后愛強 楊永佳 周自剛

收稿日期：2023-09-19? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2023-11-25

作者簡介：后愛強，男，博士研究生，研究方向為原子與分子的第一性原理計算、微納光學(xué)；楊永佳，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為光電探測器應(yīng)用、光電子課程教學(xué)；周自剛，男，院長，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為光通信芯片集成、微納光子學(xué)、微波光子學(xué)、教育教學(xué)理論。

摘? ? 要：文章探討了在數(shù)字化背景下應(yīng)用文獻案例同伴教學(xué)法（Literature Case Peer Instruction，LCPI）對提升光電信息科學(xué)與工程專業(yè)（以下簡稱“光電專業(yè)”）學(xué)生在“光電子技術(shù)及器件”課程中的學(xué)習效果和學(xué)習動力的作用。同時，以2021級光電專業(yè)學(xué)生為例，進行試驗設(shè)計和實施，通過將數(shù)字化過程應(yīng)用到教學(xué)全過程，使用數(shù)字化教學(xué)跟蹤每個學(xué)生的表現(xiàn)，比較LCPI和傳統(tǒng)講授法（Traditional Lecture，TL）的教學(xué)效果。結(jié)果顯示，LCPI能夠促進學(xué)生交流合作，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高課程成績。此外，通過問卷調(diào)查可知，學(xué)生對LCPI的認可度較高，認為其能夠激發(fā)學(xué)習興趣，增強學(xué)習動力。

關(guān)鍵詞：文獻案例同伴教學(xué)法；數(shù)字化教育；光電工程；學(xué)習效果；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2024）02-0061-04

一、引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，高等教育正經(jīng)歷著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的巨大變革。在這個背景下，“光電子技術(shù)及器件”課程的教學(xué)模式也面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。

2022年，全國教育工作會議提出了深化新時代教育改革和實施教育教學(xué)數(shù)字化戰(zhàn)略行動的重要任務(wù)，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于人才培養(yǎng)全過程能夠推動教育的高質(zhì)量發(fā)展。教育數(shù)字化是將信息技術(shù)和教育相結(jié)合的教育模式，隨著通信技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益普及，其正在以前所未有的方式深刻地影響著人們的生活和學(xué)習[1]。特別是高等教育進入普及化階段，對學(xué)生的信息掌握已經(jīng)成為一個主要的問題。在此背景下，將數(shù)字化應(yīng)用到教學(xué)全過程，在“五步”教學(xué)流程的基礎(chǔ)上應(yīng)用文獻案例同伴教學(xué)法，有利于提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。文章主要介紹文獻案例同伴教學(xué)法的實施過程和相關(guān)的教學(xué)探索。案例同伴教學(xué)法（Peer Instruction，PI）是一種有效的教學(xué)策略，國內(nèi)學(xué)者通過案例分析和討論的方式發(fā)現(xiàn)，案例同伴教學(xué)法能有效促進學(xué)生的深度學(xué)習和思維能力[2]。國外研究也證明了案例同伴教學(xué)法的積極作用，能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識，激發(fā)學(xué)習興趣和動力[3-5]。

二、文獻案例同伴教學(xué)法

（一）概念

LCPI是一種以參考文獻作為課堂研討案例的教學(xué)方法，采用師生平等合作探究的教學(xué)班制形式。該方法精選與課程知識點匹配的參考文獻資料，并設(shè)計綜合測試題，旨在闡釋學(xué)生難以掌握的專業(yè)術(shù)語并引導(dǎo)學(xué)生進行深入探究。同時，借助手機端等應(yīng)答交互系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)過程，促進專業(yè)術(shù)語的自主學(xué)習和合作探究，形成一種學(xué)生自主學(xué)習、合作學(xué)習，生生互動和師生互動的教學(xué)模式。

（二）內(nèi)涵

文獻：主要包括期刊論文、學(xué)位論文、會議論文、專利、圖書、產(chǎn)品標準、質(zhì)量報告、競賽作品和科技項目等。這些文獻體現(xiàn)了知識點的專深性、實踐性、探索性和創(chuàng)新性。

