近年来,随着教育理念的不断革新,主动学习(Active Learning)已成为高等教育,尤其是理工科教育领域中的热门话题。传统的讲授式教学方式虽然历史悠久,但在促进学生深层次理解和应用知识方面存在局限。尤其在物理学这一强调理论与实际结合的学科中,学生常常面临概念抽象、理解困难的问题。如何提升学生的概念物理学习效果,逐渐成为教育工作者和研究者关注的焦点。近年来,多个主动学习方法被提出并应用于物理教学,取得了显著成效。然而,不同主动学习模式在实际教学中的相对优势如何,以及其对学生概念理解和课堂互动的具体促进机制却少有系统比较。
近期一项覆盖28所高校、近3000名学生的多机构研究为此提供了宝贵的数据支持,重点探讨了ISLE(Investigative Science Learning Environment)、同伴教学(Peer Instruction)、教程(Tutorials)和SCALE-UP(Student-Centered Active Learning Environment with Upside-down Pedagogies)四种活跃学习模式在概念物理教学中的效果差异与优势。研究结果显示,所有四种主动学习方法均较传统讲授显著提升了学生的概念理解,学习成效从2.09倍标准差到6.22倍标准差不等。其中,SCALE-UP的学习增益显著超过了ISLE和同伴教学,教程法的效果则与三者无显著差别。这一发现表明,SCALE-UP由于其高度以学生为中心的设计,在概念传授上具有更加显著的优势。SCALE-UP模式以促进学生协作、解决问题和动手实验为核心,课程时间大部分用于小组讨论和实验操作,而非传统讲授。这种教学方式鼓励学生积极参与知识建构过程,更好地激活认知资源,提高理解深度。
相比之下,ISLE和同伴教学在部分课堂中仍存在较多讲授时间,限制了学生主动思考和团队互动的机会。这一差异或许是导致学习效果差异的关键。同时,研究还考察了学生构建同伴网络的变化。令人意外的是,尽管课堂活动多样,四种学习方法在促进学生同伴网络形成方面变化不大。这表明,课堂设计和结构尽管极为重要,但学生间的社交互动与学习成效提升的关系可能更为复杂,依赖于多种因素的综合作用。从教学实践角度看,SCALE-UP和教程法明显强调通过动手操作和深度讨论来促进概念内化。
教程法主要通过结构化的工作表和引导性问题引导学生逐步构建知识体系,促进思维转变和概念重组。ISLE则更侧重于模拟科学探究过程,助力学生体验科学方法,培养实验设计和数据分析能力。相比之下,同伴教学则主要依赖同伴之间的概念讨论和质疑,通过实时反馈和投票强化学生理解。在当今教育强调培养高阶思维能力的背景下,主动学习模式无疑为概念物理教学提供了新的路径。它不仅能够有效缩短学生从知识接收到理解和应用的转化时间,还能提升学生的学习积极性和自主性,避免学习的被动接受。此外,主动学习通过营造协作的课堂氛围,培养学生团队合作和沟通能力,这些都是未来职业生涯中极为重要的软技能。
然而,要实现主动学习的最大效益,课堂设计和教学实施的质量是关键。教师需灵活运用各种教学工具和方法,激发学生兴趣,鼓励质疑与探索,而非单纯的知识传授。资源配置、教学环境以及教师的培训水平也直接影响教学效果。例如,SCALE-UP需要有适合小组活动的教室设计和实验设施支持,这对于部分学校来说可能存在一定挑战。综合来看,多机构的实证研究验证了主动学习对于概念物理学习的积极作用及其不同方法的相对优势。教育决策者和教师应根据具体教学条件和目标,科学选择和优化教学策略,实现知识传授、技能培养和学习兴趣激发的多重目标。
未来的研究也应进一步探索主动学习与学生个体差异、长期学业表现及职业发展之间的关系,优化教师培训体系,推动高质量物理教育的普及。随着科技和教育理念的不断进步,相信主动学习将在推动物理教育改革和提升学生核心素养方面发挥越来越重要的作用。对于致力于物理教学改革的教育者而言,深入理解不同主动学习方法的优势和应用场景,将有助于创造更加高效、生动和富有成效的学习环境,培养具备扎实概念理解和创新能力的新一代科学人才。 。
