【专家观点】有效教学:从“被动听课”转为“主动学习”

有效教学:从“被动听课”转为“主动学习”

编辑:Chris Tachibana / 文 姜天海 / 译

 

美国西雅图大学的生物化学系中,Jenny Loertscher的学生在谈笑间慢慢走进教室。10分钟后,30名学生都在各自的小组里,设法解决乳酸发酵的实际问题。Loertscher从旁聆听观察、记下问题,并最后组织学生探讨解决方案。这种研讨性的结构促使学生需要明确地表达出自己的假设与证据。学生们对各种推论的优缺点以及最好的讨论方式进行权衡——这为下周的考试做足了准备。

这就是一个以学生为中心的主动学习模式。学生在这项颇有意义的教育活动中收集、组织、分析、理解常识,并将其说明给其他人。而在以教育者为中心的讲授课程中,这部分工作是由教师承担的,这也往往造成了教师比学生受益更多。

如何主动学习

所有的主动学习方法都旨在让学生从被动地记笔记变成积极的科学思想家。Loertscher的方法是“以过程为导向的探究式学习法(POGIL)”,最初由Vicky Minderhout Thorsell在西雅图大学的化学课上开展。其他方法还包括在医学院流行的以案例和问题为导向的学习模式,以及翻转课堂——学生的家庭作业是观看视频讲座然后在课堂上答疑解惑。这些方法实施起来并不容易,但收获颇丰。

“探究式学习会让人觉得不舒服。”Minderhout Thorsell表示,“你在引导学生走向结论,因此你不是直接回答问题,这会给每个人带来挫折感。”为了理解主动学习的操作模式以及为何会奏效,她说可以将这种方法看作是教练辅导。在足球训练中,运动员是在操场上听从教练的引导,而不是坐在板凳上听完回家后再消化。“如果你不与其他人一起实践的话,怎么能学会如何做科研。”Minderhout Thorsell问道。

主动学习课堂中,有些学生会抱怨,讨论他们尚未掌握的常识有点抓瞎的感觉。也有学生对此表示肯定,让他们能够在课堂上保持清醒,与教师有频繁的互动,起初会觉得难,但最终可以学到更多。“大家常说,如果你没有在挣扎奋斗,你就没有学到常识。”Minderhout Thorsell表示。

教师通过学生在课堂上的主动参与,让学生在自主学习中肩负起更大的责任。主动学习同时也为学生关键就业技能的培养提供了机会,包括团队合作和解决开放式问题。对教师来说,主动学习可以让教学更有满足感。“既然大家在课堂上花了很多时间建立科学论点并进行讨论,我就可以提高考试问题的水平。学生会有心理准备,而且知道我会要求严谨的回答。”Loertscher表示。但不要期待学生的评价分数会更高。Loertscher表示,从传统讲授教学转为探究式课堂后,她得到更加强烈的肯定和否定意见,但总体来说,她的学生评价平均分数并没有改变。

为何主动学习

那么,为什么要从以教师为中心转向以学生为中心的方法呢?特别是终身教职岗位和晋升更注重科研而非教学工作。“证据。”耶鲁大学教学中心实行董事Jennifer Frederick表示。大量研究证明,在学生的考试表现和理解能力方面,主动学习比传统讲授更加有效。

澳大利亚国立大学生物研究学院生物教学副主任Susan Howitt在她的管理和教学职责之外还研究细胞转运体。她能够理解需要发表论文所承受的压力,以及改变教学方法可能的花费时间的担忧。然而,使用讲授教学方式的教师往往在自己的课堂上看到证据后,会被说服去改变自己的教学方式,她表示。“当教师从自己学生身上得到详细的反馈时,他们通常会发现,看起来自信的学生实际上对自己的所知并不那么有信心。即便是在课程最后,很多人仍对关键概念一头雾水。”

同时,Frederick也提出了当前全国的科学教学趋势,鼓励教师将研究工作的原则应用到教学当中。这种概念的其中一位倡导者就是现供职于白宫科技政策办公室的Jo Handelsman(bit.ly/1KD197b)。对于在先前的证据之上建立科学,并通过以假设为驱动的实验和分析来推动领域发展的教师来说,科学的研究型教学是有意义的,Frederick表示。“在顶尖研究机构的科学教师非常有抱负,在每件事上都追求卓越。”她说,“他们发现,他们可以利用自己的课堂来检验学生如何学习的假设,评估不同的学习方法。”