案例：教師提前選定適合課堂討論的文獻案例，要求學(xué)生結(jié)合慕課、課件等進行自主學(xué)習。這些案例作為課堂討論的起點和參考，擴大了學(xué)生的知識面，拓寬了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運用多方面學(xué)科知識解決實際問題的能力。

同伴：同伴合作是文獻案例同伴教學(xué)法的重要特點之一。它體現(xiàn)了師生之間和生生之間的平等協(xié)作和共同進步的關(guān)系，符合學(xué)生中心教育理念。通過LCPI，學(xué)生不再被動接受知識，而是積極參與教學(xué)活動，成為問題探究和解決的主體。

（三）特點

情境教學(xué)：LCPI將學(xué)習過程與學(xué)習環(huán)境相結(jié)合，創(chuàng)造真實、現(xiàn)實和有意義的情境。通過引入具有真實性和意義性的文獻案例，增強學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性。

社會建構(gòu)主義學(xué)習：LCPI符合社會建構(gòu)主義學(xué)習理論，認為學(xué)習是一種社會交往活動。同伴合作和交流是

LCPI重要特點之一，即學(xué)生通過與他人的交流和互動獲取知識、經(jīng)驗和技能，共同解決問題，相互學(xué)習和提升。

自主學(xué)習和合作學(xué)習：LCPI注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習能力和合作學(xué)習能力。學(xué)生通過獨立閱讀和分析參考文獻案例，自主思考和提出問題，并在同伴合作中共同探討和解決問題，培養(yǎng)了自主學(xué)習和合作學(xué)習能力。

三、“五步”教學(xué)流程

在“光電子技術(shù)及器件”課程教學(xué)過程中，教師采用“五步”教學(xué)流程進行教學(xué)，該流程主要包括：儲備測試、第一階段教學(xué)、半期成果檢測、第二階段教學(xué)和成果檢驗

（圖1）。學(xué)生通過單選題測試基礎(chǔ)知識和學(xué)習動力流程。教師采用LCPI引導(dǎo)學(xué)生參與討論，注重學(xué)生邊學(xué)邊做，并進行教學(xué)總結(jié)和反思；同時，通過形成性和終結(jié)性評價，評估學(xué)生達成學(xué)習目標和課程目標的情況，旨在提高學(xué)生的學(xué)習效率和解決復(fù)雜問題的能力。以下對“五步”教學(xué)流程進行詳述。

第一步：基礎(chǔ)知識儲備、學(xué)習動力和學(xué)習效率摸底測試。遵循最鄰近發(fā)展區(qū)理論，通過50道與本課程相關(guān)的基礎(chǔ)知識單選題，教師基本掌握每個學(xué)生對該課程所具備的基礎(chǔ)知識、學(xué)習動力、學(xué)習效率和情緒心理，是否可以克服學(xué)習困難，并在規(guī)定時間內(nèi)完成學(xué)習任務(wù)，以此作為課堂教學(xué)的基本依據(jù)。

第二步：第一階段的課前、課堂和課后教學(xué)。遵循泰勒原理，按照建構(gòu)主義和B. S.布盧姆（B. S. Bloom）相關(guān)學(xué)習理論，采用LCPI，根據(jù)學(xué)生學(xué)習基礎(chǔ)和學(xué)習動力分組并討論，圍繞各知識點和工程原理積極調(diào)動學(xué)生參與。

第三步：半期成果產(chǎn)出檢測，教學(xué)總結(jié)反思和持續(xù)改進。遵循最鄰近發(fā)展區(qū)理論，發(fā)布5種題型共40道題，檢驗每個學(xué)生學(xué)習后的基礎(chǔ)知識儲備、興趣、態(tài)度和心理的變化情況，尤其是知識儲備的增量、學(xué)習內(nèi)驅(qū)力的動量和學(xué)習效率的變量，以便及時調(diào)整教與學(xué)的方式和方法。

第四步：第二階段的課前、課堂和課后教學(xué)。遵循泰勒原理，按照建構(gòu)主義和B. S.布盧姆相關(guān)學(xué)習理論，采用LCPI，根據(jù)半期學(xué)生學(xué)習進步情況個性化調(diào)整同伴分組和討論，按照每個學(xué)生進步情況，圍繞課程涉及的實際科學(xué)、工程和技術(shù)問題，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

