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研究顯示，在堅持學(xué)習(xí)SME學(xué)科的學(xué)生與放棄學(xué)習(xí)SME學(xué)科的學(xué)生群體之間，不存在明顯的學(xué)術(shù)差異。但是，兩組學(xué)生(無論種族和性別如何)都表示“冷酷的氛圍”和低質(zhì)量的學(xué)習(xí)環(huán)境最為令人擔(dān)憂。SME教育的質(zhì)量和特點是造成這些專業(yè)的學(xué)生流失的主要原因，而非學(xué)生的學(xué)術(shù)能力。Tinto的大學(xué)生輟學(xué)互動理論也指出學(xué)習(xí)氛圍是導(dǎo)致學(xué)生離開大學(xué)的主要原因。在研究學(xué)術(shù)和社會融合理論的過程中，Tinto指出學(xué)生在一所大學(xué)中堅持學(xué)習(xí)的程度，與教育性和制度性承諾存在相關(guān)性。其他因素還包括學(xué)生的背景特點，以及學(xué)生在社交和學(xué)術(shù)方面與大學(xué)文化之間的融合程度等。在社交方面成功融入的學(xué)生更有可能堅持在該機構(gòu)完成學(xué)業(yè)，這就是制度性承諾；如果學(xué)生能夠在學(xué)術(shù)方面成功融入，他們就更有可能在自己選擇的專業(yè)完成學(xué)業(yè)，這就是教育性承諾。關(guān)于學(xué)術(shù)融合的規(guī)范維度，與學(xué)生對教育機構(gòu)的學(xué)術(shù)氛圍的理解有關(guān)；當(dāng)學(xué)生的智力發(fā)展與機構(gòu)的崇智氣氛相一致時，就會表現(xiàn)出較高的學(xué)術(shù)融合度。很明顯，對于學(xué)生的學(xué)術(shù)體驗而言，課堂處于核心位置。

學(xué)習(xí)框架及反向設(shè)計法

學(xué)習(xí)框架。通過分析我們希望學(xué)生了解的內(nèi)容和學(xué)習(xí)體驗后能夠做到的事情，以此作為設(shè)計環(huán)境的基礎(chǔ)，幫助學(xué)生提升成功完成相關(guān)知識轉(zhuǎn)化所需的基礎(chǔ)且持久的學(xué)識、技能和態(tài)度。以學(xué)習(xí)者為中心的環(huán)境將學(xué)習(xí)者的體力、興趣和向前概念與目前的學(xué)術(shù)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)聯(lián)系在一起，幫助學(xué)生了解自己作為學(xué)習(xí)者的角色。以社群為中心的環(huán)境是指在課堂內(nèi)外提供一個支持性的、豐富且靈活的場景，讓所有學(xué)生都能夠參與學(xué)習(xí)、大膽提問，共同合作。最后，以評估為中心的環(huán)境是指為監(jiān)督者提供各種機會，讓學(xué)生的進步可視化，以便讓學(xué)生的學(xué)習(xí)進度與學(xué)習(xí)目標(biāo)一目了然，使學(xué)生專注于自身的弱勢項目，改變思維方式。(見圖1)

圖1 構(gòu)成學(xué)習(xí)框架的四個鏡頭

反向設(shè)計過程。借助可接受的證據(jù)，尤其是憑借反饋和評估的手段，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為基礎(chǔ)反向回顧設(shè)計指導(dǎo)方案的方法理念，已經(jīng)被廣泛采用。

確認(rèn)希望獲得的成果。反向設(shè)計模型中的第一步就是要確定你想讓學(xué)生們通過課堂授課、學(xué)習(xí)模型、課程或?qū)W科了解到什么知識，獲得什么能力，甚至成為什么樣的人。換句話說就是通過經(jīng)過設(shè)計的學(xué)習(xí)體驗，社群成員所共享的價值觀和人生態(tài)度。Sullivan將這三個成果領(lǐng)域歸納為三種學(xué)徒制度。Wiggins和Mc Tighe建議確定(1)擁有超越課堂的持久價值的大概念、主題或流程；(2)存在于學(xué)科核心的概念、主題或流程；(3)復(fù)雜難于學(xué)習(xí)的并且需要教師指導(dǎo)和提供深刻見解的概念、主題或流程。最終，在規(guī)劃參與型教育學(xué)時，Wiggins和Mc Tighe建議應(yīng)當(dāng)考慮相關(guān)的概念、主題或流程可以幫助參與的學(xué)生獲得何種程度的潛能。評估模型中第二步就是確定可以接受的證據(jù)，以便確定學(xué)生是否已經(jīng)達到學(xué)習(xí)的目標(biāo)或達到的程度如何。通常，在Bloom分類法的低端使用內(nèi)容為中心的問題評價成果：記憶、理解。為了在Bloom分類法的中端和高端評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果——應(yīng)用、分析、評估、創(chuàng)造——應(yīng)使用開放式提問和問題進行評價。目前，人們越來越多地采用模擬實踐的評測方法，以及更加真實和基于效果的評測方法。

