观点 | 关于网络教学等教学方法的讨论
观 点
WECHAT ID: DEANPKU
关键词：在线学习 翻转课堂 探究学习
特殊时期，网络教学成了唯一的手段，引起了巨大的关注，给学生和老师都带了巨大的挑战。仅各种网络教学软件就得学会很多种，大家几乎都具备了网红技能。尽管这是特殊情况下的短期效应，但实际上网络教学等教学方法对教学带来的冲击一直在持续。
最近二十多年来，新的教学方法得到了很大发展，涉及网络教学的就有在线学习(资源共享课程、开放课程、MOOC、网络直播课程)、翻转课堂 (协作学习、同伴学习、混合式学习)等，其它还有探究学习 (基于问题的学习、基于项目的学习、基于研究的学习)等教学方法的尝试，关于这些方法的研究和实践也在不断进行。
然而如何看待这些所谓新的教学方法
在教学中的作用呢？
这需要先明白一些关于教学的基本常识，然后才能分析讨论这些新的教学方法的作用和意义。当然这里并不是要给出所谓的正确知识，而只是尝试给出不同角度的认知。
教学本质上是教师和学生的互动。单纯的以教为中心，以学为中心都是有问题的，所以必然是教学相长。理想的教学是教师水平很高，知道教什么，然后根据教什么决定怎么教。学生学习能力也很强，懂得学什么，然后根据学习的内容来决定怎么学。学校则可以提供所需的一切资源。
但实际情况总是存在各种限制，包括教师、学生、教学资源等各方面。例如这次疫情期间的网络课程就遇到了直播卡顿、网站崩溃等问题，而有些实验实践等教学内容则无法通过网络来完成，只能推迟到学生开学再补课。平时遇到的还有教师水平参差不齐，学生素质差异、不会自主学习等各种问题，所以有因材施教、教无定法等说法。当然限制条件也是会变化的，如网络基础建设的改善，教师水平的提升等。
从数学角度看，如何做好教学就是约束条件下的多变量求极值问题，应首先调查清楚教师水平、学生基础、现有资源，再根据实际情况探索最佳的教学方式，需要教师自己研究出适合自己的方法，千万不要看别人做的好就盲目照搬。
例如，如果教师水平参差不齐，为了保证教学效果，可以采取集体备课，统一考试；而如果教师水平高，风格各异，则可以尽情发挥教师特长，放开学生选课，教师独立备课、考试；如果需要上课的学生人数多，教师又擅长演讲，则可以采用大班授课；如果学生人数少，教师擅长启发学生讨论，教学资源足够丰富，有专用实验室，则可以带领学生亲自动手做实验、查文献、讨论来完成认知构建。需要注意的是没有科学训练过的讨论，效率是极低的，不建议盲目讨论。
这里顺便澄清一个教学上的误区。有人认为，好的学生不用教，差的学生教也学不会，这是不对的。首先这是不可证伪的表述，本身没有意义。其次这种说法是推卸教师的责任，因为换种说法是，对好学生，教师没有可以教给学生的东西，对差学生，教师根本不知道学生真正的问题在哪。
有了以上对教学的基本理解，现在再来看看现下流行的一些教学方法，看看这些方法的本质，及其优缺点。
在线学习
在线学习（资源共享课程、开放课程、MOOC、直播课程），其本质是为了让更多人共享线下课堂教学资源，其本身不会带来教学的进步，因为线上教师的教学内容和教学方法都和线下课堂教学没有本质的区别。这种方式在80年代的广播电视普及时就已经尝试过，互联网刚刚兴起时也流行过一段时间，现在换了名字又出现了。之所以不断出现，则是因为新技术的出现使得在线学习趋向于真实的线下课堂学习。从教育培训市场对在线学习的探索可以看得更清楚，现在最受欢迎的是直播课程，实际上就是因为4G、5G等网络传输技术的进步，使得在线课程可以做到接近实时，从而更接近真实的课堂。
在线学习、特别是直播课程的优点是显而易见的，尤其是在无法线下课堂学习的时候，而且在收集学生反馈信息方面更有效，这是值得线下课堂学习和改进的地方。但在细节上，在线学习还不能完全做到线下课堂的体验，毕竟视听都被约束在那么大一块电脑屏幕上，更何况还有一些实验实践等教学无法在线学习。
所以本质上来说，学校的课堂教学才是根本，在线学习需要建设，线下课堂教学更需要持续的建设。
翻转课堂
翻转课堂 (协作学习、同伴学习、混合式学习)，其本质是希望突出学生之间讨论的效果。但这是需要约束条件的，真正的讨论其实只存在于思考能力相近的学生之间，否则讨论就变成了“请教”。而且讨论要共同面对未知问题，因为只有面对未知时，不同的经验交流才有可能给出提示和帮助，凸显出讨论的价值。
