美國(guó)大學(xué)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室案例及啟示

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課程是人才培養(yǎng)的核心要素，高等教育人才培養(yǎng)根本標(biāo)準(zhǔn)的具體化、操作化和目標(biāo)化，是當(dāng)前中國(guó)大學(xué)帶有普遍意義的短板、瓶頸和關(guān)鍵所在。究竟什么樣的課是“金課”？我們應(yīng)該打造什么樣的“金課”？如何打造“金課”？教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖提出“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn)，即金課是具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的課程。這樣的課程教學(xué)有助于培養(yǎng)出善于獨(dú)立思考、敢于批評(píng)質(zhì)疑，有創(chuàng)新能力和思維的社會(huì)需要的時(shí)代新人。這與歐美等國(guó)高等教育界一直盛行的“主動(dòng)學(xué)習(xí)（Active Learning）”概念不謀而合。北卡羅萊納州立大學(xué)、麻省理工學(xué)院、明尼蘇達(dá)大學(xué)等美國(guó)高等學(xué)校近年還提出了“主動(dòng)學(xué)習(xí)教室”的概念，旨在營(yíng)造一個(gè)具有師生互動(dòng)、學(xué)生協(xié)作、積極發(fā)言等特征的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)出具有實(shí)際問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新能力，敢于接受挑戰(zhàn)的人才。歐美等國(guó)的主動(dòng)學(xué)習(xí)教室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為我國(guó)高等教育金課工程提供了有益的參考。本文將介紹美國(guó)的兩個(gè)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室典型案例及其工作原理，以期給我國(guó)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室和學(xué)習(xí)空間的發(fā)展建設(shè)提供參考。

什么是主動(dòng)學(xué)習(xí)教室

主動(dòng)學(xué)習(xí)教室是以學(xué)生為中心，為支持教學(xué)和學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)的正式學(xué)習(xí)空間，旨在促進(jìn)互動(dòng)與參與。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)在20世紀(jì)初首次發(fā)起了“以學(xué)生為中心的大規(guī)模本科招生（Student-Centered Active Learning Environment for Undergraduate Programs， SCALE-UP）”項(xiàng)目，隨后，麻省理工學(xué)院（MIT）啟動(dòng)了“技術(shù)支持主動(dòng)學(xué)習(xí)（Technology Enable Active Learning， TEAL）”項(xiàng)目，上述項(xiàng)目的推進(jìn)，帶來(lái)了最早的主動(dòng)學(xué)習(xí)教室實(shí)踐。兩所大學(xué)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)教室提高了學(xué)生的概念理解水平，比傳統(tǒng)授課型教室降低了失敗率。美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)教育創(chuàng)新中心（CEI）的研究員Paul Baepler指出，主動(dòng)學(xué)習(xí)教室使得教師和學(xué)生之間的障礙最小化，促進(jìn)了合作學(xué)習(xí)活動(dòng)，改善了教學(xué)實(shí)踐。

美國(guó)大學(xué)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室案例解析

上述實(shí)踐對(duì)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室理解的共同點(diǎn)是：主動(dòng)學(xué)習(xí)教室是在技術(shù)的支持下，促進(jìn)師生互動(dòng)、合作學(xué)習(xí)、積極參與的學(xué)習(xí)空間。主動(dòng)學(xué)習(xí)教室不僅促進(jìn)學(xué)生積極參與自己的學(xué)習(xí)，而且還促進(jìn)了全班互動(dòng)、小組互動(dòng)和一對(duì)一互動(dòng)，讓學(xué)生在一個(gè)協(xié)作、技術(shù)支持的環(huán)境中工作，讓學(xué)生充分地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)有效的學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

不同的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所建造出的主動(dòng)學(xué)習(xí)空間不完全相同，但是有一些相同的特征，如圓形課桌、多個(gè)投影屏幕、白板等，這些設(shè)備使得團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、分組討論、結(jié)構(gòu)化的討論和辯論、實(shí)驗(yàn)以及各種形式的集體演示成為可能。主動(dòng)學(xué)習(xí)教室通常配備強(qiáng)大的視聽和信息技術(shù)設(shè)備，如聯(lián)網(wǎng)的大屏幕、顯示器等。

這些實(shí)踐在理論和設(shè)備使用上也存在一定的差異，理解這些差異有助于我們更好地理解主動(dòng)學(xué)習(xí)教室這一理念。從理論角度看，北卡羅萊納州立大學(xué)SCALE-UP教室的設(shè)計(jì)理念是“學(xué)習(xí)金字塔”理論、促進(jìn)協(xié)作/深度學(xué)習(xí)、主動(dòng)參與等，對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式、學(xué)習(xí)教室等進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì);而麻省理工學(xué)院的TEAL教室以社會(huì)建構(gòu)主義作為理論基礎(chǔ)，主要考慮教育理論、學(xué)科內(nèi)容、教育技術(shù)三個(gè)主要因素。從設(shè)備角度看，麻省理工學(xué)院的TEAL教室軟件設(shè)備更加完善，在教學(xué)過(guò)程中可以使用動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真和三維立體視覺圖形仿真系統(tǒng)，更加有利于學(xué)生對(duì)抽象難懂知識(shí)點(diǎn)的理解。

