國外的大學生物學教學創新

李貴生

摘要：為了壯大專業以及促進生物學發展，必須在教育理論的指導下進行大學生物學教學改革。以提升學生的認知能力為核心，國外大學在多個方面展開了創新。本文特別收集了2009年以來的主要英語文獻，希望能為了解大學生物學教學的歷史及預測其未來提供一個窗口。

關鍵詞：布魯姆；形成性評價；同伴教學；探究性實驗；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0108-02

現今，認為生物學枯燥乏味的大有人在，同時該專業的許多學生認為應該掌握更多的生命科學知識。要想改善這種狀況，可能需要在傳統的講授型教學中引入現代的研究型教學。教育學理論的發展導致了一些在學與教的關系上的新看法，這為開展新型教學提供了指導。在理論和實踐的交互中，一些旨在提升探究能力的教學手段運用到了當今的大學生物學課程中（Wood 2009）。

一、實行目標教學

典型的教學大綱只是羅列了課程內容的一些主題，基本沒有明確學生將要達到的理解水平和要掌握的技術技能。例如，分子生物學中的DNA轉錄過程，可以在許多層面來理解，但是教學大綱中它們通常未被區分開來。相反，以學生為中心的教學則要明確指出。譬如，學生通過學習要能夠“說出主要酶的名字”或者“解釋模板DNA兩條鏈與RNA轉錄產物之間的核苷酸序列關系”，再者“圖示RNA轉錄本延伸里的一步，并表示出局部的核苷酸序列以及DNA和RNA鏈的極性”，或者“預測一種核苷酸缺乏時轉錄的結果”。

注意教學目標針對的是學生需培養的技能而不是要掌握的知識。例如，說出一個酶的名字或描述一個過程所要求的能力只是記住相關信息（級別1），而能夠預測結果（級別3）或基于證據而捍衛原理（6級）需要更深入的理解。注意前三級屬于初級層次的認知，其相關問題一般有直接的、明確的、無歧義的答案，而后三級中通常沒有唯一的正確答案，可能從不同的角度有不同的結論。按照人類的認知層次體系建設好生物學的教學目標（Crowe，Dirks et al.2008），不僅能超越“授之以魚”而達到終極的“授之以漁”，還有利于學習的評價體系的科學性和教學的可比性。

二、創造活躍課堂

教師照本宣科的宣講態度是所有死寂課堂的特征，而引導學生理解即使是路人皆知的常識也會使學生樂而不疲。教師口吐蓮花而學生專心致志是不是不重要呢？非也，但學生只是被吸引而沒有被激發，他們的反應充其量是知識上的漣漪而絕不是思維上的蕩滌，這樣多半帶來安靜緩滯而不是熱烈甘怡的課堂。這一點已不再是認知理論的預測和課堂教學的印象，而是大規模數據的統計結果（Freeman，Eddy et al.2014）。

教師必須引導學生發起多種課堂活動，如就一個話題各抒己見，搶答“一分鐘試卷”等；不過討論的最多的是多項選擇題。第一輪回答后，學生可能覺得好笑或感到驚訝，但他們想知道誰對誰錯，并且情緒也被調動了。這時不要揭示正確答案或試圖再次解釋概念，而要求學生在小圈子里進一步討論。幾分鐘之后，教師只需要再組織一次答題并給予簡短總結，因學生經常比教師更能通過同學識別有漏洞的推理以及更能說服同學相信正確選項，此乃著名的同伴教學現象。有人會認為在此過程中對問題了解較少的學生有可能感到來自那些知識更豐富的同學的壓力，但學生實際上是在討論中學習，即開始時小組里沒有一個人知道正確答案。多選題可通過是否包含基于學生錯誤認識的不正確選項而培養不同層次的布魯姆理解力。

在這其中，需注意到及時的評價保證著學生對知識的掌握程度。傳統的課程通過將評了分的作業和試卷返給學生來提供反饋，這往往因為太遲而沒有發揮出最大作用，因為注意力分散到了新的主題上。相反，就剛剛被討論的話題來一個測試有著重大意義。那些自以為教學能力強的教師發現只有一小部分學生明白了一個他們覺得很清楚的表述；學生可能也會震動，因概念展示得似乎很清楚，可自己就是不會解釋或應用它。幸運的是反饋馬上發生了，問題被發現了，被解決了，并且是在最有效的時候，當然這種形成性評價也鍛煉了教師的認知能力。

