教学学术|学生主动参与课堂活动的实际效果与学习感受

2022-07-12 5000

 

文章原载于《教学学术》辑刊,作者:路易斯·德斯劳里耶,洛根·S.麦卡蒂,凯利·米勒,克里斯蒂娜·卡拉汉,格雷格·凯斯汀;译者:李煜敏。

《教学学术》投稿邮箱:sotl@sjtu.edu.cn,详细信息请关注:《教学学术》约稿通知

 

作者简介:

路易斯·德斯劳里耶(Louis Deslauriers),哈佛大学物理系

洛根·S.麦卡蒂(Logan S.McCarty),哈佛大学化学与化学生物学系

凯利·米勒(Kelly Miller),哈佛大学工程与应用科学学院

克里斯蒂娜·卡拉汉(Kristina Callaghan),哈佛大学物理系

格雷格·凯斯汀(Greg Kestin),哈佛大学物理系

摘要:以两种大班课堂教学模式下的大学物理导论课程的学生为对象,对其自述的学习感受和实际学习成效进行对比研究。两种教学模式分别为主动型教学(遵循最佳教学实践);被动型教学(由经验丰富、评教排名前列的教师授课)。在研究中尽量控制无关变量,以确保因变量的变化是由自变量产生。无关变量的控制包括:两个班的学习内容及资料完全相同;学生被随机分配到两个班级中学习;教师没有刻意评论两种教学模式的优劣。研究结果表明,参与主动型课堂学习的学生学到了更多知识(符合对研究结果的预期)其学习感受虽然是正向的,但程度却低于被动型课堂的学生。这意味着基于学生感受的教学评价可能会无意中助长实效较低的(被动型课堂)教学方法的盛行。例如,明星教师可能会营造出能让学生学到更多的感觉,由此学生会更愿意选择这类课程,而不是选择主动学习模式的课程。重要的是,这些结果意味着当学生因投入主动学习模式而付出更多努力时,会在开始阶段以为这种努力意味着会学得更差。这种脱节不利于激发学生的学习动力,提高学生主动参与意识以及提升自我管理学习的能力。尽管学生自己会在整个学期中慢慢体验到主动参与课程的意义,但他们的学习动机在课程初期会受到影响。我们将讨论教师在学期开始阶段可以采取的一些策略,以改善学生对主动型课堂的感受。

关键词:科学教学;本科教育;循证教学;建构主义

1

引言

最近的一项重要研究发现,尽管主动学习被公认为是更好的课堂教学法,但是大部分大学理工科教师仍选择传统教学法。本文是针对学生和教师为何总是抵触主动学习模式这一长期存在的问题而开展的研究。我们通过随机实验方法和相同的课程资源,对被动型课堂模式和主动学习模式的学习情况进行比较,研究发现,学生在主动型课堂中实际上学到了更多,但其自身感觉却似乎学到得更少。我们将进一步说明,这种消极关联部分是由于学生在主动学习中需要付出更多的认知努力。因此,应鼓励采用主动教学法的教职人员针对这种错误认知进行干预。我们也在本文给出了一个干预的成功案例。

2

问题提出

大范围的研究支持这样的观点:学生在主动型课堂中相对被动型课堂中能学到更多,尤其在大学的科学类课程中更为明显[1-6]。研究还表明,主动教学模式提升了学生的课堂出勤率、参与度以及理解学科知识的专业眼光[3, 7-9]。尽管这类证据呈现出一边倒的态势,但是大部分教师却仍在沿用传统教学法,至少在大学的大班课程中还是这样[10-12]

为何这些并不具优势的教学方法仍在继续使用?教师们列出了诸多阻碍他们采用主动教学法的因素,如时间不足、资源有限、部门支持力度不够、对课程内容覆盖面的担心,以及对自身教学评价的焦虑[13-18]。他们同时也察觉到了学生对主动教学法的抗拒,以及更愿意接受传统教学法的迹象[10, 14, 17, 19-22]。尝试过主动教学法的教师中有1/3最后又重拾被动教学法,其中确实有很多教师都将学生的抱怨作为理由[23]。这些教师转述说学生不喜欢被迫与其他人互动[15, 17, 24],也讨厌为自己的学习承担更多责任[21-22],甚至抱怨“盲人不能让瞎子引路”[19]。近期的许多文献表明,如果教师能阐述主动学习的理由并促进其实施,就能提升学生在整个一学期中对主动学习的接受程度[25-26]。但这些研究并没有对学生参与主动学习时的内在的、无偏见的反应情况进行观测,因而对于学生在没有教师促进的情况下参与主动学习时会有怎样的自然反应一无所知。另外,此前的研究中,参与主动型课堂和被动性课堂的学生所用的课程材料并不一致,这会使不同课程材料这一无关变量所产生的教学效果与真正想要的研究结果之间无法区分,进而无法确定学生的反应到底是由不同课堂模式还是不同课程材料产生的。