除了對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況開展總結(jié)性評估之外，為學(xué)生提供形成性的診斷評估同樣十分重要。除了總結(jié)性評估，形成性評估能夠幫助教師修正自己的教學(xué)實踐，確定并解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的潛在的問題和阻礙，并在課程中了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的變化。對于學(xué)生而言，形成性的評估能夠幫助學(xué)生自行評估他們對學(xué)術(shù)內(nèi)容的了解程度，為以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方法提供支持，提供記錄相關(guān)學(xué)習(xí)情況的額外方法。

在沒有技術(shù)支持的條件下，講師可以使用其他課堂評估技術(shù)，對學(xué)生開展形成性評估工作。

方案指導(dǎo)。反向設(shè)計流程的第三步是方案指導(dǎo)。我們以參與型教學(xué)方法為重點——合作學(xué)習(xí)和問題式學(xué)習(xí)——因為代表重大的思想的學(xué)習(xí)成果位于學(xué)科的核心地位，需要進行披露，同時也有助于學(xué)生參與。

落實合作學(xué)習(xí)和問題式學(xué)習(xí)

包括合作學(xué)習(xí)和基于問題的學(xué)習(xí)的課堂實踐，在設(shè)計時十分復(fù)雜，難于落實和管理。除了難于落實和其他問題之外，合作學(xué)習(xí)和問題式學(xué)習(xí)還沒有在STEM課堂中得到廣泛運用。部分原因是因為設(shè)計、落實和管理困難，但是更重要的原因是，大部分教師在本科教育或研究生教育階段未曾體驗過任何形式的合作學(xué)習(xí)和問題式學(xué)習(xí)。

主動學(xué)習(xí)。非正式合作學(xué)習(xí)小組(通常指主動學(xué)習(xí))、正式合作學(xué)習(xí)小組和合作基礎(chǔ)小組是工程學(xué)院最廣泛運用的學(xué)習(xí)形式。每種學(xué)習(xí)小組形式都為學(xué)生提供了多種機會，讓他們在課堂內(nèi)外都能保持思維活躍，加強人際溝通。非正式合作學(xué)習(xí)通常用于主修講座類課程，在此僅做簡要介紹。正式合作學(xué)習(xí)可以用于內(nèi)容集中型課程，對這類課程而言，掌握概念或程序化材料至關(guān)重要；但是很多教師發(fā)現(xiàn)，從背誦開始，或從實驗課或設(shè)計項目課開始著手會比較容易。基礎(chǔ)小組是長期合作學(xué)習(xí)小組，主要職責(zé)是為所有小組成員提供支持和鼓勵，確保每位成員都能獲得所需的幫助，以便在所學(xué)課程中和大學(xué)生活中獲得成功。

非正式合作學(xué)習(xí)是指組織學(xué)生共同合作，臨時達到學(xué)習(xí)目標(biāo)，特別是指那些組隊時間在數(shù)分鐘或一節(jié)課時長的學(xué)習(xí)小組。非正式合作學(xué)習(xí)小組還需確保小組中的錯誤想法、錯誤理解，以及理解偏差得到確定和糾正。這種學(xué)習(xí)經(jīng)驗是個性化的。在非正式合作學(xué)習(xí)模式中，每隔十到十五分鐘，就會要求學(xué)生們針對他們在課堂書擋中所學(xué)到的相關(guān)知識開展討論并進行處理(圖2)。

圖2 課堂上的書擋

將課程分割為數(shù)個較短的合作處理時間段，導(dǎo)致上課時間有所縮短，但能夠讓學(xué)生及時參與。在講課和直接教學(xué)的過程中，講師應(yīng)確保學(xué)生保持腦力勞動狀態(tài)，例如組織材料、解釋材料、總結(jié)材料，并將目前所學(xué)與現(xiàn)有的概念網(wǎng)絡(luò)相融合。普通的非正式合作學(xué)習(xí)技術(shù)包括課前和課后(擋書板)進行集中討論，并在上課過程中穿插進行同伴討論。雖然圖2.2展示的是三到四分鐘的同伴討論案例，但很多教師僅僅提供一到兩分鐘的討論時間，有些甚至只給三十秒。

