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    大數(shù)據(jù)時(shí)代生物學(xué)案例教學(xué)開發(fā)策略之變革

    2016-04-08 10:42:42盧琳琳邵晨
    中學(xué)生物學(xué) 2016年3期
    關(guān)鍵詞:案例教學(xué)生物學(xué)大數(shù)據(jù)

    盧琳琳+邵晨

    摘 要 敘述了大數(shù)據(jù)主要包含數(shù)據(jù)量大、技術(shù)新、價(jià)值大三個(gè)層面的含義,分別引起了能力、方式和思維三方面的變革。筆者從生物學(xué)案例教學(xué)開發(fā)的角度著手,依據(jù)大數(shù)據(jù)三方面的變革,提出了三種符合大數(shù)據(jù)的案例開發(fā)策略,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移的能力,對(duì)比分析、辨別真?zhèn)蔚哪芰?,?shí)現(xiàn)個(gè)性化的培養(yǎng)。

    關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù) 生物學(xué) 案例教學(xué) 策略變革

    中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

    1912年4月15日,載有1 500人的豪華巨輪“泰坦尼克號(hào)”沉沒,而這艘巨輪曾號(hào)稱“永不沉沒”和“夢(mèng)幻之船”。船長(zhǎng)在沒有分析惡劣天氣、檢修游輪的狀況下,只憑借多年經(jīng)驗(yàn)和對(duì)巨輪情況的盲目臆斷,就貿(mào)然在黑夜下的冰山之間穿行,最終導(dǎo)致悲劇的發(fā)生??梢?,沒有對(duì)隱性數(shù)據(jù)進(jìn)行建模以及分析便進(jìn)行決策,就有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。大數(shù)據(jù)時(shí)代之前的教育就是在這樣一種可怕的情形下進(jìn)行的。傳統(tǒng)的教育往往是,教師憑借以往的經(jīng)驗(yàn),便將那些自己隱約覺得能夠提高課堂效率和學(xué)生成績(jī)的教學(xué)策略引進(jìn)課堂,然后通過一次次地實(shí)踐,驗(yàn)證自己的猜想。但是,這些教學(xué)策略是通過改變哪些條件來影響課堂教學(xué)的呢?這些教學(xué)策略真的很重要嗎?教師卻是不得而知。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,教育信息的獲取不再是依靠經(jīng)驗(yàn)或者是結(jié)果性的評(píng)價(jià),而是依賴于過程數(shù)據(jù)的深度挖掘以及學(xué)習(xí)的分析。這無疑將引起教育的重大變革。筆者旨在從案例教學(xué)的視角出發(fā),嘗試闡述大數(shù)據(jù)引起的案例教學(xué)開發(fā)策略之變革,從而使其更好地應(yīng)用于課堂教學(xué)實(shí)踐之中。

    1 大數(shù)據(jù)時(shí)代的變革

    何為“大數(shù)據(jù)”?《上海推進(jìn)大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》對(duì)大數(shù)據(jù)的概念做了較全面的概括:大數(shù)據(jù)有三層內(nèi)涵:① 數(shù)據(jù)量巨大、來源多樣和類型多樣的數(shù)據(jù)集;② 新型的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù);③ 運(yùn)用數(shù)據(jù)分析形成價(jià)值。從這三層內(nèi)涵的角度來看,大數(shù)據(jù)分別引起了三方面的變革:能力變革、方式變革和思維變革。能力變革是指在數(shù)據(jù)量巨大,真假數(shù)據(jù)雜糅的大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下發(fā)展出辨別數(shù)據(jù)的好壞真?zhèn)巍⒅贫ㄕ_決策的能力;方式變革是指從事工作和學(xué)習(xí)的方式從以往的“靠經(jīng)驗(yàn)”“憑想象”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱繑?shù)據(jù)”;思維變革是指思維形式變?yōu)橥ㄟ^數(shù)據(jù)分析挖掘價(jià)值而不是挖掘結(jié)果,再將價(jià)值應(yīng)用于其他相關(guān)方面,“不是因果性,而是相關(guān)性”。

