主动学习教学法：用科研的方法开展教学

芝加哥伊利诺斯州州立理工大学六个学生因为严重呕吐、腹泻和腹痛、气喘和呼吸困难住院，有的病情已经进入危重状态。大学医疗中心已经接到电话发现数十个出现类似症状的学生。

这是萨斯奎哈纳大学生物学家Tammy Tobin给17个三四年级本科生讲授的病毒学课程的一个模拟场景，也是该校进行的创新课程的一种类型。学生们分别担任联邦公共卫生官员角色，在课程结束后能胜任病原体鉴别，跟踪疾病流行特征，并作出控制疾病流行和治疗的决策。

Tobin说，尽管这些病例是虚构的，我们试图将戏演的足够逼真。比如学生们决定对患者进行血液样本检测或基因分析，Tobin会给出肠病毒D68的检测结果，为阻止学生们从网上查找到现成答案，她把病毒设计成过去未曾发现的新种类和新症状。如果学生们决定送一个医疗队到芝加哥，Tobin将让学生们去查找真实的航班信息，以确定有满足队员运输的足够机票。

*后学生们鉴定出病毒，但由于存在一些错误，导致6名患者死亡。部分原因是没有足够重视治疗。Tobin说，这并不影响他们的成绩，因为他们对自己做了什么，那些是正确的，那些是错误的都亲自经历过。重要的是学生们从整体上掌握了这个问题，对学到的内容印象深刻，并掌握了一系列学科知识。在这次课程中，学生们亲身体会到，流行病学与政治学、社会学、生物学、甚至一些经济学的关系。

Tobin的教学方案只是当前大学科学类课程教学改革的一个类型。还有对较小问题的小组练习，也有大教室内通过手持遥控设备对精心设计的问题进行演练。*后，数以百计的研究结果证实，积*应对问题的主动学习过程比被动听讲对科学的理解更深刻。

开发TBL（小组为基础的学习）教学方法的西苏格兰大学计算机科学家Tom Duff说，主动学习方法比传统教学方法成绩可提高大约20%。其他主动学习教学方法也有类似的效果。去年，华盛顿大学生物学家Scott Freeman对225项关于科学技术工程数学STEM主动教学方法的研究进行分析后发现，主动学习教学方法能将课程教学失败率减少约1/3。

大学STEM教育改革发起组织，美国国家科学院科学技术联盟共同主席，长青州立大学微生物学家Clarissa Dirks说，从这个角度考虑，采用非主动学习教学方法就是不道德的。

主动学习正在赢得一直接受学生和家长们问责的大学管理者们的支持。学生和家长希望知道，既然现在网络免费课程随处可见，为什么他们仍然要支付高昂的学费。主动学习也赢得基金会、资助机构和科学团体的支持，他们认为这是一种提高科学教学质量的理想办法。

美国STEM领域的注册学生，大约60%改学非STEM专业或肄业。在少数族群和女性，这一比例更高达80%。

主动学习不是每个人都喜欢。尤其是现在的大学老师们，他们在自己上大学期间没有这种所谓的主动学习教学方法，他们对这种主动学习的好处表示怀疑。这种教学方法比传统教学方法需要增加许多教学准备工作，这将挤占他们宝贵的科研工作时间。

理解和克服阻力已成为改革者们需要解决的主要问题。许多人认为，科研是一种智力工作，教学只是一种机械劳动。另一个教学联盟主席哈佛大学德里克·博克教学中心主任Robert Lue说，他就是要消除这样一种错误认识。

表面上，主动学习教学与传统的方法的差别并不大。传统的教学，大学生也一直参加会议讨论、询问课程材料和将进行实验的实验室课程。但是如果深入分析一下，就会发现，传统的教学中，学生讨论的问题都属于定制或现成的问题。典型教学过程是，让学生阅读和准备讨论设计好的问题，或严格重复设计好的程序获得预期结果。主动学习教学时，学生对自己的教育负责，他们是教学的主角。

即使是大学一年级的课程，主动学习教学依然有可行性。在主动学习教学过程中，老师的职责是提供描述事实的场景，而不是简单提出具体问题。例如，马里兰大学神经学家Sarah Leupen在《生理学概论》课程中，关于下肢感觉神经的课程中，传统教学只是介绍这些感觉神经的名称。Leupen设计的主动学习教学场景，是当你走在街上，外星人破坏了你腿的感觉神经元。会发生什么后果？

a) Your walking movements show no significant change.

b) You can no longer walk.

c) You can walk, but the pace changes.

d) You can walk, but clumsily.