隨著教師對實時評估和非正式合作學(xué)習(xí)逐漸熟悉，他們通常會對格式進行修改。舉例來說，如果大部分學(xué)生對某一概念問題選擇了正確的答案，教師可以要求學(xué)生對答案所含的基本原理進行思考，并與鄰桌進行討論；如果大部分學(xué)生對某一概念問題都選擇了錯誤的答案，那么教師可以試著重新解釋，或許還會換一種解釋方法；如果對概念問題的回答正誤參半，教師可以要求學(xué)生與鄰桌對比一下各自的答案，看看是否能夠針對答案達成一致意見。

非正式合作學(xué)習(xí)能夠確保學(xué)生積極理解他們所學(xué)的內(nèi)容。非正式合作學(xué)習(xí)也讓教師可以收集大家的想法，整理筆記，獲得片刻休息并在課堂里邊走動邊聆聽學(xué)生們的討論。教師可以從討論中洞察學(xué)生對于所受教材和概念的理解程度。

正式合作學(xué)習(xí)小組。正式合作學(xué)習(xí)小組比非正式合作學(xué)習(xí)小組更有組織性，任務(wù)也更復(fù)雜，通常合作學(xué)習(xí)的時間也更長。社會互賴?yán)碚摵秃献鲗W(xué)習(xí)研究確定了正式合作學(xué)習(xí)小組成功實施的五個基本要素：積極互賴、面對面的激勵互動、團體歸屬感和個人責(zé)任感、團隊合作能力和團隊運作：

· 積極互賴。合作學(xué)習(xí)的核心是積極互賴。學(xué)生們必須相信自己與其他組員之間的關(guān)系是單打獨斗是無法成功的，只有團隊協(xié)作才能成功(反之亦然)。學(xué)生們互相協(xié)作才能完成這項工作。換言之，他們必須意識到要一起往前游才不會集體沉下去。在正式合作學(xué)習(xí)小組中，積極互賴關(guān)系可以通過讓小組成員就小組的答案達成共識(小組產(chǎn)品-目標(biāo)互賴)，確保每個成員都能解釋小組的答案(學(xué)習(xí)目標(biāo)互賴)，并履行分配的角色職責(zé)(角色互賴)等方法來建立。構(gòu)建積極互賴關(guān)系的其他方式包括獲得共同的獎勵，例如團體評分(獎勵互賴)，資源共享(資源互賴)或勞動分工(任務(wù)互賴)。

· 面對面的激勵互動一旦教授建立了積極互賴關(guān)系，他/她必須確保學(xué)生之間進行互動，彼此幫助，完成任務(wù)。鼓勵學(xué)生之間用語言講解如何解決問題，互相討論所學(xué)的概念和策略，向同學(xué)傳授他們的知識，互相解釋當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容和過去所學(xué)之間的聯(lián)系，并幫助、鼓勵、支持彼此努力學(xué)習(xí)。沉默的學(xué)生缺乏參與度，他們當(dāng)然對他人的學(xué)習(xí)沒有幫助，也可能對自己的學(xué)習(xí)沒有任何幫助。

· 團體歸屬感和個人責(zé)任感合作學(xué)習(xí)小組的目的之一是使每個成員都有機會成為一個更強大的人。學(xué)生們一起學(xué)習(xí)，這樣他們以后作為個體也可以表現(xiàn)得更好。為了確保每個成員都得到提升，學(xué)生要承擔(dān)各自的責(zé)任，完成分發(fā)給他們的任務(wù)。每個學(xué)生的表現(xiàn)都會得到評估，評估結(jié)果會反饋給個人或小組。小組成員需要知道誰在完成任務(wù)時需要他人的幫助，他們也需要知道他們不能借著其他人的成果“搭便車”。構(gòu)建個人責(zé)任感的常見方法包括個人考試、自我評估和互相評估，以及隨機點名個別學(xué)生對小組工作進行匯報。

· 團隊合作能力合作的成功需要團隊合作能力，包括領(lǐng)導(dǎo)力、決策力、建立信任、協(xié)調(diào)溝通和管理沖突的能力。這些技能必須像學(xué)習(xí)技能一樣精準(zhǔn)有目的地傳授。許多學(xué)生從未在學(xué)習(xí)中合作過，因此缺乏提升團隊合作效率所需的團隊合作技能。教師通常常通過給每個小組成員分配不同角色介紹和強調(diào)團隊合作技能。例如，學(xué)生通過擔(dān)任工作記錄員來學(xué)習(xí)如何記錄小組工作，通過擔(dān)任內(nèi)過程記錄員來制定學(xué)習(xí)方案并監(jiān)控小組的完成情況，通過擔(dān)任協(xié)調(diào)員來指導(dǎo)小組成員，擔(dān)任確認(rèn)員來確保小組中的每個人都已理解并能夠轉(zhuǎn)述。企業(yè)雇主和《2000年ABET工程標(biāo)準(zhǔn)》都強調(diào)團隊合作技能，一些書籍和文章也可以幫助培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作技能。

