科學研究賦能人才培養(yǎng)

[美]卡爾·威曼 譯/王亭亭

會議特稿

編者按：2019年11月25日，GES 2019未來教育大會在北京開幕。本屆大會由中國發(fā)展研究基金會、北京師范大學、騰訊、全球硅谷投資公司（GSV）、新東方、好未來聯(lián)合主辦，亞利桑那州立大學（ASU）提供學術(shù)合作支持，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）作為特邀合作伙伴參與。大會以“學無止境·教育為公”為主題，以“面向共同未來的探索”“教育與科技”“學校與社會”“全球教育可持續(xù)發(fā)展”為核心議題。來自全球?qū)W術(shù)界、政界、商界的200多位代表匯聚一堂，就教育系統(tǒng)的協(xié)作、終身學習體系建設(shè)等重要問題展開深度對話與交流。多位嘉賓表示，面向共同未來的教育探索，目標之一是促進教育公平實現(xiàn)。推進教育公平，實現(xiàn)教育普惠，才能推動世界向開放包容、互學互鑒發(fā)展，推進人類命運共同體建設(shè)。

會上，諾貝爾物理學獎得主、斯坦福大學教授卡爾·威曼（Carl Wieman）作了題為《“創(chuàng)造”科學家》的演講，介紹了如何幫助教師改善教學方式和幫助學生獲得更好的解決問題的能力。Coursera首席執(zhí)行官（CEO）杰夫·馬吉納卡爾達（Jeff Maggioncalda）作了題為《面向未來人才需求的教育》的演講，介紹了在大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能時代，Coursera發(fā)展的幾大關(guān)鍵決策。本刊編譯了威曼教授的演講內(nèi)容，并在馬吉納卡爾達演講內(nèi)容的基礎(chǔ)上結(jié)合對他的采訪進行了整理，以饗讀者。

一、腦科學研究有力支撐教與學變革

過去30年，我尤其關(guān)注一些教育專家的教學方式，專注于如何能夠幫助學生獲得更好地解決問題的能力。一直以來，上述領(lǐng)域的研究進展是非常顯著的，教學或者是復(fù)雜的思維邏輯、工程思維、學科思維、解決問題的思路等都在不斷地改進。這可能與腦科學有關(guān)，一些基本的大腦層面的研究在深化，如學習的架構(gòu)以及大腦的運作機制。學校把與大腦學科有關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)引入到課堂教學中，并且改進考試體系，思考如何在高等教育中輔助學生實現(xiàn)更佳的學習效果。

最近的一些研究給我們描述了一種學習場景，教師通過對教學過程進行一些改變或者更新，激發(fā)大腦的一些重要節(jié)點或者神經(jīng)元，幫助學生提高解決問題的能力。這些結(jié)果與大腦成像相關(guān)，如相關(guān)研究曾經(jīng)對比過一個醫(yī)學院的學生和一個影像學專家的大腦，發(fā)現(xiàn)他們的大腦激活點是不同的，這是因為他們來自不同領(lǐng)域。

同樣地，在一個教室里，不同學科的學生在學完全相同的內(nèi)容時，其大腦的激活點也是不一樣的。對兩組學生進行如下實驗：一個是控制組，控制組由一位教學經(jīng)驗豐富的教授來授課，采取傳統(tǒng)的教學方式，學生只是豎起耳朵來聽;另一個組是實驗組，由同一位教師來教學，教師采用探究式教學方式。兩組使用相同的課程教材，但采用不同的教學方式，因此，可以看到兩者對比結(jié)果，即有多少學生的學習成績得到改善。對所有的學生而言，不同的教授方式會帶來不同的能力改善情況，有效的教學方式對于激發(fā)人類大腦也非常有幫助。可見，采取更好的教學方法，學生會有不同的表現(xiàn)。

