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构建“没有墙壁的大学课堂”

2015-10-09 来源:人员机构 作者: 图片:

    “当我今天走进教室的时候,已经拥有全球的学生;我所准备的教案,也能传播给全球的学生。这就是没有墙壁的课堂。”
—— 保罗·辛格

    2015年9月20日上午,2015世界农业奖颁奖典礼在南京农业大学举行。食品工程师、美国加州大学戴维斯分校(UC Davis)的保罗·辛格(R. Paul Singh)教授凭借其在食品科学、生物与农业工程的创新教育、研究开发、咨询及技术转让方面所做的卓越贡献摘得2015年度世界农业奖。

 作为目前世界农业高等教育领域唯一的国际性奖项,迄今为止,世界农业奖已颁发到第三届。与前两届获奖人相比,保罗·辛格教授除了在农业研究领域的卓越成就之外,其在教学方面的创新理念和贡献则更为引人瞩目。

时代科技发展背景下的“因材施教”

    9月20日,江苏南京,第三届世界农业奖颁奖典礼现场。获奖者保罗·辛格教授正在作题为“教学创新——机遇与挑战(Innovation in Teaching - Challenges and Opportunities)”的演讲。演讲的开篇,辛格教授用人类学家的方法,阐释了不同时代的学生特点,这其中贯穿了一个重要的理念——“因材施教”。而这种“因材施教”除了我们传统意义上,在教学中根据不同学生的认知水平、学习能力以及自身素质进行有针对性的教学之外,还将科技的发展放置到教育的大背景去——一代代人的认知、性格的特点都是伴随着科技的发展而存在着显著的共性特征。因此,辛格教授认为,教育的变革,必须在此基础上引入科技的时代元素。

    辛格教授的一大兴趣就是探索如何将电脑技术更好地运用于食品工程学的研究,走向教学和研究后,他又热衷于通过互联网平台,让来自世界各地的学生“随时”“随地”地分享教学成果。

    1998年,因为大学的校区发展,学生需要奔波于学校各个校区之间上课、做实验,辛格教授开始思考如何利用刚刚兴起的互联网技术,进行网络的课程材料的开发,让学生更轻松地从他的实验室获益。于是,他和他实验室的同事创造性地尝试用网络远程控制实验室的加工设备。

    为了进一步加强学生的实践经验,他开发了一套包含25项的虚拟实验。这种虚拟实验没有实体,是通过虚拟模拟获得实际的触感。同时,辛格教授发现,如果把实验室搬到网上,继续在网上模拟实验,还能获得持续的实验数据,并能够获得更高效率的分析结果。

    “现在通过互联网能够很轻松地完成我们当时觉得非常难完成的事情。现在我们要思考的是,在网络支持下的实验,是不是可以让世界各地的学生参与操作。”运用互联网技术对传统的农业教学方式进行创新,并在全球推广成为保罗·辛格教授的一项突出成就。

    现在,这些实验都可在线免费获得,并在世界范围内应用于食品加工的教学。他的远程教育工作得到了美国农业部“高等教育挑战资助项目”、诺曼布劳格大学、墨西哥和美国加利福尼亚大学研究所(UC-MEXUS)和美国远程教育联盟的大力支持。

    2014年,辛格教授在YouTube网站上创建了115个食品工程/加工主题的视频教程。短时间内,这些教程已成为食品科学与工程学生和从业者们使用最广泛的教学模块。据谷歌工具分析,截至2015年6月8日,他的教程已被来自193个国家的相关人员观看142757次。更重要的是,在刚刚过去的一年里,这些教程已经被观看了超过7537小时。

    从最初的本校内跨校区的学生,到如今世界各地的学生和各行业从业者都能够连接到他的实验室,能够操作相关的连接设备,并收集数据进行分析,辛格教授的实验室课堂已经成为一个名副其实的“没有墙壁的课堂”。

 此外,辛格教授自创的“食品工程”教学网站(www.rpaulsingh.com)是位居谷歌搜索排名最高的非商业网站。他告诉记者,在与世界不同角落的远程交流中,他获得了之前所没有预想到的收获,“世界各地的学生会对你的教程,提出各种各样的问题,其中很多问题是我们在之前的研究中根本没有想到的,通过互联网平台,学生们充分交流,各种不同的解决方案被讨论出来,这直接推动了我的教学和科研工作。”

 一提到“电脑游戏”,很多中国教师很快能联想到“网瘾”“逃课”“辍学”,甚至“失足”等类似消极的词汇,而在辛格教授的教育理念中,电脑游戏不仅不再是教育的敌人,却是学生的良师益友。因为在他看来,伴随着电脑技术的发展,1978年到1996年出生的这一代人,对于电脑游戏其实有着特殊的好感。然而,教育领域的游戏资源却非常匮乏。

