JiTT和PI模式在大学物理教学中的初步整合研究

JiTT和PI模式在大学物理教学中的初步整合研究

田雪晴黄致新李丽莎①

(华中师范大学 物理科学与技术学院湖北 武汉430079)

摘 要：本文在分析了JiTT和PI教学模式的基础上，阐述了将JiTT和PI两者整合的优势与教育意义，探讨了JiTT和PI整合于大学物理教学的实施过程和初步实施成效，最后总结了有效实施策略，并对近一步研究提出了展望．

关键词：JiTT和PI整合教学模式大学物理

作者简介：①田雪晴(1990-)，女，硕士研究生，主要从事物理课程与教学论方面的研究.

通讯作者：黄致新(1962-)，男，博士，教授，主要从事物理课程与教学论方面的研究.

收稿日期：(2015-06-02)

随着科学技术的发展，越来越多的人意识到传统教学策略和方法已不能完全符合和满足创新人才培养的要求．文献研究表明，研究者在物理教育研究的基础上已开发出大量的教学策略和教学方法，如今在美国，基于教育研究的策略多达20多种，在研究论文中提到最多的教学策略有PI(PeerInstruc-tion)，ILD(InteractiveLectureDemonstrations)，JiTT(Just-in-TimeTeaching)，Workshopphysics等，而且他们也正在研究这些教学策略的有效实施[1]．

本文将在已有研究的基础上尝试整合JiTT和PI两种教学策略以提高教学效果，实践表明这两种教学模式的整合有利于学生知识掌握和学习能力培养．

1PI和JiTT整合的理论分析

1. 1PI和JiTT

同伴教学法(PeerInstruction，本文简称PI)是由哈佛大学教授EricMazur基于合作学习理论以帮助学生理解物理概念而创立的教与学的方法．PI教学法由21世纪初传入我国，一经传入就受到很多学者的关注，并在不同年级不同学科得到广泛应用．对我国有关PI的文献分析可知，目前关于PI的研究主要集中在PI教学效果、PI实施策略和基于PI的学习行为、错误概念、评价模式等3方面的研究．在有关有效实施同伴教学法的策略研究中，普遍认为学生的有效预习和反馈是PI教学法有效实施的前提条件[2]．

JiTT(Just-in-TimeTeaching)国内翻译为“适时教学法”或“及时教学法”是一种利用课外网络引导学生自主学习与课堂教学相结合的教学模式．目前，国内关于JiTT的研究主要集中在信息技术领域，研究学者认为JiTT的实施过程可概括为 “课前活动”和“课堂活动”两大部分．“课前活动”是激励学生预习，帮助教师了解学生学习背景，以“适时”调整教学内容．“课堂活动”则帮助学生突破学习难点，给教师提供反馈信息以设计课后基于网络的“难题探究”[3]．

1.2PI和JiTT内涵分析

只有准确认识PI和JiTT，才能有效整合这两种教学策略，并成功实施．为了更好地分析理解两种教学模式，我们对两种教学模式进行对比分析，对比结果见表1．

表1　 JiTT和 PI对比分析

1.3PI和JiTT整合优势

通过两者的分析比较可以看出，两种教学模式的出发点和侧重点各不相同，如果将这两种教学策略整合在一起，可以使二者的优势得到充分发挥．

(1)JiTT为同伴讨论做准备，提高讨论学习效果．

对同伴教学模式的应用研究表明，当初次答题正确率在50%左右时，同伴讨论的积极性更高而且对学生理解概念最有帮助[4]，说明同伴之间有效讨论必须建立在对讨论的问题有一定理解的基础上．对JiTT应用研究表明，通过结合网络信息传递的独特优势可以充分调动学生学习的积极性，提高学生的预习效果[5]．而且通过JiTT准确有效的反馈还可以使教师在课前根据学生的难点和困惑，选择有针对性的概念进行讲解和测试，提高教学效率．

(2)PI教学为JiTT提供及时准确的课堂反馈

对于PI教学需要实时反馈系统 (Interactive Response System，简称 IRS)的支持，它可以让教师根据实时的统计结果，决定后续的教学内容和教学策略，而且还可以让学生看到彼此想法的“差异”、预测的答案和“标准答案”之间的差异，为教师和学生提供及时的课堂反馈．教师根据同伴教学提供的课堂反馈信息决定课后基于网络的“难题探究”．

1.4JiTT和PI整合的意义

将JiTT和PI两种教学模式整合在一起，将会起到以下作用.