在一般教学中，要学习的内容其实是已知的，采用翻转课堂的做法，其实就是让学习好的学生去教学习差的学生。现在所谓翻转课堂的教学效果好，大多是好学生教差一点的学生，由于学生思维相近，教学效果一般比教师教学生要好。如果一个班的学生学习能力都很强，翻转课堂就会变的毫无意义。如果一个班的学生都很弱，这种讨论就变的效率非常低下，这就需要教师的介入，这就回到了一般的课堂。如果一个班的学生有强有弱，相当于学生相互教，教师就基本不需要了，这其实相当于学生自己组织了一个学习小组，效果再好，和教师其实是无关的。所以总的来讲，翻转课堂基本没有有效发挥教师的作用，做翻转课堂，和加强平时的答疑、习题课、帮助学生组建兴趣小组与读书俱乐部的效果是差不多的。
讨论什么时候是最有效的呢？实际上大家都明白，类似科研组会的讨论才是最有价值的，大家能力相当，都面对未知问题，每周一次的组会就是思想碰撞产生火花的殿堂，这也是科学家要经常举办讨论会的原因。实在想把讨论应用到教学上，可以在研究生课程中引入一些前沿问题，相当于把组会变成一门课程。
探究学习
探究学习 (基于问题的学习、基于项目的学习、基于研究的学习)，其本质是想根据认知规律来学习，训练学生的认知能力，显然这种教学方法期望的优点正在于此。但其效果取决于提出什么样的问题、项目、研究，并且怎么去完成认知能力的训练，实际上这种教学法并没有给出系统的具体办法。
根据对物理认知规律的研究，我们已经总结出了ETA物理认知模型(参见“老虎物理”微信公众号，什么是ETA物理认知模型？)，这个模型其实就是科学认知模型。这个模型将物理认知分为11个认知步骤，并将其总结为实验认知(E)、理论认知(T)、应用认知(A)三个阶段，每个认知步骤还有相应的认知方法，也就是物理方法，其实就是科学方法。从这个模型中可以看到实验认知和理论认知代表了科学探索的认知方式，应用认知代表了技术应用的认知方式。
从这个模型中可以清楚的看到我们长期以来的教育其实是应用认知教育，最典型的就是应试教育，就是记住理论公式，大量做题，也同时能看到钱学森之问的答案，即缺乏科学探索的实验认知和理论认知教育。当然这是有原因的，中国建国后经济发展落后于发达国家，这时最有效的赶上别人的方法就是采取应用认知模式，学习最先进的科学与技术，然后类比应用。相应的教育也大部分是应用认知教育，这是经济发展对教育产生的必然影响。然而今天中国的发展已经在很多领域处于先进水平，有些领域先进到没有新东西可学，而在芯片、生物、人工智能领域又开始受到限制，这时经济发展只能靠自己的创新驱动了。国家已经明显感觉到了这种压力，这就对教育提出了新的需求。从ETA模型中明显的看到，这需要弥补实验认知和理论认知的教育，因为这样的科学探索认知才能发现未知，产生真正的创新。这也是为什么华为公司需要聘请那么多数学家和物理学家的原因。
用ETA模型来看探究学习，就可以发现探究学习的教学法还没有掌握系统的认知规律，只能是形式上按照认知规律学习。因为探究学习的一般教学过程是让学生发现问题、分析问题、解决问题，但是如何发现问题、如何分析问题、如何解决问题，却没有系统的方法，只能让学生自己去探索，尽管能训练一些能力，但效率是低下的，实际上学生还是无法形成系统化的认知能力。很多情况下，目前这种学习训练出的依然是应用认知能力，因为所谓的发现问题往往是在已有的理论框架下，做应用的时候发现问题。这并不能帮助学生学会如何去面对未知构建新的认知，更不能像ETA模型那样，在实验检验证伪那一步找到认知的边界，从而突破现有的认知，产生创新。但无论如何，这种教学方法在努力朝正确的方向尝试。
通过以上分析可以看出，这些教学的形式和方法各有优缺点，但其本质都是线下课堂教学的延伸，有效和恰当的使用有可能帮助提升教学效果。
需要注意的是，有些教师采取这些教学方法，其实是为了改革而改革，并不是因为这些方法更适合自己的教学。这是典型的应用认知思维，以为先进的东西，学会了拿来用就可以了。实际上，有人研究了不同教学方法对比传统教学的改善作用，结论是并不显著。这不是说这些教学方法真的没用，而是说不一定适合，因为要明白这是多变量问题，还有各种约束条件。
真正的教学是要做研究的，要实事求是，研究清楚当下的教师、学生、资源等情况，更要研究清楚科学认知的基本规律，然后根据教什么探索出适合自己的教学方法，也就是求约束条件下的最优化方法。例如这次疫情下，就不得不用网络教学，因为在约束条件下，采用积极乐观的态度，这已经是最佳的教学方法了。
作者 | 穆良柱老师
编辑 | 邓倩如
部分图片来源网络
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