 “我们并不希望大家过于依赖计算机,我们只是想借助虚拟设备让学生自己动手。”于是,辛格教授着手进行教育类电脑游戏的研发。在相关研究基金的支持下,他开发了“啤酒岛”“沙丁鱼的反击”等涉及食品科学和安全的游戏。以“啤酒岛”游戏为例,学生可以跟随游戏中的虚拟酿造工,置身于生动、形象的啤酒酿造工厂,“直接”参与啤酒酿造到生产的全过程,从而了解相关的制造工艺和原理;而“沙丁鱼的反击”游戏,则让学生在游戏中寻找食品所产生的问题,帮助学生找出食品安全的疑点。

变革大学的未来:由教授演讲到“翻转课堂”

    “在今天的大学课堂中,教授的演讲是很好的教学模式,却不是很好的学习模式。”辛格教授说。近年来,他又在尝试推行全新的课堂革命——“翻转课堂”(Flipped Classroom)。

    2011年,辛格教授负责研发的食品冷藏在线课程,不仅能为企业所用,还能应用于课堂教学之中。据辛格介绍,他在该系统中研发了10个模块,他要求学生在课前预览模块,课上进行10分钟的测验,找出预习的问题,然后针对问题进行课堂讨论。在这样的课堂里,学生不再一直看着教室的前方,而是可以面对面互动,因此被称为“翻转课堂”。

    据他介绍,“翻转课堂”能重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下,基础知识由学生在课前预先自主学习,他们可以通过看视频讲座、听播客、阅读电子书等方式获取所需资料。课堂上,教师不再占用时间去讲授知识,而是将学生分成三四人的小组,更多地参与到学生的小组讨论,并且一对一地解答他们所遇到的困惑。

    “与传统教学的教师灌输——学生记忆——学生靠记忆通过考试——考试后将知识全都抛到脑后相比,这种教学方式的革新之处就在于,学生通过预先的思考,自主规划学习内容、学习节奏和呈现知识的方式,教师则通过辅导和协作来满足学生的需要,让学生获得更个性化、更深入的学习”。

    “How and Why is very important”,在辛格看来,对于互联网环境下的学生来说,知识的几大要素之中,“What”和“Who”变得并不那么重要,因为随时都可以谷歌获取,但要提出“How”and “Why”就需要学生理解和思考,“只有了解了科学的原理和机制,知识才能被内化,研究也才能走得更远。

农业教育更应注重培养学生的责任感

 近5-10年来,美国的农业教育正受到越来越多年轻人的“追捧”,辛格教授称,这几乎是和美国健身房播放的美食节目数量成正比,人们一边健身,一边关注着美好的食物如何被生产加工。

    他分析道,随着生活质量的提升,更多的美国人关注如何从“吃得饱”到“吃得好”,高品质食物更多地从“实验室走向市场、走向产业、走向消费者”;而生活节奏的加快,上班族们几乎不可能每天都去买菜做饭,他们需要一些设备来“储存和保鲜食物”,这直接地给“食品工程学”带来了市场空间。此外,这门学科涉猎广泛,对生物、物理、化学,甚至是心理学感兴趣的同学,都可以在这个学科里找到自己的一片天地。

 同时,在辛格教授看来,由于农业与人们的健康及日常生活息息相关,因此农业教育不仅仅要教给学生农业科技知识,更应该培养他们的责任感。

    “食品安全是当前全人类面临的共同挑战,要规避其中的人为因素,政府和高校都肩负重任”,辛格教授强调:“食品工程学是一门亟需责任感的学科,因为在生产加工过程中,只要有一个环节没把握好,就会影响食品安全。”他给记者举了个简单的例子,在某些罐头食品的生产过程中,“加热—除菌—密封”是必需的环节,加热的时间和温度有严格的工业要求,但是如果某个企业为了图省事儿,擅自压缩加热时间,以求降低生产成本,那么,其生产出的罐头极有可能除菌不彻底。虽然在超市的货架上,消费者们看不出任何区别,但食用之后,便会对健康造成影响,而且也会撬动整个产业的安全。

    除去政府的监管,高校也应该担负起相应的教学使命。他告诉记者,在美国加州大学戴维斯分校,有关食品的法律以及道德伦理的课程是专业学生的必修课,此外,越来越多的研讨会也邀请到政府、生产企业以及高校的同仁们共同讨论这一议题。

    面对这一问题,辛格教授在自己的教学中,尝试引入“课堂辩论”以及“角色扮演”的方式,“我会让学生分成两组,就某一涉及食品安全的案例分成正反两方进行辩论;也会让学生扮演企业工人,‘如果你的老板命令你缩短加工除菌的时间,否则就扣你工资,你会怎么应对’,抛出类似棘手的问题让他们回答。”


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编辑:赵烨烨

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