JiTT和PI模式在大學物理教學中的初步整合研究

田雪晴黃致新李麗莎①

(華中師范大學 物理科學與技術(shù)學院湖北 武漢430079)

摘 要：本文在分析了JiTT和PI教學模式的基礎(chǔ)上，闡述了將JiTT和PI兩者整合的優(yōu)勢與教育意義，探討了JiTT和PI整合于大學物理教學的實施過程和初步實施成效，最后總結(jié)了有效實施策略，并對近一步研究提出了展望．

關(guān)鍵詞：JiTT和PI整合教學模式大學物理

作者簡介：①田雪晴(1990-)，女，碩士研究生，主要從事物理課程與教學論方面的研究.

通訊作者：黃致新(1962-)，男，博士，教授，主要從事物理課程與教學論方面的研究.

收稿日期：(2015-06-02)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人意識到傳統(tǒng)教學策略和方法已不能完全符合和滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求．文獻研究表明，研究者在物理教育研究的基礎(chǔ)上已開發(fā)出大量的教學策略和教學方法，如今在美國，基于教育研究的策略多達20多種，在研究論文中提到最多的教學策略有PI(PeerInstruc-tion)，ILD(InteractiveLectureDemonstrations)，JiTT(Just-in-TimeTeaching)，Workshopphysics等，而且他們也正在研究這些教學策略的有效實施[1]．

本文將在已有研究的基礎(chǔ)上嘗試整合JiTT和PI兩種教學策略以提高教學效果，實踐表明這兩種教學模式的整合有利于學生知識掌握和學習能力培養(yǎng)．

1PI和JiTT整合的理論分析

1. 1PI和JiTT

同伴教學法(PeerInstruction，本文簡稱PI)是由哈佛大學教授EricMazur基于合作學習理論以幫助學生理解物理概念而創(chuàng)立的教與學的方法．PI教學法由21世紀初傳入我國，一經(jīng)傳入就受到很多學者的關(guān)注，并在不同年級不同學科得到廣泛應(yīng)用．對我國有關(guān)PI的文獻分析可知，目前關(guān)于PI的研究主要集中在PI教學效果、PI實施策略和基于PI的學習行為、錯誤概念、評價模式等3方面的研究．在有關(guān)有效實施同伴教學法的策略研究中，普遍認為學生的有效預(yù)習和反饋是PI教學法有效實施的前提條件[2]．

JiTT(Just-in-TimeTeaching)國內(nèi)翻譯為“適時教學法”或“及時教學法”是一種利用課外網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)學生自主學習與課堂教學相結(jié)合的教學模式．目前，國內(nèi)關(guān)于JiTT的研究主要集中在信息技術(shù)領(lǐng)域，研究學者認為JiTT的實施過程可概括為 “課前活動”和“課堂活動”兩大部分．“課前活動”是激勵學生預(yù)習，幫助教師了解學生學習背景，以“適時”調(diào)整教學內(nèi)容．“課堂活動”則幫助學生突破學習難點，給教師提供反饋信息以設(shè)計課后基于網(wǎng)絡(luò)的“難題探究”[3]．

1.2PI和JiTT內(nèi)涵分析

只有準確認識PI和JiTT，才能有效整合這兩種教學策略，并成功實施．為了更好地分析理解兩種教學模式，我們對兩種教學模式進行對比分析，對比結(jié)果見表1．

表1　 JiTT和 PI對比分析

1.3PI和JiTT整合優(yōu)勢

通過兩者的分析比較可以看出，兩種教學模式的出發(fā)點和側(cè)重點各不相同，如果將這兩種教學策略整合在一起，可以使二者的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮．

(1)JiTT為同伴討論做準備，提高討論學習效果．

對同伴教學模式的應(yīng)用研究表明，當初次答題正確率在50%左右時，同伴討論的積極性更高而且對學生理解概念最有幫助[4]，說明同伴之間有效討論必須建立在對討論的問題有一定理解的基礎(chǔ)上．對JiTT應(yīng)用研究表明，通過結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的獨特優(yōu)勢可以充分調(diào)動學生學習的積極性，提高學生的預(yù)習效果[5]．而且通過JiTT準確有效的反饋還可以使教師在課前根據(jù)學生的難點和困惑，選擇有針對性的概念進行講解和測試，提高教學效率．

