美國大學主動學習教室案例及啟示

楊志嬌　張?！钚酢±钏季S

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，高等教育人才培養(yǎng)根本標準的具體化、操作化和目標化，是當前中國大學帶有普遍意義的短板、瓶頸和關鍵所在。究竟什么樣的課是“金課”？我們應該打造什么樣的“金課”？如何打造“金課”？教育部高等教育司司長吳巖提出“兩性一度”的金課標準，即金課是具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的課程。這樣的課程教學有助于培養(yǎng)出善于獨立思考、敢于批評質疑，有創(chuàng)新能力和思維的社會需要的時代新人。這與歐美等國高等教育界一直盛行的“主動學習（Active Learning）”概念不謀而合。北卡羅萊納州立大學、麻省理工學院、明尼蘇達大學等美國高等學校近年還提出了“主動學習教室”的概念，旨在營造一個具有師生互動、學生協(xié)作、積極發(fā)言等特征的學習環(huán)境，培養(yǎng)出具有實際問題解決能力、創(chuàng)新能力，敢于接受挑戰(zhàn)的人才。歐美等國的主動學習教室建設經驗為我國高等教育金課工程提供了有益的參考。本文將介紹美國的兩個主動學習教室典型案例及其工作原理，以期給我國主動學習教室和學習空間的發(fā)展建設提供參考。

什么是主動學習教室

主動學習教室是以學生為中心，為支持教學和學習而設計的正式學習空間，旨在促進互動與參與。相關文獻顯示，美國北卡羅萊納州立大學在20世紀初首次發(fā)起了“以學生為中心的大規(guī)模本科招生（Student-Centered Active Learning Environment for Undergraduate Programs， SCALE-UP）”項目，隨后，麻省理工學院（MIT）啟動了“技術支持主動學習（Technology Enable Active Learning， TEAL）”項目，上述項目的推進，帶來了最早的主動學習教室實踐。兩所大學在實踐中發(fā)現(xiàn)，主動學習教室提高了學生的概念理解水平，比傳統(tǒng)授課型教室降低了失敗率。美國明尼蘇達大學教育創(chuàng)新中心（CEI）的研究員Paul Baepler指出，主動學習教室使得教師和學生之間的障礙最小化，促進了合作學習活動，改善了教學實踐。

美國大學主動學習教室案例解析

上述實踐對主動學習教室理解的共同點是：主動學習教室是在技術的支持下，促進師生互動、合作學習、積極參與的學習空間。主動學習教室不僅促進學生積極參與自己的學習，而且還促進了全班互動、小組互動和一對一互動，讓學生在一個協(xié)作、技術支持的環(huán)境中工作，讓學生充分地參與學習活動，進而促進有效的學習，提高教學質量。

不同的項目團隊所建造出的主動學習空間不完全相同，但是有一些相同的特征，如圓形課桌、多個投影屏幕、白板等，這些設備使得團隊項目、分組討論、結構化的討論和辯論、實驗以及各種形式的集體演示成為可能。主動學習教室通常配備強大的視聽和信息技術設備，如聯(lián)網的大屏幕、顯示器等。

這些實踐在理論和設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學習教室這一理念。從理論角度看，北卡羅萊納州立大學SCALE-UP教室的設計理念是“學習金字塔”理論、促進協(xié)作/深度學習、主動參與等，對教學方法、教學內容、評價方式、學習教室等進行了系統(tǒng)設計;而麻省理工學院的TEAL教室以社會建構主義作為理論基礎，主要考慮教育理論、學科內容、教育技術三個主要因素。從設備角度看，麻省理工學院的TEAL教室軟件設備更加完善，在教學過程中可以使用動態(tài)實驗過程仿真和三維立體視覺圖形仿真系統(tǒng)，更加有利于學生對抽象難懂知識點的理解。

1.北卡羅萊納州立大學的“SCALE-UP”教室

美國北卡羅萊納州立大學物理教授Robert J. Beichner領導的“以學生為中心的本科生主動學習環(huán)境”項目，是在美國教育部、美國國家科學基金、惠普、蘋果電腦和帕斯科科學公司（Pasco Scientific）的支持下進行的。此項目不單對學習教室進行了改造，也包含了教學方法、教學內容、評價方式、學習教室等一整套解決方案，其目標是創(chuàng)造一個鼓勵學生與同伴、學生與教師之間相互協(xié)作的學習環(huán)境，合理地使用基于問題探究性學習、體驗性學習等各種教學方法，減少教師的講授式教學，引導學生自己進行思考和分享。

該項目設計的教室針對大量學生（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、裝有相關實驗器材的壁柜、2～3人一組、每張桌子坐三個小組、每組均有一臺可上網筆記本電腦、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。

此教室設計的主要目的是將傳統(tǒng)的講授式學習轉變?yōu)橐詫W生為主的小組協(xié)作學習。教室的設計不僅有利于學生之間的小組學習交流，還方便教師在教室內的活動，促進師生之間互動與指導，進行“蘇格拉底式對話”，有助于教師充分了解每位學生的學習狀態(tài)。小組的筆記本電腦允許學生網上查閱資料，還方便及時保存與學習相關的教學網站。教室四周的白板方便學生小組討論使用。學生可以利用筆記本電腦上的學生投票系統(tǒng)及時回答教師提出的問題，教師可及時了解并評估學生的學習狀況，進而調整課程進度。北卡羅萊納州立大學的大多數(shù)大學物理課程都可以在此教室內開設，尤其是理論與實驗相隔時間較長的物理課程，這樣可以將理論與實踐及時結合，幫助學生更好地理解相關概念。