三、加強課外學習

開展以上的課堂活動的一個顧慮是沒有時間講到一個知識點的細枝末節，解決這種困境也許可以通過將更多的學習任務堆到學生自己身上（Moravec，Williams et al.2010）。事實證明，在這種方法下，雖然很多教師沒講到，但學生不知不覺已掌握了，并且這種能力也增強了。在講授一個主題之前，給學生布置閱讀材料并要求他們提交在線作業。這樣教師就能瀏覽結果從而確定哪些概念學生似乎已經自己掌握，然后教師就能把課堂活動集中于學生覺得很難的部分。也可以在課前就把自己制作的講稿或者多媒體課件提供給學生，而課堂時間則用來回答選擇題、解決問題、解釋數據等。

四、展開實驗探究

在傳統的學生實驗里，學生按規定的程序操作，基本上只能獲得一些技能。不過，與研究生甚至博士后一起工作即使打雜也會更深入地了解相關內容，對認識和從事科學的能力更自信，對科學的看法更正面，退學的概率更低，效果在少數民族上尤其突出。因此，熱衷于推進生物學教學的工作者甚至對整個實驗課進行了革新（Luckie，Aubry et al.2012）。例如細胞和分子生物學這門課程，以前是每周兩次的菜譜式實驗，先是被改成每期兩次、每次七周的探究性實驗，最后是一期一個長為十四周的探究性實驗。四人一組，提出問題，草擬方案，進行實驗，展示結果。在第一種改革中，一周教科書實驗以幫助學生掌握相關技術，接著的一周則是學生運用這個技術進行自己的探索；在第二種情況下，集中頭兩周教會學生相關技術，剩下的十二周讓學生自己去探索問題。

五、準備教育理論

許多認為傳統教學較為舒適的學生可能會反對新的教學方法特別是施加給他們的要求：擔負更多課外學習的責任，按時上課，強調以小組的形式來工作，想知道答案時教師不告訴他們，等等。面對這些反對意見，最好的方法是開誠布公地與學生講解在教育學上實施新措施的原因以及帶來的收益，從而由衷地鼓勵學生。例如教師能花上幾分鐘介紹布魯姆水平層次，并提醒學生可能決定他們成功的技能對應于級別3～6而不是級別1～2。將學生分成小組能將課程經歷從競爭轉化為合作，這樣學生既能向教師學習也能相互學習，并且有助于調動參與性不強的學生，特別是小組的工作效率會隨著成員的多樣性而上升（Jensen and Lawson 2011），能充分發掘學生的潛能（Haak，HilleRisLambers et al.2011）。endprint

六、結論——大學生物學課程的雙重作用

生物學教學一是吸引、激勵和培養下一代的生物學家，二是幫助學生獲得基本的生物學知識，理解科學的本質，懂得實驗證據的重要性和生物系統的基本原則。作為21世紀的公民，他們需要這些知識去做出一些明智的決策，如在個人衛生、媒體報道、氣候變化和自然資源的保護等方面。

傳統的教學方法可能會阻礙學生的進步，讓大多數學生感到沮喪，他們將生物學視為一堆毫無聯系的事實以及與自己的日常生活沒有聯系并最終將之遺忘。作為大學的生物學教師，我們不僅應該知道教什么，還應該知道怎么教。希望這里所述的做法可被廣泛采用并有所裨益。

參考文獻：

[1]Crowe，A.，C.Dirks，et al.Biology in bloom：implementing Bloom's Taxonomy to enhance student learning in biology[J].CBE Life Sci Educ，2008，7（4）：81-368.

[2]Freeman，S.，S.L.Eddy，et al.Active learning increases student performance in science，engineering，and mathematics[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2014，111（23）：5-8410.

[3]Haak，D.C.，J.HilleRisLambers，et al.Increased structure and active learning reduce the achievement gap in introductory biology[J].Science，2011，332（6034）：6-1213.

[4]Jensen，J.L.and A.Lawson Effects of collaborative group composition and inquiry instruction on reasoning gains and achievement in undergraduate biology[J].CBE Life Sci Educ，2011，10（1）：64-73.

[5]Moravec，M.，A.Williams，et al.Learn before lecture：A strategy that improves learning outcomes in a large introductory biology class[J].CBE Life Sci Educ，2010，9（4）：81-473.

[6]Wood，W.B.Innovations in teaching undergraduate biology and why we need them[J].Annu Rev Cell Dev Biol，2009，（25）：93-112.endprint