Effectiveness of Active Learning Strategies in Undergraduate STEM Education: A Systematic Review

课堂革命：为什么“坐着不动”可能是个问题

想象一下，你正在尝试学习如何骑自行车。如果一位老师站在讲台上，为你进行二十分钟关于平衡物理学、车轮空气动力学以及自行车历史的讲座，你可能会点头并做笔记。但当你跨上自行车尝试踩踏时，你很可能会摇晃并摔倒。你不能仅通过听讲来学会骑行；你必须骑上车，经历摇晃，调整平衡，并实际进行踩踏。这就是目前大学水平科学、技术、工程和数学（STEM）教学方式发生重大转变的核心理念。

长期以来，教授这些学科的标准方式是“台上的圣贤”模式：教授进行讲座，学生被动地吸收信息。但研究人员开始怀疑，这就像试图通过阅读一本关于水的书来学习游泳一样。一种被称为**主动学习（active learning）**的新方法表明，学生在亲自承担“重活”时学习效果最好。他们不再只是倾听，而是解决问题、与同伴辩论并构建自己的理解。一个大问题是：这种“在做中学”的方法是否真的比旧方法更有效？它是否对每个人都有帮助，还是仅仅对那些原本就在学校表现优异的学生有效？

大型研究：他们做了什么以及发现了什么

一位名叫 Connor Nitchals 的研究人员决定通过收集该主题下所有能找到的研究来解决这场争论。可以将这篇论文看作是一次大规模的“超级综述”，它查看了 2000 年至 2025 年间发表的 72 项不同的科学研究。研究人员并非凭空猜测；他们遵循了一套严格的规则（就像侦探遵循清单一样），寻找那些对比了传统讲座法与主动学习法在大学 STEM 课程中表现的研究。他们观察了学生的成绩是否提高、对概念的理解是否加深、积极性是否增强，以及不同学生群体之间的差距是缩小了还是扩大了。

关于成绩与理解力的结论
结果非常明确：主动学习是获得更好成果的制胜策略。在大约 79% 的对比中，使用主动学习策略（如“翻转课堂”，即学生在家看讲座视频，在课堂上做题，或进行小组合作）的学生，其考试分数或课程成绩高于仅听讲座的学生。当涉及到真正的概念理解——例如了解为什么会发生化学反应，而不仅仅是背诵公式——74% 的研究显示了进步。研究人员发现，这种学习上的“提升”是真实存在的，平均提升幅度是显着的，尽管对于每一个学生来说并不总是巨大的飞跃。

学生的感受：动机因素
这不仅仅关乎考试分数，还关乎学生对课程的感受。在 68% 的研究中，学生报告说，当使用主动学习时，他们感到更有参与感、更有动力，或者对自己的能力更有信心。然而，论文指出，过程并不总是顺遂的。一些学生觉得额外的工作量让人不堪重负，或者对于不再只是安静坐着的做法感到不适。这就像是从一款舒适、熟悉的电子游戏切换到一款具有挑战性的新游戏；大多数玩家会变得更好且玩得更开心，但有些人最初可能会感到挫败。

公平性问题：它对每个人都有帮助吗？
这项综述最重要的部分之一是检查主动学习是否有助于缩小不同学生群体之间的差距。研究人员发现，在许多情况下，主动学习策略确实有助于缩小表现差距，这意味着那些在传统讲座环境中可能表现挣扎的学生开始赶上来。然而，这并不是一根魔杖。论文指出，成功很大程度上取决于教师如何实施它。如果教师不够细心，或者课堂环境缺乏支持，差距可能不会缩小，在极少数情况下甚至可能恶化。

底线
这篇系统性综述表明，主动学习通常是提高大学生科学和数学学习能力的有力工具。它倾向于提升成绩、深化理解并增加参与度。但论文也警告说，它并非“一劳永逸”的解决方案。为了获得最佳效果，教师需要接受良好的培训，教学活动需要与测试内容相匹配，并且课堂需要成为一个让每个人都感到安全去尝试、失败并学习的地方。虽然证据很充分，但研究人员指出，我们仍需要更严谨的研究，以准确了解如何让这些策略完美适用于每一位学生。