1.北卡羅萊納州立大學(xué)的“SCALE-UP”教室

美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)物理教授Robert J. Beichner領(lǐng)導(dǎo)的“以學(xué)生為中心的本科生主動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境”項(xiàng)目，是在美國(guó)教育部、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金、惠普、蘋果電腦和帕斯科科學(xué)公司（Pasco Scientific）的支持下進(jìn)行的。此項(xiàng)目不單對(duì)學(xué)習(xí)教室進(jìn)行了改造，也包含了教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式、學(xué)習(xí)教室等一整套解決方案，其目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)鼓勵(lì)學(xué)生與同伴、學(xué)生與教師之間相互協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境，合理地使用基于問(wèn)題探究性學(xué)習(xí)、體驗(yàn)性學(xué)習(xí)等各種教學(xué)方法，減少教師的講授式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行思考和分享。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教室針對(duì)大量學(xué)生（100人以上）的小組作業(yè)，包括類似餐廳餐桌椅擺放方式的課桌、每張直徑約2米的圓桌、裝有相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材的壁柜、2～3人一組、每張桌子坐三個(gè)小組、每組均有一臺(tái)可上網(wǎng)筆記本電腦、教室兩端的電腦投影屏幕和覆蓋在墻上的大白板，具體情景如圖1所示。

此教室設(shè)計(jì)的主要目的是將傳統(tǒng)的講授式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主的小組協(xié)作學(xué)習(xí)。教室的設(shè)計(jì)不僅有利于學(xué)生之間的小組學(xué)習(xí)交流，還方便教師在教室內(nèi)的活動(dòng)，促進(jìn)師生之間互動(dòng)與指導(dǎo)，進(jìn)行“蘇格拉底式對(duì)話”，有助于教師充分了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。小組的筆記本電腦允許學(xué)生網(wǎng)上查閱資料，還方便及時(shí)保存與學(xué)習(xí)相關(guān)的教學(xué)網(wǎng)站。教室四周的白板方便學(xué)生小組討論使用。學(xué)生可以利用筆記本電腦上的學(xué)生投票系統(tǒng)及時(shí)回答教師提出的問(wèn)題，教師可及時(shí)了解并評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，進(jìn)而調(diào)整課程進(jìn)度。北卡羅萊納州立大學(xué)的大多數(shù)大學(xué)物理課程都可以在此教室內(nèi)開設(shè)，尤其是理論與實(shí)驗(yàn)相隔時(shí)間較長(zhǎng)的物理課程，這樣可以將理論與實(shí)踐及時(shí)結(jié)合，幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)概念。

2.麻省理工學(xué)院的“TEAL”教室

麻省理工學(xué)院在2000年啟動(dòng)了一個(gè)名為“技術(shù)支持主動(dòng)學(xué)習(xí)（TEAL）”教室項(xiàng)目，此項(xiàng)目受到了微軟研究院（iCampus）、達(dá)貝洛夫卓越基金和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持?！凹夹g(shù)支持主動(dòng)學(xué)習(xí)”教室專注于一種積極的學(xué)習(xí)方法，這一教室設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真系統(tǒng)、三維立體視覺圖像仿真系統(tǒng)、桌面實(shí)驗(yàn)設(shè)施及個(gè)人實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)等。

這一教室在一個(gè)專門的房間里，共有13張直徑約2米的圓桌，學(xué)生9人一組坐在桌子旁，共可容納117名學(xué)生（如圖2、圖3），學(xué)生3人為一組，每個(gè)小組都有一臺(tái)計(jì)算機(jī)和做實(shí)驗(yàn)的空間，共13個(gè)攝像頭來(lái)記錄每張桌子上學(xué)生的行為。四個(gè)墻面上共有8個(gè)投影屏幕，使得每個(gè)位置上的學(xué)生均可清楚地看到投影的內(nèi)容。投影屏幕中間是電子白板，講臺(tái)位于教室的中間，這樣有助于教師和助教走動(dòng)方便，可以與每組學(xué)生進(jìn)行充分的交流。

每組桌子下面都有一個(gè)裝有實(shí)驗(yàn)器材的小柜子，以便于學(xué)生進(jìn)行真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)。電磁場(chǎng)的抽象性導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)上具有一定的困難，因此，此教學(xué)中采用三維和二維模擬動(dòng)畫，讓學(xué)生將虛擬物理實(shí)現(xiàn)和小組動(dòng)手桌面實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生深度理解和消化知識(shí)，形成自己的思維導(dǎo)圖。每組都配有計(jì)算機(jī)，學(xué)生可以利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果、進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算、修正設(shè)計(jì)以及完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣既節(jié)約了時(shí)間，又提高了實(shí)驗(yàn)效率。