我们在报告中指出了学生对主动学习存在的一种内在偏见,它会限制主动学习的有效性,并可能妨碍主动教学法的推广。学生对被动型课堂的教学质量评价更高,并表示希望“所有物理课都采用这种方式授课”,尽管他们个人的学习测评分比参与主动性课堂的学生低。发现的这些现象与学科新人对自身的判断能力不足[27, 29]以及认知课程内容过程的流畅程度可能产生误导[30-31]的观点相符。我们的发现也意味着新学生可能无法根据课堂中的经历准确评估自己在学习中发生的变化。我们必须正确理解这些错觉,并基于研究提出有针对性的主动教学法策略,使其更有效、更容易推广。

3

材料和方法

本研究试图在是否实行主动学习模式这一单项差异环境中测量学生的学习感受。这与传统的教育干预方式有很大不同,后者是将主动学习作为课堂中诸多变化因素中的一个变量。我们的研究是对参与主动教学(实验组)和被动教学(对照组)学生的实际学习效果与学习感受(feeling of learning,FOL)进行比较。整套实验流程在哈佛大学秋季学期和春季学期的物理课程中重复了两轮。这些基于微积分的物理入门课程所涵盖的力学部分与物理专业的相应课程水平相当。学生每周上两次课,每次90分钟,整个学期共15周。之前的那些授课教师几年来一直按统一的教学大纲和教学方法进行该课程的教学,这一切在本研究的两个学期内也将继续沿用。典型的物理课堂教学是教师利用粉笔黑板进行讲解,并经常引入物理演示强化教学效果,偶尔也针对一些概念进行提问和互动。根据Stains[12]的教学分类法,这种方式应归类为互动式教学,即主要是教师讲课,学生课堂活动只是作为补充。这种教学过程实际上已融入了主动学习的成分,只是在本研究中,实验组的学生需要进一步增加主动学习程度,而对照组中的学生则要完全去除课堂中的主动参与行为。

尽管注册这些课程的大部分学生曾考虑主修物理学,但实际上仅有不到1/3的学生最后坚持了原来的选择。其他学生后来选择了主修生命科学、数学、工程学、计算机科学、经济学或其他学科。哈佛大学还开设了一门替代的力学导论课程,内容涵盖拉格朗日力学等高级内容。这种荣誉层级的课程往往会吸引相关知识功底深厚的物理专业学生,而剩下的选择注册大学物理课程的学生的背景就更为多样化。虽然注册更高级课程的学生往往极为优秀,但我们的研究的对象在相关物理知识功底上和其他高水平研究型大学物理专业学生的水平也不相上下。例如我们的学生在课程前都完成了作用力概念测试(force concept inventory, FCI)和科罗拉多科学学习见解调查表(Colorado learning attitudes about science survey, CLASS),前者测试学生对力学基本概念的了解[32],后者测评学生对物理学的认知与专家眼光的相似程度[7-8]。学生的FCI前测分数(见表1)处于Hake[1]在其元分析的文章中给出的大学成绩分布的高分端,表明学生的中学知识储备与其他顶极大学的情况相当。CLASS测试的是学生解决物理问题的专业程度而不是具体的背景知识,因而更有说服力。学生的CLASS测试分数与科罗拉多大学[33]、加州大学圣地亚哥分校[34]和爱丁堡大学[35]物理专业的大一学生(或有意向主修物理)的分数相当(见表1)。

我们在第12周的连续两次课中进行了实验研究。学生被随机分成两组,分别到两个不同教室上课:教室A中是教师A,教室B中是教师B。第一次课的主题是静力学平衡(详见附录补充信息1),教师A采用主动教学模式,教师B采用被动教学模式。第二次课的主题是流体(详见附录补充信息2),教师A采用被动教学模式,教师B采用主动教学模式。每堂课一上完,学生都要完成课堂感受问卷及简短的FOL测评,然后再完成一个单项选择题型的学习测试(test of learning, TOL),表2是详细的实验设计情况。本研究只是常规教育实践的课堂研究,没有邀请机构伦理审查委员会监督。我们告知学生,他们将被分成两组,以两种不同的教学模式学习相同的材料。每位学生都将体验两种不同教学模式,他们的TOL成绩不影响课程分数。几乎所有学生都同意参加该项实验,157名学生中仅有8名退出或最终没有完成,流失率可忽略不计。