(2)PI教學為JiTT提供及時準確的課堂反饋

對于PI教學需要實時反饋系統(tǒng) (Interactive Response System，簡稱 IRS)的支持，它可以讓教師根據(jù)實時的統(tǒng)計結(jié)果，決定后續(xù)的教學內(nèi)容和教學策略，而且還可以讓學生看到彼此想法的“差異”、預(yù)測的答案和“標準答案”之間的差異，為教師和學生提供及時的課堂反饋．教師根據(jù)同伴教學提供的課堂反饋信息決定課后基于網(wǎng)絡(luò)的“難題探究”．

1.4JiTT和PI整合的意義

將JiTT和PI兩種教學模式整合在一起，將會起到以下作用.

(1)創(chuàng)造了一個互動式教學模式．JiTT和PI都充分體現(xiàn)了學習的互動性，在課外是基于 JiTT及時反饋系統(tǒng)的互動，課上是基于PI教師與學生和學生與學生之間的互動．互動中體現(xiàn)學生學習的主體性，激發(fā)學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性和學習興趣．

(2)培養(yǎng)學生終身學習能力．及時反饋下的自主學習和同伴交流可以讓學生認識到自己學習的長處和不足，從而改進自己的學習方法，提高學生自學能力，有利于學生終身學習．

(3)幫助學生理解概念的本質(zhì)．基于反饋的學習實質(zhì)是錯誤概念下引發(fā)的學習，概念轉(zhuǎn)變建構(gòu)主義認為根據(jù)學生錯誤概念設(shè)計的針對性強的認知沖突問題，可以讓學生認識到原有知識體系的矛盾，產(chǎn)生自我調(diào)節(jié)，理解概念的本質(zhì)，從而修正或重建原有知識體系，使錯誤概念的改正更有效，知識的記憶更長久．

(4)發(fā)揮混合式學習(Blending Learning )的優(yōu)勢．課外是基于網(wǎng)絡(luò)的自主學習，可以發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)學習時間和空間不受限制、學習資源豐富、學習高度自主的特點．課內(nèi)是教師講解和同伴討論，提高學習效率、突破學習難點，在討論中還可以培養(yǎng)學生批判性思維、問題解決和決策能力．整個過程既發(fā)揮了教師主導(dǎo)作用又充分體現(xiàn)了學生的學習的主體地位．

2JiTT和PI的具體實施

2.1核心教學工具和實施步驟

(1)核心教學工具

結(jié)合JiTT和PI教學理念后，其實施還需要教學工具的支持．目前在課堂討論中使用最多的是課堂表決器(Clicker)，利用Clicker反饋可以幫助教師及時準確地了解學生知識掌握情況[6]．但是課堂交互的手持設(shè)備并不一定要Clicker的支持，還可以通過手機來代替，如果沒有條件使用電子設(shè)備還可以通過舉手、舉選項卡、填答題卡、抽認卡等來替代．

基于網(wǎng)絡(luò)的自主學習需要信息技術(shù)的支持實現(xiàn)信息的交換，使學生明確學習任務(wù)，反饋學習難點，實施者可以根據(jù)需要自主開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程資源，如哈佛大學的ILT (http：//www.deas.harvard.edu/ilt)

學習管理系統(tǒng)，為教師開發(fā)課程內(nèi)容、監(jiān)控學生的學習進程提供幫助．如果不能自主開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程資源，還可以通過QQ、微信等公共平臺實現(xiàn)資源的共享和反饋．

(2)實施步驟

整合JiTT和PI 教學理念后，在教學工具的支持下，教學模式的實施步驟可借鑒哈佛大學實施步驟實施，實施環(huán)節(jié)包括課前、課上和課后3大部分， 圖1展示了JiTT和PI的學習時間軸[7]．

圖 1　JiTT和PI時間軸

2.2JiTT和PI在大學物理教學中的初步整合及應(yīng)用

盡管JiTT和PI這兩種教學策略在不同學科和不同地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，但將兩者整合在一起的研究還很少，筆者結(jié)合自身教學實踐開展了相關(guān)研究．

我們利用華中師范大學課程網(wǎng)絡(luò)云平臺系統(tǒng)和QQ群公共交互平臺在2013級生化交叉班大學物理教學中探索實施了一學期的JiTT和PI教學，下面以熱學部分“氣體壓強”這一概念為例，說明實施具體過程．