在選擇和實施正式合作學(xué)習(xí)策略之前，應(yīng)評估以下幾個條件，以確定它是否是針對目前情況的最好方案：學(xué)生應(yīng)在課堂內(nèi)外有足夠時間進行小組學(xué)習(xí)；任務(wù)應(yīng)該足夠復(fù)雜，足以構(gòu)成一個正式小組；而教師的目標(biāo)應(yīng)包含開發(fā)學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中可以提升的技能類型，如批判性思維、高層次的推理和團隊合作能力等已證實可以被合作學(xué)習(xí)積極影響的技能。Johnson、Johnson和Smith(1998)的研究中詳細(xì)描述了教師在構(gòu)建正式合作學(xué)習(xí)小組中的作用：(1)

明確課程目標(biāo)，(2)制定教學(xué)決策(例如，確定小組規(guī)模和確定學(xué)生分組的方法)，(3)解釋任務(wù)和積極互賴關(guān)系，(4)監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并在小組內(nèi)進行干預(yù)，以提供任務(wù)協(xié)助或提高學(xué)生的團隊合作能力；(5)評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生內(nèi)省小組的運作情況。設(shè)計正式合作學(xué)習(xí)課程計劃指南可以在許多書籍和文章中找到。

實施基礎(chǔ)合作小組?；A(chǔ)合作小組是長期的且種類繁多的小組，其小組成員較穩(wěn)定，成員的主要職責(zé)是為每個學(xué)生提供其取得學(xué)習(xí)進步所需的支持，鼓勵和幫助?；A(chǔ)小組是將所需完成的任務(wù)和課程學(xué)習(xí)經(jīng)驗個性化。這些小組在整個課程中，甚至課程后都會保持不變。基本小組的成員應(yīng)該交換郵箱地址、電話號碼以及相關(guān)的日程安排，因為他們可能希望在課外會面。當(dāng)學(xué)生有想要討論的成功經(jīng)驗，見解，問題或疑慮時，他們可以聯(lián)系其基礎(chǔ)小組的其他成員?；A(chǔ)小組通常通過使用小組文件夾或線上討論小組來管理日常課程文檔?；A(chǔ)小組學(xué)習(xí)的模式被許多工程系的本科生用于課程和項目學(xué)習(xí)中，部分原因是因為它們非常有效且易于實施。此種模式還常被用于專業(yè)學(xué)校的研究生課程，例如工商管理和技術(shù)管理碩士。這種情況下，他們通常被稱為同類小組，由五到六名學(xué)生組成，這些學(xué)生們在研究生課程期間會一直在一起。

實施基于問題的學(xué)習(xí)?；趩栴}的學(xué)習(xí)適用于工程學(xué)，醫(yī)學(xué)和其他STEM學(xué)科，因為它有助于提升學(xué)生在構(gòu)思從未見過的問題時的技能和信心?；趩栴}的學(xué)習(xí)，更廣泛來說是挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)(例如，基于案例的學(xué)習(xí)，基于問題的學(xué)習(xí)，基于項目的學(xué)習(xí)和基于探究的學(xué)習(xí))，已經(jīng)在大量參考文獻中得到了描述，它們是STEM學(xué)科中實施參與式教學(xué)法的極好途徑。

結(jié)論

提高STEM學(xué)生之間以及STEM課堂內(nèi)學(xué)生與講師之間的團體意識至關(guān)重要，因為合作學(xué)習(xí)的研究人員和實踐者已經(jīng)證實積極的同伴關(guān)系對于大學(xué)的成功至關(guān)重要。

學(xué)生的參與，老師的鼓勵以及學(xué)生們之間的互動，與改進批判性思維存在正相關(guān)的關(guān)系。這三項活動與其他研究和理論相一致，強調(diào)思維能力和其他技能中積極實踐、激勵和反饋的重要性。這證實了討論在改善思維和解決問題方面優(yōu)于講座。

更加積極和易于投入的學(xué)習(xí)環(huán)境可以幫助STEM畢業(yè)生取得最重要成果：較強的思考和推理能力、問題解決能力、與他人合作的能力，尤其是在復(fù)雜環(huán)境和情況下解決問題的能力和信心。我們需要勇氣來放下我們的說教沖動，轉(zhuǎn)而吸引和鼓勵學(xué)生參與到他們的學(xué)習(xí)中。