本研究设计严格控制变量以确保一致性和避免偏见:①两位教师都接受过广泛而且相同的主动教学培训,并采用现有研究文献中描述详尽效果最佳的教学实践[3, 6, 36];②两位教师都能熟练地在传统课堂中为学生授课;③主动型课堂和被动型课堂中所使用的课程幻灯片、讲义、书面反馈完全相同;④学生按个体随机分成两组,这两组学生在对物理学的背景知识和熟练程度的几次测试中没有表现出在统计学意义上的显著差异(见表1);⑤在严格控制其他变量的交叉实验研究中,每位学生都体验了主动教学和被动教学两种教学方式;⑥在实验进行前,学生没有接触过其中任何一位教师;⑦整个实验流程在不同学期的同一门课程中进行了重复,而且结果相同,共有149名学生参与实验;⑧两位教师都没有看过学习测试卷,试卷是由另一位作者独立准备的;⑨试卷的设计者没有接触过课程材料和教学幻灯片,仅根据每个主题的学习目标进行试卷设计。

两组学生收到的纸质讲义相同,内容包括关键概念、方程以及针对特定学习目标的典型例题等。讲义上还设计有特定的留白,供学生记笔记和解答典型例题(所有材料见附录的补充信息)。对照组教师基于讲义内容放映幻灯片、讲解和实物演示,求解例题;学生在听讲中进行记录。教师关注于尽可能流畅地向学生传授信息。利用讲义和关注解题的方式与这些课程通常的教学方式有所不同。按照Stains[12]的分类法,对照组的授课方式就是典型的说教模式,课堂中完全没有小组活动作为补充。

实验组教师则按照刻意训练原则[3, 36-37]让学生积极参与到课堂中来:学生通过小组讨论解决典型例题,教师在教室里到处走动,随时向学生提问并提供帮助。学生尝试解决了每个问题后,教师再向他们提供直接给对照组讲解的完整答案。实验组学生全程主动参与教学活动,课堂完全以学生为中心运作[12]。这两组的关键区别在于,一组直接给学生提供答案,而另一组鼓励学生通过小组讨论尝试求解问题后再提供答案。也就是说,两组学生从讲义和教师中所接收到的信息完全相同,只有是否主动参与课堂的区别。其他有关控制变量在主动学习与被动学习对比研究中,如果每组学生所使用的课堂学习材料完全不同,这会混淆主动学习和不同学习材料产生的影响[3]。同样,以往有关对比学生如何看待主动学习和被动学习的研究中,也没有使用完全相同的课程内容。学生表示更喜欢某一种教学方式,可能兼有课程内容、材料不同和主动参与课堂的双重影响。

4

结果和讨论

学生在每堂课结束后立刻完成简短的学习感受(FOL)调查,接着再做一份单项选择题型的学习测试(TOL)。FOL采用5分制的李克特量表进行评分,学生根据自身的认同程度对量表的各项陈述打分,其中:1分表示“强烈不认同”;5分表示“非常认同”。学生首先对“这节课主要是教师讲,我听。”这一陈述的认同程度进行评分。结果和预期一致,被动型课堂的学生(平均值为3.9分)比主动型课堂的学生(平均值为2.9分,P<0.001)更认同这一陈述。

需要说明的是,实验组50%的课堂时间都是微型课程,即教师在每个小组活动后给学生简明而有针对性的反馈[3, 6, 36]。然后学生对另外4个陈述进行评分,每个陈述分别测试他们对课堂某方面的学习感受。第一个陈述“我觉得从这节课学到很多”与其他的FOL问题有很强的关联性,因此可以只参考第一个问题的回答结果,也可以将这4个问题的调查结果合并作为学生的总体学习感受。图1列出了四个FOL问题的调查结果。

图1 学生在被动型课堂和主动型课堂中学习静力学课程内容后的TOL和FOL结果对比(误差棒大小代表1个标准误)

 

接下来的学习测试(一个关于静力学,一个关于流体)含有12个单项选择题。教师鼓励学生尽全力完成每一道试题,并告诉他们这种测试是很好的期末考试预练习,但测试分数不会影响其期末考试分数。教师同时还告诉学生,完成TOL及FOL能增加该课程最终总评分数的参与分(FOL和TOL的问题见附录的补充信息4和5)。

图 2 学生在被动型课堂和主动型课堂中学习流体课程后的 TOL 和 FOL结果对比(误差棒大小代表 1 个标准误)