在講授氣體壓強微觀解釋前一周，將與之相關(guān)的學習資源放到云平臺和QQ群中，并要求學生在上課前完成JiTT問題，上課前12 h通過QQ群反饋給老師．JiTT的問題設(shè)計包括相關(guān)概念的選擇題、開放性問答題以及本節(jié)內(nèi)容學習的難點和困惑．JiTT中關(guān)于壓強的預(yù)習題見例1．

【例1】對一定質(zhì)量的氣體來說，下面正確的是

A.如果體積減小，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大

B.如果壓強增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大

C.如果溫度升高，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大

D.如果分子數(shù)密度增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大

從學生的反饋可知，學生回答例1的正確率為 28.1%，而且大部分學生表示對于壓強的微觀解釋存在疑惑．這說明通過預(yù)習學生對理解壓強的微觀本質(zhì)存在困難，需要教師在課堂上作重點講解．

根據(jù)學生反饋情況教師設(shè)計與壓強相關(guān)的內(nèi)容做重點講解，并選擇與之相關(guān)的概念測試題作為課上PI概念測試題，如例2和例3．

【例2】下列關(guān)于理想氣體及其壓強的說法中，錯誤的是

A.理想氣體壓強的概念是指垂直作用于器壁單位面積上的壓力

B.除開碰撞瞬間，分子間無相互作用力

C.分子間的碰撞既有完全彈性碰撞，又有完全非彈性碰撞

D.分子的運動遵循經(jīng)典力學的規(guī)律

【例3】一瓶氦氣和一瓶氮氣質(zhì)量密度相同，分子平均平動動能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們

A.溫度相同、壓強相同

B.溫度、壓強都不相同

C.溫度相同，但氦氣的壓強大于氮氣的壓強

D.溫度相同，但氦氣的壓強小于氮氣的壓強

在課上教師講解完壓強的概念后組織學生討論回答概念測試題，例2在討論之前的正確率為32%，經(jīng)同伴討論后正確率達到82%(大于75%)，于是要求學生獨立回答例3，結(jié)果初次答對率為80%，這說明有八成的學生理解了壓強這一概念，此時教師可以簡單講解后進入下一主題．課后教師還設(shè)計與之相關(guān)的“難題探究”作為課后練習，幫助學生鞏固概念．

2.3實施效果初步分析

在生化交叉班實施一學期的JiTT和PI后，我們從期末考試成績和問卷調(diào)查來分析實施效果，分析表明JiTT和PI對幫助學生理解概念，培養(yǎng)學生的自主學習能力非常有效．

2.3.1兩次期末考試成績分析

生化交叉班普通物理1教學采用PI教學模式，普通物理2的教學則采用JiTT和PI教學模式，通過分析普通物理1和普通物理2期末考試成績，可以比較兩種教學模式對學生理解概念的促進作用，普通物理1和普通物理2期末考試成績各分數(shù)段人數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見圖2，兩次期末考試成績統(tǒng)計見表1．

圖2　兩次考試各分數(shù)段人數(shù)統(tǒng)計

由圖2和表2可以看出高分段人數(shù)普通物理2明顯多于普通物理1，在40分以下低分段普通物理1多于普通物理2，而且普通物理2平均分和及格率均高于普通物理1，這說明采用JiTT和PI比單純地采用PI教學模式對學生理解概念更有幫助而且對中等及以下水平的學生幫助更大，有效地減小了學生之間的差距．

表2　期末考試全班成績統(tǒng)計

2.3.2問卷調(diào)查反饋

在學期末對全班同學進行了問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要是學生對JiTT的評價，因為在講授普通物理1時就已經(jīng)采用了PI教學模式，所以該班級的學生對PI 教學模式并不陌生，而且上學期的問卷調(diào)查也顯示學生對PI持積極的態(tài)度[4]．所以本學期主要調(diào)查學生對JiTT的評價，部分調(diào)查結(jié)果見表2．

