积极解决问题比传统讲课多了解科学内容 - News - Science Network

　　芝加哥国立理工大学的六名学生因严重呕吐，腹泻，胃痛，哮喘和呼吸困难等症状住院治疗，其中一些病情危急。学校保健中心还接到了几十名有类似症状的学生打来的电话。

　　这实际上是由17名初中和高年级学生，萨斯卡纳大学生物学家Tammy Tobin领导的创新性病毒课程的一部分。这些学生担任联邦卫生官员，负责在期末识别病毒，追踪其传播方式，计算应对方案和治疗方案。

　　托宾说，虽然学校和案件都是虚构的，但是我们尽量使其真实。如果学生决定进行血液测试或基因分析，托宾会给他们肠道病毒D68的结果。 （为了防止学生在网上找到答案，她将病毒描述为一种以前未察觉的症状的急性病毒。）如果他们计划派遣一批人到芝加哥，托宾会要求他们检查航班信息，并确定是否有足够的座位。

　　最后，学生们发现了这个病毒，但也犯了很多错误，比如六名病人因为学生对治疗不够重视而死亡。但是托宾说，只要他们表现出他们做了什么，为什么他们不工作，他们如何尝试不同的方式，这并不影响他们的表现。学生完全沉迷于解决问题，牢记学到的知识，掌握一系列主题，这一点很重要。我们专注于社会学，政治学，生物学甚至一些经济学。她说。

　　托宾的教学计划只是目前世界范围内大学范围内的科学教学改革之一，除了这种复杂的沉浸式练习之外，还有针对小问题的小组练习和使用便携式设计的精心设计的问题最后，数以百计的实证研究证实，主动学习比被动聆听更积极主动地解决问题，使学生更好地理解科学。

　　英国西苏格兰大学计算机科学家汤姆·达夫（Tom Duff）发明了集体练习方法，他说：“我们发现这比传统的教学方法增加了20％左右，其他主动学习教学法也有类似的效果去年，美国华盛顿大学的生物学家斯科特·弗里曼（Scott Freeman）分析了225项关于科学，技术，工程和数学（STEM）积极主动式教学法的研究，发现主动式学习教学法将课堂教学的失败率降低了一倍，第三。

　　从这个角度来看，采取其他方法（非主动学习教学法）是不道德的。长庆国立大学微生物学家Clarissa Dirks是国立科学院科学技术联盟（STEM教育改革集团）的联合主席。

　　积极学习正在得到大学管理者的支持，他们始终对学生和家长负责：学生和家长想知道为什么他们仍然要支付高昂的学费，因为免费的在线课程无处不在。积极学习也赢得了基金会，资助机构和科学界的支持，他们认为这是填补科学教育漏洞的理想途径。

　　在美国，大约60％的STEM领域的入学学生重新入学非STEM专业或专业。对于少数民族和妇女来说，这个比例大约是80％。

　　难以接受

　　并不是每个人都提倡这一理念。在自己的学生时代教过传统课程的大学教师对这一举措持怀疑态度。这种教学方法比传统讲授需要更多的教学准备，这将挤压他们的研究工作时间。

　　了解和克服这一阻力已经成为亟待解决的重大问题。哈佛大学德里克·博克教学中心主任罗伯特·吕说，他想消除误解，认为研究是一项智力任务，而教学只是一项机械工作。

　　从表面上看，主动学习教学与传统教学方法的差距不大。大学生也参加研讨会和实验课程。但托宾说，如果你看得更深，你会发现这些都是习惯性的问题。典型的教学过程是让学生阅读和准备讨论精心设计的问题或遵循既定的程序，以达到预期的效果。在积极的学习过程中，学生要对自己的教育负责，设计自己的问题。

　　即使是大学一年级也是一样的。例如，在下肢感觉神经的过程中，传统教学只是描述这些感觉神经的名称，而马里兰大学的神经科学家Sarah Leupen设计了一个主动的学习教学场景：当在街上行走时，外星人毁了你的双腿感觉神经元后会有什么影响？你的行走没有太大的变化。你不能再走了你可以走路，但步伐变化;你可以走路，但是很尴尬。我们经常在这些问题上进行激烈的辩论。 Leupen说。