 

图1和图2给出FOL和TOL的部分结果,用以凸显以下几点(这些观点都经由详细的数据分析而得出):①所有FOL数据都表明学生更偏爱被动型课堂;②主动型课堂学生的TOL分值明显更高;③有关静力学和流体课程内容得到的结论基本一致。因本研究采用的是交叉实验设计(见表2),由研究结果可知,学生的 TOL和FOL分数并没有受课程内容、教师或教室环境的显著影响。

我们通过构建线性回归模型(即固定效应模型)来辨识导致学生 TOL和FOL分值差异的影响因素。为控制学生先备知识水平的差异,我们纳入了表征学生个体物理学背景知识和熟练程度等三个指标,即FCI[34]前测分数、CLASS [7]分值和本研究开展之前的两次测验的平均分。就这些指标而言,表1中概括的描述性统计数据表明两组学生的分配具有很高的随机性。

表3概括了2个回归模型的基本信息。我们用模型1对学生总体的FOL进行预测,这是对FOL的调查结果进行主成分分析后加权计算后得出的综合结论(即便仅使用主要的FOL问题,即问题2替代该复合变量,整个分析的结果也基本一致)。主动型课堂学生的FOL结果比被动型课堂学生低了半个多标准差(0.56)。我们用模型2预测了学生的学习测试结果(TOL)。主动型课堂学生的TOL结果比被动型课堂学生高出近半个标准差(0.46)。这些结果代表显著性(P<0.001)差异。此外,根据交叉研究设计方案,我们为每位学生增加一个分类变量(将每位学生自身视为控制变量)用以表征其他任何个体水平上的差异。我们发现,增加这些协变量后,实验结果没有明显变化。相反,正如随机化实验结果所预测的那样,如果从统计模型中去除所有学生水平的协变量(CLASS前测分数、FCI前测分数、两次测验平均分和性别),对主动学习效果的估计值依然没有显著变化(小于半个标准误)。

在教育研究中,经常会面临究竟应从学生个体层面还是从群体层面(通常是课堂或学校的全体学生)分析数据的问题。2014年的一篇高等教育研究文献[4]认为,如果将原有的群体设置为实验组和对照组,统计分析说明的就是群体层面,因为随机化和实验都是适用于群体层面。很多针对大学科学类课程的教学研究都没有正确解释结果适用于群体还是个体的问题,而Freeman等人[4]的元分析文章指出和纠正了这一点。另外,如果学生是按个体随机分配,或实验属于交叉研究设计,即实验中的每位学生都经历了对照组和实验组的环境,即使实验不可避免要在班级层面上进行,从个体层面分析数据也是恰当的。只要同群效应可以忽略,这种做法就是合理的[39]。在我们的研究中,通过让学生在主动型课堂或被动型课堂相同同伴的交叉实验设计,将同群效应控制在线性水平上。剩下的问题就是同群效应与两种教学风格之间的非线性交互作用了。例如,学生只在主动型课堂中公开表示讨厌这种教学法。本研究中的物理课堂设有视频记录,相对于被动型课堂,视频中没有显现出主动型课堂中存在足以影响实验结果的同伴互动。而FOL和TOL测试在课堂教学结束后立即进行的,不会出现课堂外的同群效应。而且,如附录的补充信息所示,即使假定主动学习相对于被动学习存在较大的未被观察到的同群效应,结果显示仍然存在统计学上的显著(P<0.001)差异(详见附录补充信息7)。

测得学生的学习感受和实际的学习效果存在负相关后,我们试图探索这种现象背后的原因。一项元分析的研究提出了两个可能原因:课程进行过程中的认知流畅度会对学生产生误导,让他们感觉自己学到的比实际多[30-31];学科新手的元认知能力较差,不足以判断自己究竟学到了多少[27-29]。在此基础上,我们认为还有第三个原因,即不熟悉大学课堂中主动学习强度的学生难以准确意识到伴随主动学习而增强的认知努力实际上正是有效学习的标志。接下来我们将为这三个原因提供一些证据,并提出一些促进学生主动学习积极性的具体方法。