表3　學生對JiTT的評價

調(diào)查顯示有八成以上的同學認為預(yù)習是有效的，而且喜歡JiTT這種預(yù)習模式，希望在以后的課堂中繼續(xù)使用這種模式來促進預(yù)習．九成以上的同學認為通過JiTT預(yù)習提高了課堂討論學習的效率，有七成的同學認為JiTT的預(yù)習能更好地幫助自己發(fā)現(xiàn)概念理解的錯誤，在討論中做到有針對性的學習．通過學生對JiTT的評價可以看出，絕大多數(shù)學生認為JiTT的預(yù)習對自己學習幫助很大，將JiTT和PI教學模式整合在一起比上學期單純采用PI教學模式對自己學習幫助更大．

3有效實施策略及研究展望

3.1實施策略

為期一學期的JiTT和PI教學模式實施表明，成功實施該教學模式需要做到以下幾點：

(1)核心教學工具的支持．無論是在課堂還是在課外都要求教師及時了解學生知識掌握情況，所以都需要教學工具反饋學生的學習情況，然而在選擇教學工具時要根據(jù)教學的實際條件以方便實用的原則來選取．

(2)設(shè)計高質(zhì)量的PI測試題和JiTT預(yù)習題是成功的關(guān)鍵．關(guān)于概念測試題的研究表明初次回答正確率在30%～70%之間的概念測試題能最大限度地激發(fā)學生的討論和學習[4]，所以在設(shè)計PI題目時應(yīng)以中等難度的認知沖突型和腳手架型的題目為宜．目前關(guān)于JiTT題目設(shè)計還需要進一步研究，普遍認為JiTT的題目設(shè)計不僅要能激發(fā)學生積極主動地預(yù)習完與新課有關(guān)的所有內(nèi)容，而且還要能準確地反饋學生學習的難點．

(3)及時準確的反饋和教師的主導(dǎo)作用．整個教學過程都是在及時反饋的基礎(chǔ)上進行的，而且無論是課堂活動還是課外活動都需要教師根據(jù)學生的學習情況調(diào)整教學安排，所以教師在教學中處于主導(dǎo)地位，要“監(jiān)控”整個教學過程，對學生的反饋要做出正確的反應(yīng)．

3.2研究展望

將JiTT和PI教學模式整合在一起的研究還不多見，本文也只是對這兩種教學模式的整合進行了初步探索，還有許多問題需要進一步實證研究，如JiTT和PI對學生學習行為的影響、JiTT和PI在不同教學內(nèi)容中的應(yīng)用、題目設(shè)計的效度和信度等問題都有待于深入進行研究．

參 考 文 獻

1張靜,郭玉英. 國外大學物理教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展動向——基于 AJP、PRST 中大學物理教育研究論文(2001-2011) 的內(nèi)容分析.大學物理，2013(4):41～45

2馮麗霞, 馮秀梅.同伴教學法在物理教學中的研究與應(yīng)用.現(xiàn)代教育科學，2013(4):139～143

3何克抗，劉春萱.信息技術(shù)與課程整合的教學模式研究之六——“適時教學(JiTT)”式.現(xiàn)代教育技術(shù)，2008(12):9～13

4倪建平,周晴,陶麗蘭,彭志國,黃致新. 同伴教學法在物理課堂的初步應(yīng)用研究.物理教學探討,2014(07):19～21

5V.Thomas Gaddy,& Amy E.Medlock.Just-in-Time Teaching (JiTT):An Active Learning Pedagogy to Study Concepts in Cell Biology.MEDICAL SCIENCE EDUCATOR.2013，23(4S): 664～665

6陳麗莎,黃致新. Clicker在交互式課堂教學中的應(yīng)用研究與進展.物理教師,2010(10)：3～4

7Derek Bok Center. Interactive Teaching DVD：Promoting Better Learning Using Peer Instruction and Just-in-Time Teaching.Reading，MA：Addison-Wesley，2007

ThePreliminaryIntegrationResearchonJittand

PIModeintheUniversityPhysicsTeaching

TianXueqingHuangZhixinLilisha

(CollegeofPhysicsScienceandTechnology,HuazhongNormalUniversity,Wuhan，Hubei430079)

Abstract:On the basis analysis of JiTT and PI, this paper elaborated the advantages and functions of integration JiTT with PI, discussed process and the preliminary effects of the implementation of JiTT and PI in the Curriculum of College Physics , summarized the effective strategies for successfully implementation and took some outlooks for further research.

KeyWords:JiTTandPI；teachingmodel；collegephysics