還有更多的案例，涉及上千個研究以及演講，發(fā)現(xiàn)填鴨式、講述性教學同探究式教學相比，能夠反映出學生學習成果產(chǎn)生巨大差別的重要原因之一就是教師角色的改變。在傳統(tǒng)的教學方式中，教師完全是課堂的主導(dǎo)者;對于探究式教學，教師不再是講授信息，而是讓學生更多地參與實踐來自己做出決策和解決一些問題，或者教師和學生共同解決這些問題，這種方式能夠讓學生的大腦得到更多的訓練。

對于教師而言，他們本身最好能具有研究的經(jīng)驗和具備專家的思維。這種專家型的教師具有以下的特點：引導(dǎo)學生學習有用的和感興趣的問題，能激勵學生學習的主動性;能用適當?shù)姆椒私鈱W生的前概念（preconception）;能對學生進行有效的刺激——針對學生的討論和學習進展情況，教師可以不斷地提出有挑戰(zhàn)性的、可以引導(dǎo)學生思考和討論的問題。

對于長時間處在探究式學習中的學生而言，這種學習方式的機理機制能夠確保大腦不斷改變學習的進程，釋放更多的積極信號。同時，我們也需要關(guān)注到諸如大腦的構(gòu)成和大腦的極限等其他的細節(jié)內(nèi)容。

二、有效教學不止傳遞知識，還傳遞思維模式

很多人認為科技可以解決所有的問題，但我并不贊同這樣的說法。我們真正需要做出的一大轉(zhuǎn)變，就是科技怎么來促進和助力社會的發(fā)展。在教學領(lǐng)域，即如何通過信息技術(shù)，實現(xiàn)學生和學生、教師和學生、教師和教師之間更好的溝通等。

信息技術(shù)在教育中扮演了什么樣的角色？在某種程度上，我認為信息通信技術(shù)（ICT）會分散人們的精力。在一個信息傳遞如此方便和快捷的時代，如果一名具有專業(yè)知識的教授起到的作用只是傳遞信息、簡單地傳達概念，那么還需要專家來授課嗎？因此，教師的作用不是單純地傳遞知識，教師的關(guān)注點不應(yīng)該是將自己了解的科學概念盡可能地講清楚，讓學生能掌握這些具體的知識，而是應(yīng)該傳授自己作為專家所特有的思維模式，把自己的專家思維方法傳遞給學生，使學生具有在科學技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀中必備的能力，這才是有效的教學。與傳統(tǒng)教學相比，這是一種完全不同的思維模式，特別是在教學領(lǐng)域，我們可以考慮是不是引入技術(shù)支持教學，實際上在有效的教學中，技術(shù)并不能夠直接帶來任何好處。

對于信息技術(shù)可能會替代傳統(tǒng)大學的說法，我覺得這主要是基于傳統(tǒng)的知識傳播型教學來提出的。一個優(yōu)秀的教師要理解他所教學的專長，做出良好的示范，根據(jù)不同學生的情況和學習層次，來進行有效的指導(dǎo)以及知識和技能的傳播;同時要了解學生的不足，并提供反饋，來提升學生的學習效果。我認為，可能某一天信息技術(shù)可以做這個事情，但是恐怕要花很長的時間才能實現(xiàn)。因此，從我的角度來說，通過技術(shù)使教師與更多學生進行互動，雖然這些改變是可以實現(xiàn)的，但是這根本不可能取代大學的存在。

我期待在不遠的未來，高校應(yīng)該更加關(guān)注擁有專業(yè)知識的教授，以及針對全校師生的更好的評價方式。

過去5年，我在斯坦福大學有一個非常強大的研發(fā)團隊特別關(guān)注教育研究。我之前做物理方面的研究對于我現(xiàn)在的教學研究有一些助力。以科學教育（science education）為例，現(xiàn)代社會需要一種更好的方法進行科學教育。例如，研究表明一些學生并沒有從課堂上獲得對科學的理解。科學教育應(yīng)該關(guān)注與學生日常生活息息相關(guān)的問題，學生的積極性會有很大提高，同時教師應(yīng)及時給予學生反饋。

編輯 呂伊雯 ? 校對 朱婷婷