4.1 导致学生学习感受与实际学习效果负相关的第一个原因是认知过程的表面顺畅度

这种学生感受到的过程顺畅程度对个体的判断和感性认识有着广泛影响[31]。已有研究让学生在实验室环境下分别观看5分钟流利和不流利两种演讲视频后,对其能够回忆出的演讲内容进行对比[30]。发现不流利的演讲者表现出的目光回避、说话不清晰、表达不流畅等原因,使学生感到能够回忆出的演讲内容很少,而学生实际的回忆效果与观看流利的演讲者的情况相同。研究还表明,学生感受到的为摆脱认知困境而冥思苦想的这种认知不顺畅经历会导致更深的认知加工[31, 40]。在我们的研究设计中,参与主动型课堂的学生必须与同伴一起努力解决最初不知如何求解的物理难题。学生由此付出的认知努力可能会让他们有挫败感,他们也会因意识到自己在理解上还存在欠缺而感到痛苦,而顺畅的讲授式教学方式可能会让学生对自身能力形成不切实际的膨胀错觉。

为进一步了解学生的感受,我们后续对参与研究中的部分学生(共17人)进行一对一的结构性访谈。这些学生选自春季和秋季两个学期,基于CLASS前测分数、FCI前测分数和课程期末成绩考虑,他们能够具备整体样本的代表性。与已有研究的结论一致,大多数学生(15人)认为,相对于过程更顺畅的被动课堂,主动型课堂的教学存在脱节现象,缺乏连贯性。在谈及他们对主动课堂的担忧时,有14名学生提到,每次从小组活动转换至教师反馈时常出现中断;有10人提到他们担心自己在课堂上犯的错误没有得到及时纠正;以及有14人普遍感受到在主动型课堂中会感受到挫败和困惑。此外,虽然传统观点认为学生们并不总是喜欢团队合作,但在访谈中没有学生提及团队合作有什么问题。相比之下,除一名学生外,所有学生都觉得被动课堂更令人愉悦,更容易听懂。每次访谈结束后,都会让学生看到我们的研究结果。当学生谈了自己对这些结果的看法后,又会问他们看到这些结果是否会影响你的学习方式?有14人表示会有影响。

此外,我们利用线性回归模型,通过FOL调查表中的问题2:“我觉得从这节课学到了很多”,研究了学生的自我感受和感知到的认知流畅度之间的关系。我们发现,被认为教师教学过程很顺畅的课堂,其FOL结果比被认为教师教学过程不顺畅的课堂(根据对“教师的教学很有效”这一题项的认同程度衡量)大半个标准差(0.51,P<0.001)。值得注意的是,教学类型(主动与被动)在预测FOL结果方面并不显著,只与教师教学的表面流畅度相关。我们又进行了额外的一对一结构性访谈,以检验学生将教学有效性视为教学顺畅度的程度。结果表明,学生对教学有效性的理解主要有:解释清晰;陈述有条理;教学顺畅。此外,学生提出了几个他们觉得教师教学高效的场景(尽管在这些场景中他们自身并不觉得自己学到了更多,他们认为自己没有学到更多的原因主要是他们没有为一堂课做好充足准备或因太累而无法集中注意力)。学生的学习感受与教学有效性或过程顺畅度之间存在的强相关性表明,感受到的过程顺畅度越高,学习感受越好。

4.2 导致学生学习感受与实际学习效果负相关的第二个原因是初学者的元认知能力较低

初学者(如参与本研究的学生)的元认知能力普遍较差,不足以准确判断自己的学习情况。产生准确判断的能力所依赖的知识和识别准确判断的能力所依赖的知识是相同的。前者缺失就意味着后者不足。[27]虽然这一众所周知的效应可以预测学生的学习感受并不可靠,但并不能预测这种自我学习感受是否应更倾向于主动型教学而非被动型教学风格。我们通过在模型2中添加一个非线性交互项来检验这一假设。如上所述,模型2预测了学生在TOL中的表现。我们发现,学生的物理背景知识(通过FCI前测分数)和他们的学习感受(通过问题2“我觉得从这节课学到很多”来衡量)之间的交互作用具有中等水平的显著性(P<0.05)。这种交互作用是正向的,意味着学生的专业知识越多,其学习感受和实际测试表现之间就有越强(显著)的相关性。结合这一观察与之前的研究,我们认为初学者并不善于判断他们的真实学习情况,因此在他们试图评估自己的学习时,会依赖于教学过程的顺畅程度等一些不准确的元认知线索。这两个因素结合起来可以解释我们在研究中观察到的强显著性整体负相关性的现象。