第五步：成果產(chǎn)出檢驗，教學(xué)總結(jié)反思和持續(xù)改進。遵循最鄰近發(fā)展區(qū)理論，按照課程目標要求，通過終結(jié)性評價（發(fā)布5種題型共35道題）和形成性評價（課后作業(yè)、自主學(xué)習、期中測試、應(yīng)答互動、課外實踐），統(tǒng)計、總結(jié)、分析和評價每個學(xué)生的學(xué)習目標和課程目標達成情況，并進行教學(xué)反思和持續(xù)改進。

四、課程實踐

（一）試驗設(shè)計

文章旨在比較在光電專業(yè)“光電子技術(shù)及器件”基礎(chǔ)課程中使用LCPI和TL的教學(xué)效果。試驗對象為2021級光電專業(yè)學(xué)生。試驗班采用LCPI，對照班使用TL。兩個班級的學(xué)生在課程開始前進行基礎(chǔ)摸底測試，以便確定各班級學(xué)生的光電基礎(chǔ)知識水平。在12周的教學(xué)周期內(nèi)，每周進行4節(jié)課的教學(xué)。試驗結(jié)束后，對兩個班級的學(xué)生的考試成績和學(xué)習問卷進行分析，以比較LCPI與TL的教學(xué)效果。

（二）試驗過程

1.試驗班

試驗班的課程實施過程按照LCPI的授課流程，具體實施過程如圖2所示。整個教學(xué)環(huán)節(jié)可以用7個字進行簡要概括，即測、研、答、講、辯、導(dǎo)、結(jié)。

測：在課程開始前，進行課前自學(xué)檢測，評估學(xué)生對課前發(fā)布資料的學(xué)習情況。

研：同伴研討相關(guān)參考文獻資料，產(chǎn)生共鳴，為課堂討論做準備。

答：在同伴研討的基礎(chǔ)上，進行第二次獨立應(yīng)答。

講：同伴之間進行分享，展開理由分析講解。

辯：在整個班級范圍內(nèi)進行異同觀點爭辯，讓爭辯的氛圍充滿整個課堂，使學(xué)生的想法能夠得到充分交流和展示。

導(dǎo)：教師根據(jù)學(xué)生的答題、交流情況進行講解和補

充，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習和參與課程討論。

結(jié)：綜合學(xué)習成果和評價體系，評估學(xué)生的整體效果，對課堂要點內(nèi)容進行總結(jié)，構(gòu)建師生學(xué)習共同體。

2.對照班

對照班采用TL。在課前學(xué)生閱讀相關(guān)講義，課堂上主要由教師進行定理演示和解決課本上的問題。學(xué)生可以自主決定是否尋求助教的幫助，以解決課后作業(yè)中的問題。

（三）結(jié)果及討論

試驗結(jié)束后，教師對兩個班級的學(xué)生的基礎(chǔ)摸底測試情況、考試成績和學(xué)習問卷進行統(tǒng)計分析，比較LCPI與TL的教學(xué)效果。

為了確定學(xué)生在光電知識方面的基礎(chǔ)水平，教師在開學(xué)前進行了一項基礎(chǔ)性摸底測試。該測試包括50道單選題，涵蓋了“光電子技術(shù)及器件”課程的基本概念，包括光輻射與激光原理、光束的傳播、光束的調(diào)制、光的探測技術(shù)、光的成像技術(shù)及光顯示技術(shù)。

考試在課程結(jié)束時進行，題型包括選擇題、填空題、判斷題、簡答題及非標準題，覆蓋了學(xué)期內(nèi)所學(xué)的全部內(nèi)容。

1.課程評價

課程評價采用綜合性的評估體系，旨在全面衡量“光電子技術(shù)及器件”課程中LCPI的教學(xué)效果。評價內(nèi)容包含傳統(tǒng)的知識學(xué)習成績評估，同時引入了對學(xué)生思辨能力和科技創(chuàng)新能力的考核，以全面評價學(xué)生的綜合能力和實踐能力。