    1.1 大數(shù)據(jù)時(shí)代引起的能力變革之一:對(duì)比分析、辨別真?zhèn)?/p>

    對(duì)于大數(shù)據(jù)時(shí)代教育的變革,印度教育科學(xué)家蘇伽特·米特拉是一個(gè)里程碑式的人物。他提出:教育是一種自組織行為,孩子們可以無師自通。基于這種自組織行為,蘇伽特分析,“只有三種最基本的東西在今后的大數(shù)據(jù)時(shí)代是學(xué)生要用到的和必須學(xué)習(xí)的:第一是閱讀,第二是搜索,第三是辨別真?zhèn)??!痹诖髷?shù)據(jù)時(shí)代,各行各業(yè)都面對(duì)著信息量的爆發(fā)式增長(zhǎng),數(shù)據(jù)成了唾手可得的東西,但同時(shí)數(shù)據(jù)好壞、真?zhèn)涡缘谋鎰e也成為令人頭疼的一個(gè)問題。面對(duì)形形色色的原始數(shù)據(jù)以及各種別出心裁的數(shù)據(jù)“包裝”,如何透過現(xiàn)象看到本質(zhì),把握大數(shù)據(jù)的大方向,便成為大數(shù)據(jù)時(shí)代人們追求的“大能力”。

    1.2 大數(shù)據(jù)時(shí)代引起的方式變革之一:用數(shù)據(jù)說話

    維克托·邁爾·舍恩伯格曾大膽預(yù)測(cè):“在不久的將來,世界許多現(xiàn)在單純依靠人類判斷力的領(lǐng)域都會(huì)被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所改變甚至取代。”用數(shù)據(jù)說話成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的標(biāo)志。即便像教育這種依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的活動(dòng),在大數(shù)據(jù)時(shí)代也將變得準(zhǔn)確化和清晰化。大數(shù)據(jù)時(shí)代的云技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完全可以在學(xué)習(xí)過程中,通過記錄每個(gè)學(xué)生點(diǎn)擊、重復(fù)的次數(shù)以及閱讀時(shí)間的長(zhǎng)短來收集數(shù)據(jù),然后再聚合、分析全體學(xué)生的行為數(shù)據(jù),從而了解全體學(xué)生的思維狀況,由此讓學(xué)生的思維由“模糊”變“透明”。美國(guó)教育部在2012年10月發(fā)布的《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進(jìn)教與學(xué)》報(bào)告就是旨在通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度挖掘和學(xué)習(xí)分析。大數(shù)據(jù)時(shí)代給我們呈現(xiàn)的將是越來越清晰的世界以及越來越透明的自己。

    1.3 大數(shù)據(jù)時(shí)代引起的思維變革之一:相關(guān)性

    維克托·邁爾·舍恩伯格是最早洞見大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的數(shù)據(jù)科學(xué)家之一,他前瞻性地指出,大數(shù)據(jù)將改變我們的工作、生活、學(xué)習(xí)以及理解世界的思維方式,它將開啟一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,我們將進(jìn)行三種思維變革:“首先,不是隨機(jī)樣本,而是全體數(shù)據(jù);其次,不是精確性,而是混雜性;最后,不是因果性,而是相關(guān)性?!彼^相關(guān)性,大體上就是指,在大數(shù)據(jù)時(shí)代,人們不是再走通過樣本分析得出結(jié)論,再運(yùn)用結(jié)論進(jìn)行評(píng)價(jià)或者決策的老路子,而是走推陳出新,通過分析全體數(shù)據(jù)直接進(jìn)行決策的新路子。舉個(gè)例子來說,人們?cè)跒g覽淘寶網(wǎng)頁時(shí),網(wǎng)站有時(shí)會(huì)根據(jù)以前購(gòu)買過的產(chǎn)品或者經(jīng)常瀏覽的店鋪,而推薦類似的產(chǎn)品,這便是大數(shù)據(jù)相關(guān)性的運(yùn)用。

    2 案例教學(xué)概述

    2.1 案例及案例教學(xué)

    “所謂案例就是為了一定的教學(xué)目的,圍繞選定的一個(gè)或幾個(gè)問題,以事實(shí)為素材,而編寫成的對(duì)某一實(shí)際情境的客觀描述?!币话阏f來,案例具有以下幾大特點(diǎn):(1) 真實(shí)性。案例必須取材于實(shí)際生活或工作實(shí)踐,不能憑空杜撰。(2) 完整性。案例的敘述要有頭有尾,構(gòu)成一個(gè)完整的情節(jié)。最好帶有戲劇性的沖突。(3) 典型性。挑選的案例要能代表某一類現(xiàn)象或事物的本質(zhì)特征。(4) 啟發(fā)性。案例說到底,還是為教學(xué)服務(wù)的。因此,案例中問題的設(shè)置要帶有一定的啟發(fā)性,拓寬學(xué)生思路。(5) 時(shí)空性。案例在編寫時(shí)要說明事件發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)等。

