【学术研究】大规模参与的物理课程教学效果改进实验

发表于 2014年12月23日 13:12:13

Improved Learning in a Large-EnrollmentPhysics Class

Louis Deslauriers, Ellen Schelew, Carl Wieman

来源:Science 13 May 2011: Vol. 332 no. 6031 pp. 862-864 DOI: 10.1126/science.1201783

许敏骥编译

该篇论文来自2011年的[Science]。它关于物理教学方法的实验,对于今天的慕课课程设计意义重大。

研究问题:

加拿大英属哥伦比亚大学大一学生第二学期,有一门大型基础物理课。课程共有850位学生,分为3个大组。本文在两个大组中做了教学实验。这两个大组学生在前11个星期接受非常相似的教学方式,即每周三个小时的讲课。通过对两组学生的调查,发现他们的背景,知识结构,对课程的理解也非常相似,在数理统计上,难以区分。在第12周,教学实验开始了。控制组(Control Group)有267个学生,老师不变,对他们的教学方式也不变。实验组(Experiment Group)有271个学生,老师换成一位研究理科教育的博士后,教学方式根据以往关于认知心理学和物理学科教学的研究,重新设计,引入更多建构主义成分(详情见方法论)。文章比较了两个大组在12周的出席率,参与率和学习成果。

方法论:

在第12周的教学中,控制组的教学方式不变,继续由原先较有经验的老师延续一贯的教学方法。在实验组中,老师换成一位从事科学学科教学研究的博士后,他基于以往的研究,对教学方式重新设计。重新设计的教学方式强调“有目的的操作”。教学目的为:“科学性思考”,表现方式为预测,辩论,解决问题,批判自己和他人的逻辑推断过程。学生们通过这些任务,接受教师和其他学生的反馈。

在实验组的第12周教学,取消了老师的讲课环节, 而引入课前阅读,课前测试和课堂问题。课堂上的讲课形式被取消,代替的是学生之间的讨论,以小组为单位完成主动学习类型的任务和老师有针对性的反馈。三个小时的教学,被拆分为3个50分钟的小课,每一节小课,结构为2分钟学生之间讨论,4分钟教师反馈,2分钟讨论,4分钟教师反馈,2分钟讨论,4分钟教师反馈,5分钟教师给反馈;如此循环,在插入6分钟的小组完成任务。老师根据学生提出的问题,学生提交的答案和听到的学生讨论提供反馈。

结论:

在实验进行中的第12周,控制组的学生出勤率和参与度都没有发生变化;而在实验组,出勤率提高20%,参与度翻倍。作者未知关于出勤率提高的原因。他们提供的假设是,一些学生原来只参加部分课程。在第12周,他们被新的教学实验方法吸引,因此决定参加所有教学过程。Figure 1比较了两组学生的测试成绩分布。控制组学生成绩在47%左右,实验组的学生成绩在74%左右。这两组学生的成绩分布没有明显的重合区间,显示了两组学生学习成果的明显差别。

文章的结论是,刻意的“科学性思考”教学设计策略提高了大规模基础物理课的学习成果和积极性。这样的结果也应该适用于其他大学类的课程。