科学研究赋能人才培养

[美]卡尔·威曼 译/王亭亭

会议特稿

编者按：2019年11月25日，GES 2019未来教育大会在北京开幕。本届大会由中国发展研究基金会、北京师范大学、腾讯、全球硅谷投资公司（GSV）、新东方、好未来联合主办，亚利桑那州立大学（ASU）提供学术合作支持，联合国教科文组织（UNESCO）作为特邀合作伙伴参与。大会以“学无止境·教育为公”为主题，以“面向共同未来的探索”“教育与科技”“学校与社会”“全球教育可持续发展”为核心议题。来自全球学术界、政界、商界的200多位代表汇聚一堂，就教育系统的协作、终身学习体系建设等重要问题展开深度对话与交流。多位嘉宾表示，面向共同未来的教育探索，目标之一是促进教育公平实现。推进教育公平，实现教育普惠，才能推动世界向开放包容、互学互鉴发展，推进人类命运共同体建设。

会上，诺贝尔物理学奖得主、斯坦福大学教授卡尔·威曼（Carl Wieman）作了题为《“创造”科学家》的演讲，介绍了如何帮助教师改善教学方式和帮助学生获得更好的解决问题的能力。Coursera首席执行官（CEO）杰夫·马吉纳卡尔达（Jeff Maggioncalda）作了题为《面向未来人才需求的教育》的演讲，介绍了在大数据、“互联网+”、人工智能时代，Coursera发展的几大关键决策。本刊编译了威曼教授的演讲内容，并在马吉纳卡尔达演讲内容的基础上结合对他的采访进行了整理，以飨读者。

一、脑科学研究有力支撑教与学变革

过去30年，我尤其关注一些教育专家的教学方式，专注于如何能够帮助学生获得更好地解决问题的能力。一直以来，上述领域的研究进展是非常显著的，教学或者是复杂的思维逻辑、工程思维、学科思维、解决问题的思路等都在不断地改进。这可能与脑科学有关，一些基本的大脑层面的研究在深化，如学习的架构以及大脑的运作机制。学校把与大脑学科有关的研究發现引入到课堂教学中，并且改进考试体系，思考如何在高等教育中辅助学生实现更佳的学习效果。

最近的一些研究给我们描述了一种学习场景，教师通过对教学过程进行一些改变或者更新，激发大脑的一些重要节点或者神经元，帮助学生提高解决问题的能力。这些结果与大脑成像相关，如相关研究曾经对比过一个医学院的学生和一个影像学专家的大脑，发现他们的大脑激活点是不同的，这是因为他们来自不同领域。

同样地，在一个教室里，不同学科的学生在学完全相同的内容时，其大脑的激活点也是不一样的。对两组学生进行如下实验：一个是控制组，控制组由一位教学经验丰富的教授来授课，采取传统的教学方式，学生只是竖起耳朵来听;另一个组是实验组，由同一位教师来教学，教师采用探究式教学方式。两组使用相同的课程教材，但采用不同的教学方式，因此，可以看到两者对比结果，即有多少学生的学习成绩得到改善。对所有的学生而言，不同的教授方式会带来不同的能力改善情况，有效的教学方式对于激发人类大脑也非常有帮助。可见，采取更好的教学方法，学生会有不同的表现。

还有更多的案例，涉及上千个研究以及演讲，发现填鸭式、讲述性教学同探究式教学相比，能够反映出学生学习成果产生巨大差别的重要原因之一就是教师角色的改变。在传统的教学方式中，教师完全是课堂的主导者;对于探究式教学，教师不再是讲授信息，而是让学生更多地参与实践来自己做出决策和解决一些问题，或者教师和学生共同解决这些问题，这种方式能够让学生的大脑得到更多的训练。

对于教师而言，他们本身最好能具有研究的经验和具备专家的思维。这种专家型的教师具有以下的特点：引导学生学习有用的和感兴趣的问题，能激励学生学习的主动性;能用适当的方法了解学生的前概念（preconception）;能对学生进行有效的刺激——针对学生的讨论和学习进展情况，教师可以不断地提出有挑战性的、可以引导学生思考和讨论的问题。

对于长时间处在探究式学习中的学生而言，这种学习方式的机理机制能够确保大脑不断改变学习的进程，释放更多的积极信号。同时，我们也需要关注到诸如大脑的构成和大脑的极限等其他的细节内容。

二、有效教学不止传递知识，还传递思维模式

很多人认为科技可以解决所有的问题，但我并不赞同这样的说法。我们真正需要做出的一大转变，就是科技怎么来促进和助力社会的发展。在教学领域，即如何通过信息技术，实现学生和学生、教师和学生、教师和教师之间更好的沟通等。

信息技术在教育中扮演了什么样的角色？在某种程度上，我认为信息通信技术（ICT）会分散人们的精力。在一个信息传递如此方便和快捷的时代，如果一名具有专业知识的教授起到的作用只是传递信息、简单地传达概念，那么还需要专家来授课吗？因此，教师的作用不是单纯地传递知识，教师的关注点不应该是将自己了解的科学概念尽可能地讲清楚，让学生能掌握这些具体的知识，而是应该传授自己作为专家所特有的思维模式，把自己的专家思维方法传递给学生，使学生具有在科学技术飞速发展的21世纪中必备的能力，这才是有效的教学。与传统教学相比，这是一种完全不同的思维模式，特别是在教学领域，我们可以考虑是不是引入技术支持教学，实际上在有效的教学中，技术并不能够直接带来任何好处。

对于信息技术可能会替代传统大学的说法，我觉得这主要是基于传统的知识传播型教学来提出的。一个优秀的教师要理解他所教学的专长，做出良好的示范，根据不同学生的情况和学习层次，来进行有效的指导以及知识和技能的传播;同时要了解学生的不足，并提供反馈，来提升学生的学习效果。我认为，可能某一天信息技术可以做这个事情，但是恐怕要花很长的时间才能实现。因此，从我的角度来说，通过技术使教师与更多学生进行互动，虽然这些改变是可以实现的，但是这根本不可能取代大学的存在。

我期待在不远的未来，高校应该更加关注拥有专业知识的教授，以及针对全校师生的更好的评价方式。

过去5年，我在斯坦福大学有一个非常强大的研发团队特别关注教育研究。我之前做物理方面的研究对于我现在的教学研究有一些助力。以科学教育（science education）为例，现代社会需要一种更好的方法进行科学教育。例如，研究表明一些学生并没有从课堂上获得对科学的理解。科学教育应该关注与学生日常生活息息相关的问题，学生的积极性会有很大提高，同时教师应及时给予学生反馈。

编辑 吕伊雯   校对 朱婷婷