(1)创造了一个互动式教学模式．JiTT和PI都充分体现了学习的互动性，在课外是基于 JiTT及时反馈系统的互动，课上是基于PI教师与学生和学生与学生之间的互动．互动中体现学生学习的主体性，激发学生学习的积极性，培养学生的创造性和学习兴趣．

(2)培养学生终身学习能力．及时反馈下的自主学习和同伴交流可以让学生认识到自己学习的长处和不足，从而改进自己的学习方法，提高学生自学能力，有利于学生终身学习．

(3)帮助学生理解概念的本质．基于反馈的学习实质是错误概念下引发的学习，概念转变建构主义认为根据学生错误概念设计的针对性强的认知冲突问题，可以让学生认识到原有知识体系的矛盾，产生自我调节，理解概念的本质，从而修正或重建原有知识体系，使错误概念的改正更有效，知识的记忆更长久．

(4)发挥混合式学习(Blending Learning )的优势．课外是基于网络的自主学习，可以发挥网络学习时间和空间不受限制、学习资源丰富、学习高度自主的特点．课内是教师讲解和同伴讨论，提高学习效率、突破学习难点，在讨论中还可以培养学生批判性思维、问题解决和决策能力．整个过程既发挥了教师主导作用又充分体现了学生的学习的主体地位．

2JiTT和PI的具体实施

2.1核心教学工具和实施步骤

(1)核心教学工具

结合JiTT和PI教学理念后，其实施还需要教学工具的支持．目前在课堂讨论中使用最多的是课堂表决器(Clicker)，利用Clicker反馈可以帮助教师及时准确地了解学生知识掌握情况[6]．但是课堂交互的手持设备并不一定要Clicker的支持，还可以通过手机来代替，如果没有条件使用电子设备还可以通过举手、举选项卡、填答题卡、抽认卡等来替代．

基于网络的自主学习需要信息技术的支持实现信息的交换，使学生明确学习任务，反馈学习难点，实施者可以根据需要自主开发网络课程资源，如哈佛大学的ILT (http：//www.deas.harvard.edu/ilt)

学习管理系统，为教师开发课程内容、监控学生的学习进程提供帮助．如果不能自主开发网络课程资源，还可以通过QQ、微信等公共平台实现资源的共享和反馈．

(2)实施步骤

整合JiTT和PI 教学理念后，在教学工具的支持下，教学模式的实施步骤可借鉴哈佛大学实施步骤实施，实施环节包括课前、课上和课后3大部分， 图1展示了JiTT和PI的学习时间轴[7]．

图 1　JiTT和PI时间轴

2.2JiTT和PI在大学物理教学中的初步整合及应用

尽管JiTT和PI这两种教学策略在不同学科和不同地区得到了广泛的应用，但将两者整合在一起的研究还很少，笔者结合自身教学实践开展了相关研究．

我们利用华中师范大学课程网络云平台系统和QQ群公共交互平台在2013级生化交叉班大学物理教学中探索实施了一学期的JiTT和PI教学，下面以热学部分“气体压强”这一概念为例，说明实施具体过程．

在讲授气体压强微观解释前一周，将与之相关的学习资源放到云平台和QQ群中，并要求学生在上课前完成JiTT问题，上课前12 h通过QQ群反馈给老师．JiTT的问题设计包括相关概念的选择题、开放性问答题以及本节内容学习的难点和困惑．JiTT中关于压强的预习题见例1．

【例1】对一定质量的气体来说，下面正确的是

A.如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

B.如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

C.如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

D.如果分子数密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

从学生的反馈可知，学生回答例1的正确率为 28.1%，而且大部分学生表示对于压强的微观解释存在疑惑．这说明通过预习学生对理解压强的微观本质存在困难，需要教师在课堂上作重点讲解．

根据学生反馈情况教师设计与压强相关的内容做重点讲解，并选择与之相关的概念测试题作为课上PI概念测试题，如例2和例3．

【例2】下列关于理想气体及其压强的说法中，错误的是

A.理想气体压强的概念是指垂直作用于器壁单位面积上的压力

B.除开碰撞瞬间，分子间无相互作用力

C.分子间的碰撞既有完全弹性碰撞，又有完全非弹性碰撞

D.分子的运动遵循经典力学的规律

【例3】一瓶氦气和一瓶氮气质量密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们

A.温度相同、压强相同

B.温度、压强都不相同

C.温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强

D.温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强

在课上教师讲解完压强的概念后组织学生讨论回答概念测试题，例2在讨论之前的正确率为32%，经同伴讨论后正确率达到82%(大于75%)，于是要求学生独立回答例3，结果初次答对率为80%，这说明有八成的学生理解了压强这一概念，此时教师可以简单讲解后进入下一主题．课后教师还设计与之相关的“难题探究”作为课后练习，帮助学生巩固概念．