4.3 导致学生学习感受与实际学习效果负相关的第三个原因是学生以前的学习经历

最后一个原因是本研究中的学生以前很少体验过完全以学生为中心的大学课堂环境[12]。正如学生访谈提到的,学生在投入主动学习过程中会经历困惑以及付出更多的认知努力,这种不顺畅的感受被他们自己认为是学习效果变差的信号,而事实上却恰恰相反。纯粹以学生为中心的主动课堂过于新颖,但新颖性本身难以解释学生对这种教学模式的消极反应。首先,如上所述,实验组(主动型课堂)和对照组(被动型课堂)都经历了与以往课堂不同的变化,如被动型课堂中没有任何小组活动,而这些活动往往穿插在以往的课堂中。其次,想象一个思想实验:学生在课程中接受为期一周的专家一对一辅导。这相对于以往的课堂肯定是一个戏剧性的变化,但几乎所有学生都会更喜欢这种(明显优于他们所熟悉的课堂)教学风格[41][42]

基于对上述三个原因的讨论,学生对高强度主动学习的消极反应很可能是他们在这种高认知要求环境中体验到的不顺畅产生的。因而,我们进行了一学期的干预研究,观察学生的态度是否会发生改变。在使用本研究描述的主动学习策略的物理课程中,教师在课程开始时先做了一个20分钟的介绍:首先简要描述了主动学习的模式及其有效性的证据,接着展示更多关于感知顺畅程度、学习感受和实际学习效果之间存在联系的细节,还讨论了我们在研究中观察到的负相关性(介绍文稿详见附录补充信息6)。学生在教师介绍后提出的问题和讨论表明,他们最感兴趣的是顺畅度和学习感受常常会产生误导这一观点。学生表示,了解这一点将有助于他们如何进入主动学习模式。学期结束时,超过65%的学生在一调查中表示,他们在整个学期中对主动学习效率的感受有了明显改观。相当比例(75%)的学生表示,学期初的干预使他们在课堂中对主动学习有更多好感。

因主动学习的成功关键取决于学生的动机和参与,学生在学期开始阶段就能意识到在主动学习过程中努力奋斗自身的重要意义。如果学生被自身的内在的反应误导,认为自己学无所获,就难以自我调整,学习也难获成功。此外,在小组活动中,一些态度不佳或不愿积极参与的学生,会对小组中其他成员产生负面影响。因此,尽管这些学生最终可能会在整个学期的课程中自己发现主动学习的价值,但在课程初期,对课堂活动的固有不顺畅感仍会给他们的学习带来不利影响。

为此,我们建议教师尽早干预,让学生清楚认识到因主动学习所增加的认知艰辛所具有的价值。教师还应尽早安排考试(或其他评估),让学生实时评估自己的实际学习情况。这些方法可以帮助学生尽快开启主动学习模式。在整个学期中,教师都应基于研究的视角提供解释和策略[26],鼓励学生在小组活动中尽情投入,提醒他们意识到认知上的努力本身所具有的价值。教师还应在整个课程教学过程中经常征求学生的反馈,如“一分钟作文”[43],并及时回应学生的问题。如果学生认同主动学习会导致深度的学习,并承认某些负面自我感受的真实性,主动学习成功的可能性将大大提升。

这些建议同样适用于其他学生群体和其他学科,因其背后所支撑的认知原理对学科或课程中学生良好的先备知识并没有特殊要求。为阐明这一点,设想某一课程,一个班有不同的学生群体,或者是不同学科,采用高效的互动教学法和为学生量身定制的课程材料。另一个班级则由一位特别了解学生思维,上课流利且富有魅力的教师讲课,使用相同材料,但在上课过程中完全没有互动。这种情况和我们研究中的设计一样,即其他因素相同,只有主动学习与被动学习的区别。举一个“同伴指导”[2]的具体例子,里面附有针对学生常见困难和误解而精心设计的选择题。教师并没有让学生回答和讨论这些问题,而是对每个答案进行描述和解释。从参考文献[4]的研究综述中可以明显看出,学生在这种被动型课堂环境中学到的会更少。例如,如果学生没有主动参与完成这些选择题,就无法发现自己的误解,也无法建构自己的正确解释。但基于前面讨论过的认知原理,教师可以给学生流畅地分析这些困难和误解,让学生感觉到自己在课堂中似乎学到了很多。事实上,根据我们的观察,专业更基础更好的学生能更准确地判断自己的学习情况。因而,可以合理预期,与参与本研究的学生相比,那些专业基础更薄弱的学生,他们的实际学习效果和FOL之间会表现出更大的差异。