对于初任教师和面临严酷的学术就业市场的博士后来说,在研究性学习中所获得的经验是一份职业财富。而且,做具体学科的教育专家成为一条新的职业道路,英属哥伦比亚大学(UBC)地球、海洋和大气科学教育专家、地球物理学家Francis Jones表示。“随着高等教育的需求逐渐增长,这成为一大增长领域。”他说,教育专家拥有他们领域的专业常识技能,同时也是该领域教与学的专家。当他们作为永久的支撑人员或教师与院系融为一体时,是最具成效的。他们的工作是先容并分享成功的教学策略,让院系可以使用最新的循证教学方式,帮助学生进步。

对于高校而言,主动学习的主要好处是降低挂科率,而且可能会提升理科生的保留率,包括代表性不足的少数族裔和有经济困难的学生。主动学习方法可以持续反馈学生的进展,让教师可以尽早掌握哪些概念是难点,以及哪些学生无法跟上进度。他们可以马上进行修改更正,而不是等到考试之后。主动学习可以广泛地培养学生的应用技能,如解决问题的能力等,可以让来自弱势群体、科学经验更少的学生从中受益(bit.ly/1fLGpzD)。

转变教学方式的第一步

对于将主动学习引入课堂的教师来说,有经验的实践者会告诉你两个字:求助。大型的科学教育社区可以回答关于循证教学方式的问题并提供建议,针对不同班级规模和学科都有引导方案。正如耶鲁大学一样,很多机构都设有教学中心,可以帮助教师联络采用主动学习策略的同事,并为他们提供实际的建议。高校教学中心在科学教学方法的评价方面也有专业的方法。“大家可以帮助评估一项教学创新的影响。”Frederick表示,“大家有一定的方法和分析经验,知道如何利用数据引导教师获得成功的结果。”

Howitt建议先要进行一点思考。退一步考虑你想要实现什么结果,她说。在引入以学生为中心的活动时,一个普遍的担忧是,这种活动会占用较为重要的内容讲解的时间。Howitt表示,这时就应当问:我对于这门课的目标是什么?学生需要理解哪些内容才能在这个领域继续?在上完这门课的数年之后,我想让他们仍旧记得什么?可以求助于文献。在很多领域,专业团体都发布了学生必须掌握的核心或入门概念。

Howitt等人建议要从小处着手。修改你的教学计划,进行简短的小组活动,Frederick建议,比方说在讲课之前和最后留出几分钟的时间,让学生与邻座同学讨论一个比较有挑战性的问题。在相关的考试问题上对比学生前一年的表现,分析结果,然后调整你的方法。“从小改变入手的人更可能会继续贯彻下去,并最终改变他们教学的方法。”Frederick表示。

对于实验课和本科生科研而言,Howitt发现,仅仅加入反思活动就可提高学生的学习效果。她表示,即便学生正处于做科研设计的环境中,他们仍然需要受到某种推动力,才能最有效地利用这次经历。“学生通常会聚焦于某种特殊的技能而忽略了全局。”她说,“让学生们反思他们为什么做某些实验以及他们这一路学到了什么,比方说从在线期刊上,这些可以帮助他们了解实验设计和解读以及数据来自何处。”

有研讨班课程的教师可以更方便地引入创新手段,而且不必花费大量的时间与精力。诸如美国细胞生物学学会等组织的年会上通常包括教育环节。更多深入的经验可以通过霍华德·休斯医学研究所资助的国家科学院本科生教育夏季研究所来获得。

创新教学的资源

在UBC,Carl Wieman科学教育计划(CWSEI)自2007年就开始改革科学教学。一个具体目标就是充分利用教育技术。Jones自CWSEI项目伊始就参与其中,他表示技术让内容的传递可以走出课堂,因此课内时间可以用于练习专家式的技能,以及运用所学的常识。技术同时也支撑扩展有效的教育实践。