　　简单阅读参考书不能得到答案。相反，学生必须运用他们所学到的知识，经过反复讨论，最终得到正确答案。如果小组成员的回答出错，Leupen认为这是一件好事，因为错误使学生记得更多。

　　摸索前进

　　有充分的证据表明，主动学习能使学生比被动学习保留更长的记忆时间，更好，更全面地运用自己的知识。然而，这个事实直到世纪之交引起了广泛的关注，这要归功于Carl Wieman。 2001年，维曼分享了玻色 - 爱因斯坦凝聚态物理研究的诺贝尔物理学奖，同时也是主动学习教学法的领导者。斯坦福大学教授维曼说，他在获得诺贝尔奖之前积极主张学习教育学，但是没有人注意到他。

　　上世纪80年代，维曼注意到，原子物理实验室的一些研究生在大学方面表现出色，但是无法进行研究。他说，他们一直在学习做一个好的科学家，但是大学的培训很少。

　　为了找出原因，维曼开始学习教学，其中大部分科学家都不熟悉。最令他惊讶的是他发现问题的原因：在传统的教学中，学生通过了考试，但没有把握课程的本质。

　　其他科学家在开始研究其他教学方法时也开始得出类似的结论。而维曼因为努力获得诺贝尔奖而倍受关注。许多科目是以学科为基础的教育研究：调查每个科目的具体教学观点。

　　积极学习教育学的其他大力支持者包括美国科学院前院长，生物学家布鲁斯·艾伯茨（Bruce Alberts）。 2004年，艾伯茨将几个学习委员会合并为一批科学教育委员会的资深科学家，维曼担任第一任主席。委员会发表了一系列关于教育改革的报告。

　　关于主动学习教学还有很多问题。马里兰大学的生物化学家兼教师发展主任琳达·霍奇斯（Linda Hodges）说。她说的一个主要原因是，对于许多科学家来说，主动学习离他们的教学哲学还很远。

　　科学家们常常认为，教师职业是一种简单的知识转移。而主动学习法因为需要大量的群体讨论时间，这些教师认为这是浪费教学时间。马里兰大学负责生态学和进化课程的遗传学家杰夫·莱普斯（Jeff Leips）说：你必须承认，不可能在同一时间覆盖所有的东西，最好的是让学生掌握更多的知识，学会应用这些知识。

　　另外，Hodges说许多教授认为它必须支配和控制学生。积极学习教育法要求教师放弃他们的一些控制权，交给一批学生，这对许多教师来说可能听起来不可理解。她说。莱普斯还表示，要求教师有完全不同的教学技能。课堂般的表演，你知道剧本。然而，主动学习的教学方法更像是即兴创作。你必须适应当地的情况，随时应对各种问题。对许多老师来说，这是一个很大的挑战。

　　打破现状

　　支持者认为，只有当大学体系的各个层面都有创新时，现状才会改变。为了提高有兴趣的生物教师的学与教能力，自2004年起，科学院举办了一系列为期五天的暑期培训班，约有1000名大学教师参加了培训。该项目的领导人之一，科罗拉多大学的生物学家威廉·伍德说。

　　他说，一个重要的课程是让教师用科学实验来掌握教学计划的设计。他们不应该教课本，而是要有一个明确的目标，让学生掌握他们希望学生学习的概念，知识和技能，然后选择达到这个目标的方式，以及如何评估他们的学习效能。

　　Leupen说，暑期培训课程无疑提高了人们的认识，但是上课还不够，如果这些老师回到学校，周围的老师仍然在使用传统的教学方法，这些老师会回到老的教学方式。 Lue说：科学是一个团队项目，如果你是一个神经科学家或者一个软物质的物理学家，你会听报告，参加研讨会和午餐，你会遇到志趣相投的人。

　　许多科学家认为，良好的教学方法越来越受到重视。许多大学开始把它们作为招聘人员和晋升职位的重要组成部分。在我们的系里，除非你不断创新，否则你不能在任职期间取得教学成绩。 Leupen说。 （张章）

　　中国科学通报（2015-08-06第3版国际）

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　　自然报告（英文）