课堂的课前和课上的大数据能帮助教师关注所有学生的学习状态，对学生进行分类教学、个性化指导，给优秀的学生“加餐加量”，对“预警”的学生进行课后辅导。同时雨课堂使手机不再是娱乐工具，而是课堂的教学工具。

结语

同伴教学法与雨课堂相结合能够在大班课堂上实现学生自主学习和合作学习，强化学生对物理概念的理解及运用。我们在实践中发现，同伴教学法可有效地改善课堂教学质量，讨论环节促使学生独立思考，表达自己和说服同伴可以激发其主观能动性、保持其学习专注度。显然，雨课堂智慧工具使同伴教学法可以非常方便地推广到各类课程的课堂教学，尤其解决了大班教学中难以互动讨论的“顽疾”。

参考文献

［1］李姣姣，周雨青，董科，等.参与式学习教学实践的模拟设计与分析：以拟建金课“大学物理”为例［J］.大学物理，2020，39（12）：41-49+60.

［2］马祖尔.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，2011：5-32.