总而言之,我们发现在无关变量受到严格控制的主动型课堂和被动型课堂中,学生的学习感受与他们的实际学习效果之间会呈现负相关。这些结果表明,在学期开始阶段对学生主动进行教学方面的帮助和辅导非常重要而且必要,建议教师应帮助学生意识到他们将从主动教学中受益。如果不做准备,学生可能会因主动学习所需的持续认知努力而产生的内在不顺畅感所误导,这反过来又会对他们的实际学习效果产生负面影响。就如本研究中的学生那样,这种准备对于初次接触完全以学生为中心的主动教学的学生来说尤为重要[12]。这些结果还表明,应谨慎对待学生的教学评价,因为这些评价依赖于学生的学习感受,可能无意中倾向于效果较差的被动教学法,而不是倾向于基于研究的效果较好的主动教学法[44-45]。值得注意的是,“明星型”教师可能会制造出学生对其学习效果的不真实正面感受,进而吸引学生选择他们的课程而不是需要主动学习的课程。此外,鉴于顺畅程度会对元认知判断产生普遍而强大的影响[31],我们认为这些结果可以推广至各个不同的大学学科和课程中。

参考文献

[1]HAKE R R. Interactive-engagement vs. traditional methods: A six-thousand-student survey of Mechanics test data for introductory physics courses [J]. Am. J. Phys. , 1998,66: 64-74.

[2]CROUCH C H, MAZUR E. Peer instruction: Ten years of experience and results [J]. Am. J.Phys. , 2001,69: 970-977.

[3]DESLAURIERS L, SCHELEW E, WIEMAN C. Improved learning in a large-enrollment physics class[J]. Science, 2011,332: 862-864.

[4]FREEMAN S, EDDY S L, MCDONOUGH M, et al. Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics [J ]. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. , 2014, 111:8410-8415.

[5]FRASERJ M, TIMAN A L, MILLER K, et al. Teaching and physics education research: Bridging the gap [J]. Rep. Prog. Phys. , 2014,77: 32401.

[6]DESLAURIERS L, WIEMAN C. Learning and retention o, f quantum concepts with different teaching methods[J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2011,7: 10101.

[7]ADAMS W K, PERKINS K K, PODOLEFSKY N S, et al. New instrument for measuring student beliefs about physics and learning physics: The Colorado Learning Attitudes about Science Survey [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2006,2: 10101.

[8] BREWE E, KRAMER L H, BRIEN G O’. Modeling instruction: Positive attitudinal shifts in introductory physics measured with CLASS [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2009, 5: 13102-13102.

[9] Watkins J, MAZUR E. Retaining students in science, technology, engineering, and mathematics (STEM) majors [J]. J. Coll. Sci. Teach. , 2013,42: 36-41.

[10] HENDERSON C, DANCY M H. Barriers to the use of research-based instructional strategies: The influence of both individual and situational characteristics [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2007,3:20102.

[11] HANDELSMANJ, EBERTMAY D, BEICHNER R, et al. Education. Scientific teaching [J ].Science, 2004,304: 521-522.

[12]STAINS M, HARSHMANJ, BARKER M K, et al. Anatomy of STEM teaching in North American universities [J]. Science, 2018,359: 1468-1470.

[13] HENDERSON C, STELZER T, HSU L, MEREDITH D. Maximizing the benefits of physics education research: Building productive relationships and promoting institutional change [EB/OL]. https://www.aps.org/units/fed/newsletters/fall2005/maximize.html, 2019-6-20.

[14]DANCY M, HENDERSON C. Framework for articulating instructional practices and conceptions[J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2007,3: 10103.

[15] FELDER R M, BRENT R. Navigating the bumpy road to student-centered instruction [J]. Coll.Teach. , 1996,44: 43-47.

[16] SILERTHORN D U, THORN P M, SVINICKI M D. It’s difficult to change the way we teach:Lessons from the Integrative Themes in Physiology curriculum module project [J]. Adv. Physiol. Educ. , 2006,30: 204-214.

[17] FAGEN A P, CROUCH C H, MAZUR E. Peer instruction: Results from arrange of class rooms [J].Phys. Teach. , 2002,40: 206-209.

[18] TERPEN C, DANCY M, HENDERSON C. Faculty perspectives on using peer instruction: A national study [J]. AIP Conf. Proc. , 2010,1289: 325-328.

[19] BELCHER J W. Improving Student Understanding with TEAL [TEAL = Technology Enhanced Active Learning][EB/OL]. http://web. mit. edu/fnl/vol/162/belcher.htm, 2019-6-20.

[20] DANCY M H, HENDERSON C. Beyond the individual instructor: Systemic constraints in the Implementation of research-informed practices [J]. AIP Conf. Proc. , 2005,790: 113-116.

[21] FELDER R M. Random thoughts: Sermons for grumpy campers [J]. Chem. Eng. Educ. , 2007,41:183-184.