2.3实施效果初步分析

在生化交叉班实施一学期的JiTT和PI后，我们从期末考试成绩和问卷调查来分析实施效果，分析表明JiTT和PI对帮助学生理解概念，培养学生的自主学习能力非常有效．

2.3.1两次期末考试成绩分析

生化交叉班普通物理1教学采用PI教学模式，普通物理2的教学则采用JiTT和PI教学模式，通过分析普通物理1和普通物理2期末考试成绩，可以比较两种教学模式对学生理解概念的促进作用，普通物理1和普通物理2期末考试成绩各分数段人数统计结果见图2，两次期末考试成绩统计见表1．

图2　两次考试各分数段人数统计

由图2和表2可以看出高分段人数普通物理2明显多于普通物理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，这说明采用JiTT和PI比单纯地采用PI教学模式对学生理解概念更有帮助而且对中等及以下水平的学生帮助更大，有效地减小了学生之间的差距．

表2　期末考试全班成绩统计

2.3.2问卷调查反馈

在学期末对全班同学进行了问卷调查，调查内容主要是学生对JiTT的评价，因为在讲授普通物理1时就已经采用了PI教学模式，所以该班级的学生对PI 教学模式并不陌生，而且上学期的问卷调查也显示学生对PI持积极的态度[4]．所以本学期主要调查学生对JiTT的评价，部分调查结果见表2．

表3　学生对JiTT的评价

调查显示有八成以上的同学认为预习是有效的，而且喜欢JiTT这种预习模式，希望在以后的课堂中继续使用这种模式来促进预习．九成以上的同学认为通过JiTT预习提高了课堂讨论学习的效率，有七成的同学认为JiTT的预习能更好地帮助自己发现概念理解的错误，在讨论中做到有针对性的学习．通过学生对JiTT的评价可以看出，绝大多数学生认为JiTT的预习对自己学习帮助很大，将JiTT和PI教学模式整合在一起比上学期单纯采用PI教学模式对自己学习帮助更大．

3有效实施策略及研究展望

3.1实施策略

为期一学期的JiTT和PI教学模式实施表明，成功实施该教学模式需要做到以下几点：

(1)核心教学工具的支持．无论是在课堂还是在课外都要求教师及时了解学生知识掌握情况，所以都需要教学工具反馈学生的学习情况，然而在选择教学工具时要根据教学的实际条件以方便实用的原则来选取．

(2)设计高质量的PI测试题和JiTT预习题是成功的关键．关于概念测试题的研究表明初次回答正确率在30%～70%之间的概念测试题能最大限度地激发学生的讨论和学习[4]，所以在设计PI题目时应以中等难度的认知冲突型和脚手架型的题目为宜．目前关于JiTT题目设计还需要进一步研究，普遍认为JiTT的题目设计不仅要能激发学生积极主动地预习完与新课有关的所有内容，而且还要能准确地反馈学生学习的难点．

(3)及时准确的反馈和教师的主导作用．整个教学过程都是在及时反馈的基础上进行的，而且无论是课堂活动还是课外活动都需要教师根据学生的学习情况调整教学安排，所以教师在教学中处于主导地位，要“监控”整个教学过程，对学生的反馈要做出正确的反应．

3.2研究展望

将JiTT和PI教学模式整合在一起的研究还不多见，本文也只是对这两种教学模式的整合进行了初步探索，还有许多问题需要进一步实证研究，如JiTT和PI对学生学习行为的影响、JiTT和PI在不同教学内容中的应用、题目设计的效度和信度等问题都有待于深入进行研究．

参 考 文 献

1张静,郭玉英. 国外大学物理教育研究的现状和发展动向——基于 AJP、PRST 中大学物理教育研究论文(2001-2011) 的内容分析.大学物理，2013(4):41～45

2冯丽霞, 冯秀梅.同伴教学法在物理教学中的研究与应用.现代教育科学，2013(4):139～143

3何克抗，刘春萱.信息技术与课程整合的教学模式研究之六——“适时教学(JiTT)”式.现代教育技术，2008(12):9～13

4倪建平,周晴,陶丽兰,彭志国,黄致新. 同伴教学法在物理课堂的初步应用研究.物理教学探讨,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陈丽莎,黄致新. Clicker在交互式课堂教学中的应用研究与进展.物理教师,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