Leupen经常将课堂时间用在用这样的问题质询学生们，她的课堂上经常会围绕这些问题展开激烈争论。

主动学习教学问题设计的根本标准，是不同通过简单阅读参考书获得答案，即使学生们或许在预习时有这样的期望。要参与讨论，学生们必须应用所学知识，经过分组反复讨论，*终可获得共识(上例答案是 d)。如果小组讨论的答案出错，Leupen认为是好事，因为犯错能让学生们记忆更深刻。

十多年的大量证据表明，主动学习的学生比被动学习能保持更长的记忆时间，也能更好更全面地应用所学知识。2001年，Carl Wieman因为玻色－爱因斯坦凝聚态物理学研究获得诺贝尔物理学奖，使他突然成为主动学习教学法运动的***。Wieman现在是斯坦福大学教授，他说在获得诺贝尔奖前就积*倡导主动学习教学法，只是那时候没有人注意他。

Wieman在1980年代就开始关注主动学习教学法，当时他注意到一些来他原子物理实验室的研究生，后来在博尔德科罗拉多大学。这些学生在大学期间很优秀，但不会科研。他们一直学习成为一个好的科学家，但是在大学学习期间，几乎没有任何这方面的培养。

为寻找解决方法，Wieman对教学开始研究，这些内容对科学家来说大多比较生疏。让他吃惊的是，他发现了产生问题的原因，就是传统的教学中，学生能通过考试，但并没有掌握课程的精髓。也有其他科学家有类似认识，于是Wieman联合这些科学家开始尝试新的教学方法。Wieman获得诺贝尔奖让他们的努力变得更受瞩目。许多课程教学当时开始了以学科为基础的教育研究。

另外一个对主动学习教学法的强烈支持者是前美国科学院院长生物学家Bruce Alberts。2004年，他将几个学会委员会合并为科学教育委员会。科学教育委员会是资深科学家团体，Wieman担任首任主席，先后发布了一系列关于教育改革的报告。*近的报告是2015年1月发布的，就是一套给大学生开展主动学习教学的入门手册。

对主动学习教学法，仍有很多的质疑。《克服教育改革障碍》作者，UMBC教师发展中心负责人Linda Hodges说，对许多科学家来说，主动学习与他们的教学理念相差甚远，这也是教学改革面临的*大困境。

科学家经常感到，教师职业是简单知识传递，课程的事实性知识。主动学习教学法因为需要大量小组讨论的课程时间，这些老师认为这简直是浪费教学时间。

UMBC遗传学家Jeff Leips负责《生态学》和《进化》的教学，他认为，必须承认，不可能让学生学习所有内容，但是主动学习教学能让学生掌握更多知识，而且能真正学会应用这些知识。

Hodges说，另外一个障碍是，许多教授认为必须主导和控制班级学生。主动学习教育法需要老师放弃一些控制权，将这些权利交给一群学生，对很多教员来说，这听起来无法理解。这需要教员掌握完全不同的教学技巧。课堂讲解教学类似表演，你知道剧情和剧本。但是主动学习教学法更像是即兴表演，教员必须根据现场情况随时调整，随时应对各种不可预测的问题，这对许多教员是比较大的挑战。

不过从现实看，虽然许多大学老师声称使用了主动学习教学法，但其实大多数并没有适应合适的方法。

为了提高有兴趣老师使用主动学习教学法的能力，2004年后美国科学院举办了多次夏季5天培训班。大约1000名大学老师参加了这一培训。博尔德科罗拉多大学生物学家William Wood是该项目负责人。Wood说，一个比较重要的课程是让老师们掌握用科研实验的设计方法设计教学计划，而不是按照教材。必须有一个清晰的目标，就是让学生掌握概念知识和技能。然后选择能实现这一目标的指导方法，以及评估学生学习效果的方法。

夏季培训班产生了一定效果，但只参加学习班仍然不够。如果这些老师回到原来学校，周围老师仍然都采用传统教学方法，这些老师会回到老一套的教学方法。

不过美国的大学，尤其是**大学主要围绕科研和经费为中心，科研一直受到足够重视，教学一直并不是受到足够重视。不过现在情况逐渐好转。Lue说，科学是团队项目，需要交流合作。如果你是神经科学家或软物质物理学家，你会去听报告、参加座谈会和午餐会。在这里你与志趣相投的人会面和交流。他在哈佛大学的工作就是是建立这样一种类似科学研究的教学中心，许多美国大学都在进行同样的工作。

http://www.nature.com/news/why-we-are-teaching-science-wrong-and-how-to-make-it-right-1.17963

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