科學(xué)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(xué)、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(xué)（ASU）提供學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)獎得主、斯坦福大學(xué)教授卡爾·威曼（Carl Wieman）作了題為《“創(chuàng)造”科學(xué)家》的演講，介紹了如何幫助教師改善教學(xué)方式和幫助學(xué)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(xué)研究有力支撐教與學(xué)變革

過去30年，我尤其關(guān)注一些教育專家的教學(xué)方式，專注于如何能夠幫助學(xué)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(xué)或者是復(fù)雜的思維邏輯、工程思維、學(xué)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(xué)有關(guān)，一些基本的大腦層面的研究在深化，如學(xué)習(xí)的架構(gòu)以及大腦的運作機制。學(xué)校把與大腦學(xué)科有關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)引入到課堂教學(xué)中，并且改進考試體系，思考如何在高等教育中輔助學(xué)生實現(xiàn)更佳的學(xué)習(xí)效果。

最近的一些研究給我們描述了一種學(xué)習(xí)場景，教師通過對教學(xué)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(xué)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(xué)院的學(xué)生和一個影像學(xué)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(xué)科的學(xué)生在學(xué)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(xué)生進行如下實驗：一個是控制組，控制組由一位教學(xué)經(jīng)驗豐富的教授來授課，采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)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(xué)，教師采用探究式教學(xué)方式。兩組使用相同的課程教材，但采用不同的教學(xué)方式，因此，可以看到兩者對比結(jié)果，即有多少學(xué)生的學(xué)習(xí)成績得到改善。對所有的學(xué)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(xué)方式對于激發(fā)人類大腦也非常有幫助?？梢?，采取更好的教學(xué)方法，學(xué)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(xué)同探究式教學(xué)相比，能夠反映出學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)方式中，教師完全是課堂的主導(dǎo)者;對于探究式教學(xué)，教師不再是講授信息，而是讓學(xué)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(xué)生共同解決這些問題，這種方式能夠讓學(xué)生的大腦得到更多的訓(xùn)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(xué)生學(xué)習(xí)有用的和感興趣的問題，能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性;能用適當?shù)姆椒私鈱W(xué)生的前概念（preconception）;能對學(xué)生進行有效的刺激——針對學(xué)生的討論和學(xué)習(xí)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(xué)生思考和討論的問題。

對于長時間處在探究式學(xué)習(xí)中的學(xué)生而言，這種學(xué)習(xí)方式的機理機制能夠確保大腦不斷改變學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)領(lǐng)域，即如何通過信息技術(shù)，實現(xiàn)學(xué)生和學(xué)生、教師和學(xué)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(xué)概念盡可能地講清楚，讓學(xué)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(xué)生，使學(xué)生具有在科學(xué)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(xué)。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，這是一種完全不同的思維模式，特別是在教學(xué)領(lǐng)域，我們可以考慮是不是引入技術(shù)支持教學(xué)，實際上在有效的教學(xué)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(xué)的說法，我覺得這主要是基于傳統(tǒng)的知識傳播型教學(xué)來提出的。一個優(yōu)秀的教師要理解他所教學(xué)的專長，做出良好的示范，根據(jù)不同學(xué)生的情況和學(xué)習(xí)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(xué)生的不足，并提供反饋，來提升學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)研究有一些助力。以科學(xué)教育（science education）為例，現(xiàn)代社會需要一種更好的方法進行科學(xué)教育。例如，研究表明一些學(xué)生并沒有從課堂上獲得對科學(xué)的理解?？茖W(xué)教育應(yīng)該關(guān)注與學(xué)生日常生活息息相關(guān)的問題，學(xué)生的積極性會有很大提高，同時教師應(yīng)及時給予學(xué)生反饋。

編輯 呂伊雯 ? 校對 朱婷婷