（1）診斷性測試。研究發(fā)現(xiàn)，試驗班有90%的學(xué)生參加了摸底測試，對照班測試率為100%。結(jié)果表明，兩個班級學(xué)生的基礎(chǔ)水平?jīng)]有明顯差異（圖3）。如果將錯誤和空白都歸為錯誤的話，則試驗班和對照班的錯誤率都明顯高于正確率，試驗班錯誤率為67.31%，對照班為69.81%，表明兩個班級學(xué)生的先驗知識水平相對較低，基礎(chǔ)知識水平較為一致（圖4）。因此，課程開始時增加對基本概念的復(fù)習，并將其與后續(xù)更復(fù)雜的概念聯(lián)系起來，旨在解決學(xué)生對基礎(chǔ)光電概念理解不清的問題。

（2）考試成績。數(shù)據(jù)顯示，試驗班學(xué)生在期末考試中的表現(xiàn)均優(yōu)于對照班學(xué)生（表1）。特別是在期末考試中，試驗班學(xué)生表現(xiàn)更出色，表明LCPI對學(xué)生掌握光電子技術(shù)的基本概念的作用大于TL。綜合考試結(jié)果表明，LCPI有效提升了學(xué)生對光電子技術(shù)基礎(chǔ)知識的理解能力。值得注意的是，兩個班級學(xué)生的期末考試得分率都高于期初摸底考試的得分率，符合課程初期的目標。此外，試驗班有17%的學(xué)生未通過課程考試，而對照班有24%的學(xué)生未通過課程考試，這說明LCPI有助于降低不及格率。

（3）學(xué)生思辨能力評估。教師通過在課堂上引入辯論課和問答課的形式，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和批判性思維。試驗班學(xué)生分小組展開辯論，運用邏輯思維和說服能力支持觀點，理解回應(yīng)其他小組的論證，展示團隊合作能力。教師通過記錄試驗班和對照班學(xué)生在辯論課和問答課上的表現(xiàn)，評估其論證邏輯、說服力和團隊合作水平。結(jié)果表明，試驗班學(xué)生更積極主動、邏輯思維和辯論技巧更出色，這表明LCPI在提升學(xué)生思辨能力方面具有優(yōu)勢。

（4）科技創(chuàng)新能力評估。在課程中，教師特別關(guān)注對學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在考核模塊中引入科技作品加分項來評估學(xué)生的科技創(chuàng)新能力?？萍甲髌返脑u估標準包括作品的創(chuàng)新性、實用性和學(xué)生的獨立貢獻。學(xué)生在小組合作的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)個人的創(chuàng)意和技能，通過提交科技作品報告并進行答辯，以展示對作品的深入理解和應(yīng)用。通過評估學(xué)生的科技作品發(fā)現(xiàn)，LCPI可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

2.問卷調(diào)查

問卷覆蓋了“光電子技術(shù)及器件”課程的培養(yǎng)目標，包含4個問題，旨在了解學(xué)生對培養(yǎng)目標的達標情況。

問題1（Q1）：具備光電子技術(shù)相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計與制造等方面的理論基礎(chǔ)和工程技術(shù)知識；

問題2（Q2）：具有自覺學(xué)習和運用專業(yè)知識分析光電子技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力；

問題3（Q3）：會使用現(xiàn)代信息技術(shù)工具，具備綜合分析、批判思維、鑒別與應(yīng)用的能力；

問題4（Q4）：能主動適應(yīng)社會，具備較強的溝通交流和團隊協(xié)作等能力及創(chuàng)新、創(chuàng)意與創(chuàng)造等素養(yǎng)。

通過Cronbach's alpha信度系數(shù)評估問卷的可靠性，結(jié)果顯示，試驗班的問卷信度為0.93，對照班為0.67，可見，試驗班的問卷可靠性較高，而對照班的問卷則呈現(xiàn)較低的內(nèi)部一致性。試驗班在大多數(shù)問題上的得分都高于對照班得分，尤其是Q1、Q2、Q3和Q4的得分均超過了

3.研究的局限性

試驗班和對照班的“光電子技術(shù)及器件”課程是由同一個教學(xué)小組的不同教師教授的。盡管教師定期開會討論課程進展，制定相似的作業(yè)和評分標準，但無法完全控制小組的條件。在試驗中，未能控制學(xué)生人數(shù)、性別等變量。