    “所謂案例教學(xué)既是以案例為載體,是基于一定的教學(xué)目標(biāo),選擇一定的案例從事教學(xué)的一種教學(xué)法;它以學(xué)生的積極參與為特征,強(qiáng)調(diào)師生對(duì)案例素材共同進(jìn)行探討,并寫出有關(guān)案例報(bào)告;它與案例為本的課程的關(guān)系更多地體現(xiàn)為一種內(nèi)容和形式的關(guān)系?!卑咐虒W(xué)具有以下幾大特點(diǎn):(1) 明確的目的性。案例教學(xué)是為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),圍繞一定的教學(xué)內(nèi)容而進(jìn)行的。(2) 客觀真實(shí)性。這里主要指的是案例的客觀真實(shí)性。(3) 結(jié)果多元性?!鞍咐虒W(xué)主要是培養(yǎng)學(xué)生在一定的情境和條件下,分析問題、思考問題和解決問題的能力,進(jìn)而提高他們的決策水平。”在分析以及解決問題的過程中可能呈現(xiàn)多個(gè)答案,這也是案例教學(xué)的特色之處。(4) 突出的實(shí)踐性。案例教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主分析,自主思考,自主決策。(5) 學(xué)生的主體性。學(xué)生才是案例教學(xué)的主體,教師主要負(fù)責(zé)編寫案例,組織討論,調(diào)整氣氛以及最后的總結(jié)。(6) 較強(qiáng)的綜合性。案例教學(xué)不僅內(nèi)涵豐富,分析、解決問題的過程復(fù)雜,并且需要學(xué)生在課堂上發(fā)揮多種能力,如審時(shí)度勢(shì)、權(quán)衡應(yīng)變、果斷決策等。(7) 深刻的啟發(fā)性。案例教學(xué)的目的就是通過啟發(fā)學(xué)生積極思考,從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。(8) 過程的動(dòng)態(tài)性。案例教學(xué)與傳統(tǒng)課堂最大的區(qū)別就是過程的動(dòng)態(tài)性,在案例教學(xué)的課堂上,互動(dòng)成為常態(tài),師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、小組合作隨處可見。

    2.2 傳統(tǒng)案例教學(xué)模式的意義及缺陷

    案例教學(xué)起初源于法律專業(yè)和MBA專業(yè),對(duì)于學(xué)科教學(xué)來說,案例教學(xué)的應(yīng)用算是教學(xué)的一大突破。相對(duì)于傳統(tǒng)的講授式教學(xué),案例教學(xué)法有著不可比擬的優(yōu)越性。它能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高學(xué)生的自學(xué)能力以及合作交流的能力;它打破了學(xué)科之間的界限,注重學(xué)科之間以及學(xué)校與社會(huì)之間的聯(lián)系性。通過教師的啟發(fā)引導(dǎo),案例教學(xué)也能夠起到提高學(xué)生分析問題、解決問題能力的作用。然而,在大數(shù)據(jù)時(shí)代,面對(duì)紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)和尖端的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái),僅僅具有這些優(yōu)越性還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,在大數(shù)據(jù)理論指導(dǎo)下,探尋出新的有效的案例教學(xué)開發(fā)策略,進(jìn)而培養(yǎng)出符合時(shí)代特征的優(yōu)秀人才,成為當(dāng)下擺在教師面前最值得深思和關(guān)注的問題。

    3 大數(shù)據(jù)變革在生物學(xué)案例教學(xué)開發(fā)策略上的應(yīng)用

    3.1 基于大數(shù)據(jù)量,開發(fā)猜想型案例,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比分析、辨別真?zhèn)蔚哪芰?/p>

    在大數(shù)據(jù)時(shí)代,人們生活在一個(gè)被數(shù)據(jù)信息包圍的世界。數(shù)據(jù)量呈指數(shù)形式增長(zhǎng),量大類多,并且各種數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量也是良莠不齊,真假難辨。如何快速檢索、分揀出所需要的信息,如何辨別信息的好壞真?zhèn)?,成為人們高質(zhì)量生活和學(xué)習(xí)的必要條件。因此,提高學(xué)生對(duì)比分析、辨別信息真?zhèn)蔚哪芰?,也變得格外重要?/p>