在講課的過(guò)程中可以使用20分鐘的“迷你講座”，穿插評(píng)估問(wèn)題和思考問(wèn)題，提出概念問(wèn)題，學(xué)生討論并回答，學(xué)生可以使用電子投票系統(tǒng)與手持投票鍵盤。教師根據(jù)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的評(píng)估，指派高、中、低分的學(xué)生組成一個(gè)小組，促進(jìn)同伴教學(xué)。

在采用主動(dòng)學(xué)習(xí)教室學(xué)習(xí)之前，普通物理課學(xué)生出勤率和及格率都很低，但在“技術(shù)支持主動(dòng)學(xué)習(xí)”教室上課后和新的教學(xué)策略的支持下，學(xué)生大學(xué)物理課程的合格率有了明顯的提高，大多數(shù)學(xué)生對(duì)師生交互性、可視化與桌面實(shí)驗(yàn)相結(jié)合以及小組合作的認(rèn)可度很高。

對(duì)我國(guó)自主學(xué)習(xí)教室建設(shè)的啟示

通過(guò)對(duì)北卡羅萊納州立大學(xué)的SCALE-UP教室和麻省理工學(xué)院的TEAL教室的經(jīng)驗(yàn)的梳理，我國(guó)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室的建設(shè)可以獲得如下啟示：

首先，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室的基礎(chǔ)理論研究。北卡羅萊納州立大學(xué)SCALE-UP教室的理論基礎(chǔ)之一是“學(xué)習(xí)金字塔”，而麻省理工學(xué)院TEAL教室的理論基礎(chǔ)是社會(huì)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。加強(qiáng)對(duì)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室基礎(chǔ)理論的研究相當(dāng)重要，可以推進(jìn)對(duì)自主學(xué)習(xí)教室設(shè)計(jì)框架、設(shè)計(jì)原則等更深入的研究。

其次，可以考慮應(yīng)用情境，拓展實(shí)踐領(lǐng)域。應(yīng)注重適合特定教學(xué)內(nèi)容的主動(dòng)學(xué)習(xí)教室設(shè)計(jì)，如實(shí)驗(yàn)為主的課堂應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)器材的操作，抽象概念為主的課堂應(yīng)增加可視化環(huán)節(jié)。國(guó)外主動(dòng)學(xué)習(xí)教室主要集中在高等教育，國(guó)內(nèi)主動(dòng)學(xué)習(xí)教室不僅僅在高校設(shè)置，有些中小學(xué)也進(jìn)行了建設(shè)。未來(lái)應(yīng)考慮適應(yīng)不同年齡階段學(xué)生的特點(diǎn)，建設(shè)多種類型的主動(dòng)學(xué)習(xí)教室。

最后，不斷探索引入新技術(shù)應(yīng)用。麻省理工學(xué)院的TEAL教室使用了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真和三維立體視覺圖形仿真系統(tǒng)。一些未來(lái)課堂項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)信息共享，把學(xué)生的筆記本電腦、平板或手機(jī)的界面，利用屏幕投影共享和攝像系統(tǒng)放大顯示兩大技術(shù)投射到所有大屏幕上。此外，多模態(tài)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，使得教育大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)也能引入到主動(dòng)學(xué)習(xí)教室的建設(shè)中。

高校主動(dòng)學(xué)習(xí)教室的建設(shè)有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力和思維、創(chuàng)新與探究能力、協(xié)作與自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性與全面發(fā)展等，這與我國(guó)高等教育打造“金課”的初衷不謀而合，主動(dòng)學(xué)習(xí)教室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可以對(duì)推動(dòng)我國(guó)高?！敖鹫n”工程提供大量參考。

本項(xiàng)研究受到吉林省教育廳“十三五”社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目重點(diǎn)課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的卓越教師能力結(jié)構(gòu)與培訓(xùn)研究”（課題號(hào)：JJKH20170931SK），東北師范大學(xué)教師教育研究基金重點(diǎn)課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的教師專業(yè)發(fā)展成長(zhǎng)軌跡研究”（課題號(hào)：JSJY20180104），東北師范大學(xué)交叉研究項(xiàng)目“基于教育數(shù)據(jù)科學(xué)的課堂學(xué)習(xí)測(cè)量與評(píng)價(jià)研究”（課題號(hào)：108-130026916），認(rèn)知智能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目“基于教育數(shù)據(jù)科學(xué)的智慧課堂測(cè)量與評(píng)價(jià)研究”（課題號(hào)：iED2019-Z01）資助。