（四）試驗結(jié)論

試驗結(jié)果表明，LCPI在“光電子技術(shù)及器件”課程中具有一定的優(yōu)勢，可以提高學(xué)生的學(xué)習效果和學(xué)習動力。具體來說，LCPI可以促進學(xué)生之間的交流和合作，增強學(xué)生的學(xué)習興趣和動力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維能力。與TL相比，LCPI更加注重學(xué)生的主動參與和合作，更加強調(diào)實踐和體驗，使學(xué)生在學(xué)習中得到更多的鍛煉和成長。

然而，試驗結(jié)果也揭示了LCPI存在的不足之處。首先，LCPI需要教師投入更多的時間和精力，如準備課前閱讀文獻和資料、設(shè)計課前小測試題，以及在課堂上組織和管理學(xué)生進行小組討論和互動，以確保教學(xué)的順利進行。其次，LCPI可能受到一些學(xué)生在學(xué)習和交流中的主觀限制和偏見影響，需要教師引導(dǎo)和輔導(dǎo)，確保學(xué)生的參與和貢獻。最后，LCPI對學(xué)生的自主學(xué)習和探究能力要求較高，需要學(xué)生具備一定的學(xué)習能力和自我管理能力。

五、總結(jié)與展望

文章基于數(shù)字化背景，通過LCPI提高學(xué)生的學(xué)習效果和學(xué)習動力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力，用LCPI對每個學(xué)生的過程性數(shù)據(jù)進行全覆蓋式跟蹤，重點解決學(xué)生學(xué)習動力不足和課程教學(xué)拘泥于教材的問題，并對其在“光電子技術(shù)及器件”課程中的教學(xué)效果進行了探索和評估。結(jié)果顯示，LCPI可以作為一種有效的教學(xué)模式，促進學(xué)生對于光電子技術(shù)概念的理解和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

0.8，表明試驗班學(xué)生對LCPI高度認可（表2）。問卷結(jié)果顯示，試驗班學(xué)生普遍認為LCPI可以促進學(xué)生之間的交流和合作，能有效培養(yǎng)創(chuàng)新意識和思維能力。學(xué)生對LCPI的滿意度也較高，認為LCPI使課程內(nèi)容更加生動有趣，提高了學(xué)習的積極性和主動性。此外，試驗班學(xué)生對使用LCPI的反應(yīng)相當積極，與TL相比，在刺激性、參與鼓勵、挑戰(zhàn)性和價值性等方面存在顯著差異。這些結(jié)果表明，文獻案例同伴教學(xué)法對學(xué)生的學(xué)習動機產(chǎn)生了積極影響。

未來，高校應(yīng)進一步研究和推廣LCPI在“光電子技術(shù)及器件”課程中的應(yīng)用，包括拓寬文獻案例的來源與種類、深化教學(xué)活動的設(shè)計、提高評估方法的精確度和全面性。同時，應(yīng)加強教師的專業(yè)發(fā)展與培訓(xùn)，提高其在數(shù)字化背景下教學(xué)的能力與水平。此外，還應(yīng)積極探索LCPI與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)模式與工具，以便更好地滿足學(xué)生的學(xué)習需求和培養(yǎng)目標?？傮w而言，LCPI在“光電子技術(shù)及器件”課程中的實踐為高校提供了一種有潛

力的教學(xué)方法，未來的研究與實踐將進一步推動教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與發(fā)展。

參考文獻：

[1]? 張冬冬.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高校教學(xué)質(zhì)量保障體系

創(chuàng)新實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023，77

（11）：38-41.

[2]? 左麗琴，趙東來.同伴互助式學(xué)習與案例教學(xué)法法聯(lián)

合在基礎(chǔ)護理技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].健康必讀，

2017（12）：59-60.

[3]? HAWORTH I S， ERIKSEN S P， CHMAIT S H， et

al.A problem based learning， case study approach to

pharmaceutics： faculty and student perspectives[J].

American journal of pharmaceutical education，1998，

62（4）：398-405.

[4]? SIRISUBSATID S. The new era of language teaching：

Case study of peer teaching method in German language

class[G]. 2018 5th International Conference on Business

and Industrial Research （ICBIR），2018.

[5]? 張萍，MAZUR E.Peer-Instruction—哈佛大學(xué)物理

課程教學(xué)新方法[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（8）：69-71.

■ 編輯∕王力