理想的教学情境是一对一的辅导:一位专家直接与一名新手一起工作。密切的互动可以让有经验的辅导者观察到学生是如何思考的——错误的理解、常识缺口,以及问题挑战——并进行调整。这种调整通常为了完善专家之前判断失误的地方:在建立假设并在论证过程中走捷径时,把新手落在后面。Jones表示,像在线课程管理项目或翻转课堂等技术革新,让教师在多名学生中仍可以使用辅导手段,观察学生的思考方式并作出响应进行进一步支撑。

那么大家再来看看clickers个人应答系统。这些手持无线设备可以记录课堂中每位同学的问题回答情况。教师可以统计所有学生的回答情况并进行展示,例如柱状图的形式,让全班可以看到集体思维状况。对于很多教师而言,特别是在大课中,主动学习的第一步就是先容clickers课堂应答系统,或是采用低技术手段如彩色卡片,学生举起色卡表明自己的回答。

UBC CWSEI会为使用clickers的有效教学提供引导方案。关键是不能局限于简单的回忆或理解程度核查,而是要提出有意义的问题鼓励学生思考解决方案而非排除错误选项。如果学生能够在得到答案前有时间进行个人思考和小组讨论,那么他们就能最大限度地获益于应答系统。科学教育社区和高校教学中心可以为教师提供有效的应答系统问题和策略支撑。

为了在课外开展内容提供以及专家—新手和点对点交互,大多数高校采用了内部的课程管理系统或商业解决方案。Jones表示,教育信息技术仍然在改善,将会实现跨校共享主动学习资源的标准化。同时,他表示,技术已经在提高教师观察学生思考的能力。“本科的科学课程有成百上千名学生,无法采用这种专家只辅导一名或几名新手的最优模式。”他说,“但是应答系统、课堂学习单,以及利用学习管理平台进行在线测试的内容提供,这些策略都可以让学生的思考状况大规模地呈现出来。”

持之以恒:这是值得的

教育改革并不易。教师和学生都习惯于传统的讲授模式。然而,主动学习课程改革的例子比比皆是,通常是由物理学教师领导。麻省理工学院(MIT)的一个鼓舞人心的案例显示出它为学生、教师和整个金沙娱乐所带来的改变。物理学教授John Belcher讲述了这个故事:“在MIT,物理学导论是每名学生必选的课程,甚至包括商科和语言专业。”这门课程因高挂科率和缺勤率而名誉扫地,这就推动了一个革命性的改变——从传统的讲授模式转向基于技术的主动学习(TEAL)。

TEAL是一种融合了讲授模式和动手操作活动的混合教学法,Belcher承认需要在大学层面开展TEAL的举措。“这是一个六年的大型举措。”他说。它的成功是因为解决挂科率是MIT领导层的重中之重,他们在Belcher和团队“制定细节问题”的时候给予支撑。Belcher曾在北卡罗莱纳州立大学的课堂见过“以学生为中心、采用翻转教学法的主动学习环境”(SCALE-UP),它所采用的技术和座位安排方式都服务于主动学习模式。大量的外部和金沙娱乐资金都用于拓展这种物理课堂的模式。Belcher表示,与Lori Breslow女士结婚也对此有所帮助。她是传播与学问方向的博士,而且是MIT教学实验室的主任,这帮助他评估、发展并验证了TEAL项目的价值。十三年之后的今天,挂科率有所下降,出勤率在上升,每年有800名学生在物理课上感受TEAL的教学方法,而且他的工作也获得了国家级认可(bit.ly/1eV4L9d)。有了规范的课程材料,最大限度地留出教师与学生的互动时间。参与该课程的学生助理主动引导其他同学适应这种新的模式。

“当我给200~300名学生单纯讲课时,一点都不好玩,就像一场演出。”Belcher表示,“在互动课堂的教学要有意思得多,特别是年轻的教师深有同感。”但另一方面,并不是每个人都有时间和资源去完全改革一门课程。因此,Frederick关于引入主动学习的一个简单规则就是:“从简单的入手。大家建议一个‘10%的原则’,意味着步子要迈得小一点,每次进行一点小的改革。这就像是实验科学。你往往不会一次性改变所有的变量。”

Chris Tachibana是美国西雅图和丹麦哥本哈根的科学编辑

DOI: 10.1126/science.opms.r1500157

“原文由美国科学促进会(www.aaas.org)发布在2015年9月18日《科学》杂志”。官方英文版。

来源:《科学资讯》 (科学资讯2016年2月刊 科学·职业)


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