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【深度学习】学校与实验室为何无可替代
2020-09-07 返回列表

       关键词:模拟实验;教科书;认知注意力;深度学习
 
       今年突发的新冠疫情,使学生和教师深度体验了在线学习和远程教学。这也使得很多人开始思考,在线学习、电子图书、模拟实验室等信息化教育技术,未来是否会替代传统的学校教学和真实的实验室。
 
  其实,在21世纪初,就有一些人曾预测“实体的”基础教育学校将会终结,因为学生只要在家与教师联网便可学习,教师也将在家里授课。当时,人们预测许多正在开发中的数字阅读设备将在2015年之前完全取代纸质书籍。还有预测称,慕课(MOOCs)会取代大学课程,大学教室和实验室在10年内便会被废弃。但这些预言一个也没有成真。
 
  纸质图书更利于深度学习与理解
 
  美国购买数字阅读设备的消费者比例曾一度上升,但随后又下降,只剩那些发现设备在放大字号或在夜里看小说方面具有优势的一小部分读者。尽管美国大学教科书出版商转向在线教科书,但使用电子教科书的大学生发现,在阅读了几页后不得不将文本打印出来,以避免眼睛疲劳。而且为了深度学习与理解,学生仍更加偏爱纸质教科书。
 
  目前,已有许多关于屏幕阅读的研究。一项关于数字阅读与纸本阅读的比较研究,再次证实纸本阅读对于内容理解具有优越性。美国北达科他大学弗吉尼亚·克林顿(Virginia Clinton)2019年在《阅读研究杂志》发表的《纸本与屏幕阅读之比较:系统综述与荟萃分析》一文中,整合了关于纸本阅读相对于屏幕阅读的阅读成绩、阅读时间与表现校准(元认知)的研究结果。对比发现,低本阅读在阅读成绩、元认知和效率上的优势具有显著的统计学意义。尽管在线学习在美国已进行了20多年,但对那些同时经历过传统课堂教学与在线授课的大学教授的调查显示,更喜欢面对面课堂教学者的比例超过70%。屏幕阅读所伴随的较低的效率和理解程度对休闲阅读并不构成什么危害,但教师关注的是学生的阅读效率以及较高的理解和记忆水平,即“深度阅读”。
 
  经济合作与发展组织(OECD,以下简称“经合组织”)发现,使用电脑的学生在国际学生评估项目(PISA)中的阅读和数学成绩都比较低。这项研究涉及31个国家15岁的青少年。经合组织教育与技能总司司长安德烈亚斯·施莱彻(Andreas Schleicher)表示,那些每天使用互联网的人成绩最差。这项研究发表于2015年,基于2012年的数据得到相关结论。而雷布特基金会(Reboot Foundation)使用最新数据进行了跟进研究,再次发现各国在这一国际评估中的表现与学生在学校中使用信息技术情况之间存在负相关。在学校里使用电脑的学生越多,在教育成绩方面的国家排名就越低。
 
  文字滚屏会导致认知注意力不足
 
  还有相当多的研究表明,阅读时的文字滚屏也会导致认知注意力的不足。与此相关的是,在这场新冠肺炎危机中,中小学和大学层次的教师都被要求利用屏幕在线交流。
 
  第一次通过大规模使用电子屏幕进行教学的实验,是美国20世纪50年代后期开始在课堂上使用电视。基于所有学生都拥有一个共同的最佳教师的概念,电视学习被视为一项重大的教育提升,通过电视把专家和专业教学内容带到每一个教室。当时的实验采用的是一个录制的节目,不能提供双向实时交流。该实验最后以失败而告终,其原因与今天使用在线媒介所遇到的问题非常相似。
 
  沟通是教学的核心技能,是教师使学生理解的关键工具。教师的工作是帮助学生将这些口头或书面的抽象概念与其自身体验联系起来。有效沟通的一般规则可以被概括为,“没有体验,便没有意义”。因为良好的教学涉及这种互动,寻求通过学生的体验使教学单元有意义。不同班级学生的经验背景会有所不同,因而在两个班级教授同一个科目,最后不会有两节完全相同的课。
 
  在线模拟无法代替科学实验室实践
 
  真实的实验室工作具有“即时性”。我们的大脑关注此时此地。真实的实验室工作提供了真正的多感官交互。只记住解剖学的术语或图片的学生不容易将术语与真实的人体组织联系起来。计算机模拟声称是“交互式的”,但这种交互性指的是,当敲击不同键时提供不同的媒介响应的特性。当学生真正触摸和处理一只动物时,这种真实的互动提供了敲击键盘时所不存在的记忆刺激。
 
  真实的实验室材料是多感知性而且可以操作的。触觉是学生了解生物体和器官性质的重要信息输入方式。医生在“触诊”中使用这种感知,即通过“感觉”来诊断病人身体是否健康。不理解触诊的学生,长大后会成为对这一手法感到不自在的病人。
 
  此外,真实的实验室工作包括“学会如何观察”。仔细观察大自然的细节是一种习得的技能。与用不同颜色标出各器官的实验手册不同,学生可能需要探查和发现哪些组织与其他组织相连,以便识别器官。例如,蚯蚓的消化系统包括两个凸起的前部。按压其中空的那个会塌陷,从而看出是其储藏器官嗉囊;按压另一个可以看到坚实的砂囊,是一个强壮的研磨器官。
 
  虽然普通生物课的目的是让所有学生都具备生物学基本知识,但有些学生也会因为与真实生物体的这种互动而变得兴奋,进而希望以生物学为职业。直到学生们有了实际经历,生物老师才会知道班里谁会对这种智力活动感到兴奋。这种激励无法由媒介来提供。
 
  在线媒介描绘了完美的样本。但真实的人体不同于教科书中完美的图片。有一些个体与众不同,如器官左右颠倒,或者有四个肾脏而非两个。模拟和教科书只能解释完美的人体。一位好的实验室老师会使人体器官的变异引起每个学生的注意。
 
  只有对真正材料进行的测试才是真实的,模拟只能描绘完美的概念。真实的实验室提供真实性测试,包括失败的重要教训。真实的实验室也会使一些学生超越课程进行额外的实验,而驱动这种愿望的,不是那些无法令学生真正提高技能的被动模拟。
 
  真实的实验室工作可以确认科学结果的真实性。放弃真实的实验室工作进行模拟,很可能会利用模拟结果传播不一样的“科学”。当将模拟视为等同于或优于实验室工作时,就有可能破坏科学的普遍性。
 
       真实的体验和实验会自然地令人感到兴奋。真实的结果会引起学生的注意。例如,一个对蜜蜂舞蹈视频不感兴趣的学生,当老师带他去野外,在一个真正的蜂巢里拿出一个有真正蜜蜂的巢框时,他不会感到厌烦。真实的场景有感染力,因为它们有可能产生真正的结果。有经验的生物老师知道,学生克服对蛇的恐惧的唯一方法,是看到其他人捉拿无害的蛇而并没有受到伤害,然后自己尝试非常小心地握住它。因此,模拟实验或许可以代替教科书,但不能代替实验室工作,而且无法提供如上所述丰富的教育体验。
       作者:石理察(John Richard Schrock)/文 孙平/译,作者单位:美国恩波利亚州立大学;译者单位:思益迪国际教育咨询服务有限公司
       来源:《中国教育报》2020年9月4日6版

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