[22] FELDER R M. Random thoughts: The link between teaching and research, & How to strengthen each without weakening the other [J]. Chem. Eng. Educ. , 2010,44: 213-214.

[23] HENDERSON C, DANCY M, NIEWIADOMSKA-BUGAJ M. Use of research-based instructional strategies in introductory physics: Where do faculty leave the innovation-decision process? [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2012,8: 20104.

[24]VUORELA M, NUMMENMAA L. How undergraduate students meet a new learning environment? [J]. Comput. Human Behav. , 2004,20: 763-777.

[25] NGUYEN K, HUSMANJ, BORREGO M, et al. Students‘expectations, types of instruction, and instructor strategies predicting student response to active learning [J]. Int. J. Eng. Educ. , 2017,33:2-18.

[26] THARAVIL S, BORREGO M, PRINCE M, et al. Strategies to mitigate student resistance to active learning [J]. Int. J. STEM Educ. , 2018,5: 7.

[27] KRUGERJ, DUNNING D. Unskilled and unaware of it: How difficulties in recognizing one‘s own incompetence lead to inflated self-assessments [J]. J. Pers. Soc. Psychol. , 1999,77: 1121-1134.

[28] BRANSFORD J D, BROWN A L, COCKING R R, et al. How People Learn: Brain, Mind,Experience, and School [M]. Washington D. C. , National Academy Press, 1999.

[29] POTER S R. Self-reported learning gains: A theory and test of college student survey response [J].Res. High. Educ. , 2013,54: 201-226.

[30] CARPENTERS K, WILFORD M M, KORNELL N, et al. Appearances can be deceiving: Instructor fluency increases perceptions of learning without increasing actual learning [J]. Psychon. Bull. Rev. ,2015,20: 1350-1356.

[31] OPPENHEIMER D M. The secret life of fluency [J]. Trends Cogn. Sci. , 2008,12: 237-241.

[32] HESTENES D, WELLS M, SWACKHAMER G. Force concept inventory [J]. Phys. Teach. , 1992,30: 141-158.

[33] PERKINS K K, GRATNY M. Who becomes a physics major? A long-term longitudinal study Examining the roles of pre-college beliefs about physics and learning physics, interest, and academic achievement [J]. AIP Conf. Proc. , 2010,1289: 253-256.

[34] GIRE E, JONES B, PRICE E. Characterizing the epistemological development of physics majors [J].Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2009,5: 10103.

[35]BATESSP, GALLOWAY R K, LOPTSON C, et al. How attitudes and beliefs about physics change from high school to faculty [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2011,7: 20114.

[36] JONES D J, MADISON K W, WIEMAN C E. Transforming a fourth-year modern optics course using a deliberate practice framework [J]. Phys. Rev. ST Phys. Educ. , 2015,11: 20108.

[37] ERICSSON K A, KRAMPE R TH, TESCH-ROMER C. The role of deliberate practice in the acquisition of expert performance [J]. Psychol. Rev. , 1993,100: 363-406.

[38] WHITE H. A heteroskedasticity-consistent covariance matrix estimator and a direct test for heteroskedasticity [J]. Econometrica, 1980,48: 817-838.

[39] ABADIE A, ATHEY S, IMBENS G W, WOOLDRIDGE J. When Should You Adjust Standard Errors for Clustering? [J]. Nber Working Papers, 2017.

[40] DIEMAND-YAUMAN, OPPENHEIMER D M, VAUGHAN B E. Fortune favors the bold (and the Italicized) : Effects of disfluency on educational outcomes [J]. Cognition, 2011,118: 111-115.

[41] LEPPER M R, WOOLVERTON M. The Wisdom of Practice [J ]. Improving Academic Achievement, 2002: 135-158.

[42] WOOD W B, TANNER K D. The role of the lecturer as tutor: Doing what effective tutors do in a large lecture class [J]. CBE Life Sci. Educ. , 2012,11: 3-9.

[43] STEAD D R. A review of the one-minute paper. Active Learn [J]. High. Educ. , 2005,6: 118-131.

[44] UTTL B, WHITE C A, GONZALEZ D W. Meta-analysis of faculty‘s teaching effectiveness: Student evaluation of teaching ratings and student learning are not related [J]. Stud. Educ. Eval. , 2017,57:22-42.

[45] KORNELL N, HAUSMAN H. Do the best teachers get the best ratings? [J]. Front. Psychol. ,2016,7: 570-570.

编辑:张兴旭

审校:王力娟

终审:张瑞