    什么是猜想型案例呢?猜想型案例并不是指教師依據(jù)教材的相關(guān)知識(shí),憑空臆造的案例。因?yàn)榘咐哂姓鎸?shí)性的特點(diǎn),隨意杜撰的“案例”便不能稱為案例,只能算是教學(xué)例子。由于現(xiàn)有技術(shù)尚不完善,某些微觀物體或現(xiàn)象還不能夠被完全展示或者解答,專家、學(xué)者便依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)論構(gòu)想出新的模型,解釋其原理,與此同時(shí),他們的言論也得到了一部分人的認(rèn)可。猜想型案例便是依據(jù)專家、學(xué)者猜想出的新模型或言論而編寫的。傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)答案的唯一性,猜想型案例因?yàn)槔碚撋胁煌晟?、結(jié)論多元化,并且飽受爭(zhēng)議,一直以來是一線生物教師教學(xué)中的“雷區(qū)”,許多教師在教授這方面內(nèi)容時(shí),經(jīng)常是一筆帶過。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代,猜想型案例卻有著傳統(tǒng)案例不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。在課堂教學(xué)中,猜想型案例可以將不同科學(xué)家的猜想(包括已經(jīng)被科學(xué)驗(yàn)證為錯(cuò)誤的猜想)羅列,接著進(jìn)行對(duì)比分析,甚至優(yōu)化,從而提高學(xué)生比較分析、對(duì)比優(yōu)化、辨別真?zhèn)蔚哪芰Α6@些能力正恰恰是大數(shù)據(jù)時(shí)代所更加需要培養(yǎng)的。

    例如高中生物學(xué)必修一第二章第二節(jié)“細(xì)胞膜和細(xì)胞壁”中,介紹了目前被大多數(shù)學(xué)者接受的細(xì)胞膜模型——流動(dòng)鑲嵌模型。流動(dòng)鑲嵌模型到目前為止還是在大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上的比較符合科學(xué)依據(jù)的猜想。在探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的過程中,科學(xué)家們還提出了許多其他猜想,諸如三明治模型、單位膜模型、晶格模型、板塊鑲嵌模型、脂筏模型等,其中有些已經(jīng)被證實(shí)為錯(cuò)誤的猜想。教師在講授這節(jié)課的時(shí)候,完全可以將幾種模型的作用機(jī)制編寫成案例材料,簡(jiǎn)單提供一些背景知識(shí),讓學(xué)生對(duì)幾種模型是否符合科學(xué)依據(jù)的情況進(jìn)行對(duì)比分析,引導(dǎo)學(xué)生自主判斷哪種模型是優(yōu)勢(shì)模型。即使最后學(xué)生不認(rèn)可流動(dòng)鑲嵌模型,而認(rèn)可其他模型也沒有關(guān)系,關(guān)鍵是在這過程中培養(yǎng)學(xué)生的能力。

    3.2 基于現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開發(fā)主題型案例,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)

    由于大數(shù)據(jù)時(shí)代云技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的發(fā)展,教師完全可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)生的點(diǎn)擊次數(shù)、時(shí)間長(zhǎng)短、瀏覽次數(shù)、停頓、內(nèi)容正誤甚至表情變化等內(nèi)容來判別學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,有針對(duì)性地講解內(nèi)容,將學(xué)生的綜合水平與全體學(xué)生進(jìn)行對(duì)比,制定個(gè)性化的培養(yǎng)方案。個(gè)性化培養(yǎng)是大數(shù)據(jù)時(shí)代的整體趨勢(shì)。

    研究發(fā)現(xiàn),案例教學(xué)效果的好與壞,主要取決于案例題材的選擇是否恰當(dāng)。學(xué)生對(duì)于案例題材的偏好是由案例題材的科學(xué)性、知識(shí)性、新穎性、興奮性四個(gè)特點(diǎn)組成。案例題材的科學(xué)性以及知識(shí)性是必備條件,一般案例都具有這兩個(gè)特點(diǎn)。在常規(guī)的課堂教學(xué)中,一個(gè)班的學(xué)生運(yùn)用同一個(gè)案例,而每個(gè)學(xué)生個(gè)體知識(shí)廣度不同,興趣視角也不同,這就使得案例題材新穎性以及興奮性的特點(diǎn)很難得以實(shí)現(xiàn)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以很好地解決這個(gè)問題?,F(xiàn)在,許多網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以根據(jù)個(gè)人平時(shí)的瀏覽足跡發(fā)現(xiàn)個(gè)人的愛好點(diǎn),進(jìn)而推選出相關(guān)的內(nèi)容供其瀏覽。同樣的,網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)也可以通過這種方式發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)人愛好點(diǎn)。教師需要做的是開發(fā)符合不同學(xué)生口味的不同主題案例,并將它們運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)當(dāng)中,供網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)推選,從而滿足案例的新穎性、興奮性特點(diǎn),調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)。

