2001年,斯坦福大学的卡尔·威曼教授因为在玻色-爱因斯坦凝聚态的研究,和另外两位物理学教授平分诺贝尔物理学奖。20万美元的奖金还没焐热,他就把这笔钱捐出来,成立了专门研究理工科教育的基金会。对教学,他怀着宗教般的情怀。他说:“世界需要理工人才,而现行的教学方法使得大多数学生对理工科望而却步。我研究教学改革已经多年,如今顶着诺贝尔的桂冠,我说的话有人听了。”
威曼现在是斯坦福物理系和教育学院联合任命的教授,是当今美国教育界的一杆大旗。他最近在斯坦福作报告,以下是我的笔记。
传统的教育形式,从苏格拉底、孔子到当今,两千多年了,教学内容千差万别,教学形式却鲜有改变。就是老师口若悬河地讲,学生被动地听。就拿本科物理教学为例,几堂课下来,学生溜了一半,主要是因为听不懂,考试成绩不过关。留下来的学生,经过一学期的传统的课堂,大多也对物理失去了兴趣。我想,物理是充满奇迹和逻辑的学科,为什么这么多同学放弃?
为了找到答案,我和我的同行们观察了许多课堂,用研究自然科学的方法论,从做对比实验开始,经过假设、收集数据、分析结果,一步步设计出一种新的教学方法。我把它称作“互动教学方法”。首先用在了物理教学,十几年下来,慢慢地扩展到其他理工科教学。
下面我来解释这种教学方法。我认为本科教学的目标,不是把学生变成某个领域的专家,而是帮助学生掌握这个领域的知识,从而根据知识做出专业、有效的判断。
这套教学法的前提是教授要完整地、彻底地弄明白自己所讲的知识,他是这门知识的专家。教授把课程分解成小的单元,通常本科物理的课程至少会分成50个小单元。每个单元都像一块石头,学生们要熟悉每块石头。然后按照石头的性能,把它们组合起来,最终建立起牢固的智慧大厦。
具体做法是,教授给学生布置课前阅读材料,虽不要求学生全读懂,但要知道课堂上教授会讲什么内容。通常,上课时教授先就下列问题提问学生:基本概念和模型,与之无关的问题,与之有关的问题,为什么会想到这个问题,怎么解决这些问题等。教授根据学生的回答来了解他们对这个单元掌握的程度,进而决定讲述内容。
接下来,学生分组讨论。这种讨论不是泛泛的,而是紧扣教授精心设计的某个主题,讨论的过程也是练习的过程。学生要想在讨论中做出有意义的发言,想不在同学面前露怯,必然会认真准备。这样的讨论刺激同学的主动性,结果是学生对知识的理解更加深入。在讨论的过程中,不懂的同学从懂的同学那里学到的,往往比从教授那里学到的更多。因为学生们的背景相似,讲同类的语言。教授和助教在各讨论小组间巡回,听学生的讨论,收集同学们的疑问和错误。小组讨论是有时间限制的,时满即停。教授开始针对他听到的问题和需求讲课。学生印象最深刻的是教授对错误的分析。(www.daowen.com)
没用的东西是引不起人们的兴趣的。因此高明的教授会进一步引导学生们将所学的知识投入应用,这样可以加深学生对知识的兴趣和理解。
通常,小组讨论的时间大约是课时的50%。考试形式通常是开卷,因为记住多少概念和定理是没有意义的,关键是考他们理解了多少。考题体现了教授的水平。
讲课—小组讨论—针对问题讲课,学生在课堂上不再是被动地接受知识。老师讲在坎儿上,师生互动结合学生互动,课堂上讲授—讨论—反馈—练习—纠偏,循环往复,这就是有效互动教学。
我和我在其他大学的同事多次做过实验:一个非常有经验、德高望重的教授用传统教学法,而另一个是刚刚毕业的博士,用有效互动教学法,同样的课程,同等水平的学生,后一种方法下学生的成绩比前者高出一倍。
前不久,加州大学圣地亚哥分校的计算机科学课程教学,也作了对比实验。结果是,采用传统教学方法的班有20%的学生没有通过考试,采用有效互动方法的只有7%的学生没有通过。
越来越多的大学参与了这个实验,所得的数据差别不大。采用这种教学方法,并不需要大学额外的投入,一般说来,只要经过大约50小时的培训,教授都可以熟练地运用这种方法,取得立竿见影的效果。
讲到这里,威曼教授一改温文尔雅的范儿,声音突然提高了,坐在第一排的我看到汗水湿透了他的前襟,在这阴雨绵绵的下午,我感受到了他的激情。
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