2.麻省理工學院的“TEAL”教室

麻省理工學院在2000年啟動了一個名為“技術支持主動學習（TEAL）”教室項目，此項目受到了微軟研究院（iCampus）、達貝洛夫卓越基金和國家科學基金會的支持。“技術支持主動學習”教室專注于一種積極的學習方法，這一教室設置了網絡教學系統(tǒng)、動態(tài)實驗過程仿真系統(tǒng)、三維立體視覺圖像仿真系統(tǒng)、桌面實驗設施及個人實時反饋系統(tǒng)等。

這一教室在一個專門的房間里，共有13張直徑約2米的圓桌，學生9人一組坐在桌子旁，共可容納117名學生（如圖2、圖3），學生3人為一組，每個小組都有一臺計算機和做實驗的空間，共13個攝像頭來記錄每張桌子上學生的行為。四個墻面上共有8個投影屏幕，使得每個位置上的學生均可清楚地看到投影的內容。投影屏幕中間是電子白板，講臺位于教室的中間，這樣有助于教師和助教走動方便，可以與每組學生進行充分的交流。

每組桌子下面都有一個裝有實驗器材的小柜子，以便于學生進行真實的物理實驗。電磁場的抽象性導致學生在學習上具有一定的困難，因此，此教學中采用三維和二維模擬動畫，讓學生將虛擬物理實現(xiàn)和小組動手桌面實驗相結合，促進學生深度理解和消化知識，形成自己的思維導圖。每組都配有計算機，學生可以利用計算機設計實驗、記錄實驗結果、進行相應的計算、修正設計以及完成實驗報告。這樣既節(jié)約了時間，又提高了實驗效率。

在講課的過程中可以使用20分鐘的“迷你講座”，穿插評估問題和思考問題，提出概念問題，學生討論并回答，學生可以使用電子投票系統(tǒng)與手持投票鍵盤。教師根據(jù)學生對物理知識的評估，指派高、中、低分的學生組成一個小組，促進同伴教學。

在采用主動學習教室學習之前，普通物理課學生出勤率和及格率都很低，但在“技術支持主動學習”教室上課后和新的教學策略的支持下，學生大學物理課程的合格率有了明顯的提高，大多數(shù)學生對師生交互性、可視化與桌面實驗相結合以及小組合作的認可度很高。

對我國自主學習教室建設的啟示

通過對北卡羅萊納州立大學的SCALE-UP教室和麻省理工學院的TEAL教室的經驗的梳理，我國主動學習教室的建設可以獲得如下啟示：

首先，應加強對主動學習教室的基礎理論研究。北卡羅萊納州立大學SCALE-UP教室的理論基礎之一是“學習金字塔”，而麻省理工學院TEAL教室的理論基礎是社會建構主義學習理論。加強對主動學習教室基礎理論的研究相當重要，可以推進對自主學習教室設計框架、設計原則等更深入的研究。

其次，可以考慮應用情境，拓展實踐領域。應注重適合特定教學內容的主動學習教室設計，如實驗為主的課堂應該加強實驗器材的操作，抽象概念為主的課堂應增加可視化環(huán)節(jié)。國外主動學習教室主要集中在高等教育，國內主動學習教室不僅僅在高校設置，有些中小學也進行了建設。未來應考慮適應不同年齡階段學生的特點，建設多種類型的主動學習教室。

最后，不斷探索引入新技術應用。麻省理工學院的TEAL教室使用了動態(tài)實驗過程仿真和三維立體視覺圖形仿真系統(tǒng)。一些未來課堂項目可實現(xiàn)信息共享，把學生的筆記本電腦、平板或手機的界面，利用屏幕投影共享和攝像系統(tǒng)放大顯示兩大技術投射到所有大屏幕上。此外，多模態(tài)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網應用，使得教育大數(shù)據(jù)統(tǒng)計也能引入到主動學習教室的建設中。

高校主動學習教室的建設有助于培養(yǎng)學生實際解決問題的能力和思維、創(chuàng)新與探究能力、協(xié)作與自主學習能力，促進學生個性與全面發(fā)展等，這與我國高等教育打造“金課”的初衷不謀而合，主動學習教室建設經驗可以對推動我國高?！敖鹫n”工程提供大量參考。

本項研究受到吉林省教育廳“十三五”社會科學研究規(guī)劃項目重點課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的卓越教師能力結構與培訓研究”（課題號：JJKH20170931SK），東北師范大學教師教育研究基金重點課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的教師專業(yè)發(fā)展成長軌跡研究”（課題號：JSJY20180104），東北師范大學交叉研究項目“基于教育數(shù)據(jù)科學的課堂學習測量與評價研究”（課題號：108-130026916），認知智能國家重點實驗室資助項目“基于教育數(shù)據(jù)科學的智慧課堂測量與評價研究”（課題號：iED2019-Z01）資助。