    3.3 基于相關(guān)性原理,開發(fā)相關(guān)性案例,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移的能力

    在傳統(tǒng)的案例教學(xué)中,教師也追求運(yùn)用知識(shí)遷移的方法來達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)效果,但這種知識(shí)遷移是基于結(jié)果上的遷移,不利于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。傳統(tǒng)的案例教學(xué)遵循著“提出案例——設(shè)置問題——討論解決——得出結(jié)論——拓展升華”的步驟,在得出結(jié)論之后,將結(jié)論或者原理遷移到其他的案例之中,便算是實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的相關(guān)遷移,學(xué)生們習(xí)慣了先得出結(jié)論或者答案,再將結(jié)論應(yīng)用到其他案例中。這種方式與其說是知識(shí)的遷移,不如說成知識(shí)的運(yùn)用。然而在大數(shù)據(jù)時(shí)代,依據(jù)相關(guān)性原理,我們需要的是基于案例自身的遷移,基于案例產(chǎn)生的價(jià)值而導(dǎo)致的遷移。這就需要教師從案例自身尋找價(jià)值的相關(guān)性,在不得出結(jié)論的前提下實(shí)現(xiàn)知識(shí)的真正遷移。

    為更好地闡述觀點(diǎn),筆者在這里舉一個(gè)運(yùn)用相關(guān)性原理進(jìn)行遷移的例子。高中生物學(xué)必修二的第一章主要講述了孟德爾的兩個(gè)遺傳定律:基因的分離定律和基因的自由組合定律。大多數(shù)教師在教授“基因的分離定律”這一節(jié)時(shí),會(huì)通過生物學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行案例教學(xué):運(yùn)用資料提出問題,重現(xiàn)孟德爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假說,通過測(cè)交法驗(yàn)證假說,最后得出結(jié)論。再運(yùn)用同樣的方法進(jìn)行“基因的自由組合定律”的教學(xué)。其實(shí)這兩個(gè)定律之間存在著極大的相關(guān)性,維系它們的就是假說演繹法。也就是說孟德爾在研究這兩個(gè)定律時(shí),運(yùn)用了同樣的實(shí)驗(yàn)方法。這對(duì)生物教師有什么啟示呢?生物教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí),完全可以在學(xué)生了解了第一個(gè)定律的實(shí)驗(yàn)過程之后,在不講解實(shí)驗(yàn)方法、不得出結(jié)論的情況下,緊接著拋出第二個(gè)定律的實(shí)驗(yàn)問題,讓學(xué)生依據(jù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的相關(guān)性,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程,提出假說,提出測(cè)交方法,真正實(shí)現(xiàn)以案例為依據(jù)而進(jìn)行的知識(shí)遷移。需要注意的是,傳統(tǒng)案例教學(xué)的課堂組織方式尚不完善,更何況基于大數(shù)據(jù)理論的案例教學(xué),廣大一線教師在嘗試的過程中要注意引導(dǎo),積極啟發(fā),耐得住性子才能得出成果。

    4 結(jié)語

    基礎(chǔ)教育課程改革已經(jīng)進(jìn)入深水區(qū)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來無疑會(huì)給改革注入了一股新的力量,也會(huì)為改革提供一個(gè)新的思路和方向。但是新的未必是好的,我們要牢記魯迅的警告,對(duì)一切理論,不能再走同意——解釋——宣傳——做戲的老路,教那些連自己也不相信的知識(shí)。取其精華,去其糟粕,才是改革的王道。在接受大數(shù)據(jù)理論的同時(shí),教師也應(yīng)該尋找理論中適用于教育的內(nèi)容,依據(jù)這些內(nèi)容做出相應(yīng)的變革,從而構(gòu)建教學(xué)的新生態(tài)系統(tǒng)。

    參考文獻(xiàn):

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    [3] 維克托·邁爾·舍恩伯格,肯尼思·庫(kù)克著,盛揚(yáng)燕,周濤譯.大數(shù)據(jù)時(shí)代——生活、工作與思維的大變革[M].杭州:浙江人民出版社,2013.

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