目前有巨大的需求和巨大的大專科學教育改善機會。隨著世界教育的進步，我們需要為更多的學生提供技術學科中的複雜理解和解決問題的技能，以使他們能夠在現代社會中成為負責任和成功的公民。
新興的研究表明，我們的大學和大學沒有實現這一目標。但是，利用對人們如何學習科學和教育技術進步的進步來改善這種情況的絕佳機會。
學生不是學徒 - 但這不是一個壞概念
當前的高等教育模式以隨意的方式增長，這使我們擁有傳統的實踐和組織模式，在某些方面，與現代教育需求相匹配。大學似乎是從與學徒緊密合作的專家的學徒模型中成長的，分配了具有挑戰性的任務，然後根據需要提供指導來執行這些任務，並為他們的工作提供持續的反饋。該模型或現代對“專家個人導師”的體現，仍然是最有效的教育方法。
隨著知識和人口的增長，學徒模式隨著每個專家的數量越來越多，以更有效地傳遞信息。在印刷機發明發明之前，今天的講座格式始於今天，這是一種有效的方法，可以傳遞信息和基本技能，例如在沒有書面文本的情況下寫作和算術。規模經濟導致這種擴展到遠程講師的當前狀況，通常會針對數百個很大的被動學生。
目前尚不清楚該模型在過去幾十年中對科學教育以及巨大的社會和技術變化的真正有效，這顯然使其顯然不適合當今的科學教育。這些更改中最重要的變化如下：
1）現代的教育需求和目標與過去幾個世紀甚至幾十年前的目標都大不相同。現代經濟要求並獎勵技術科目中復雜的問題解決和溝通能力，複雜的解決問題技能通常與傳統的大學教學實踐不符。講座模型雖然有利於簡單信息的轉移，但失去了許多個性化的挑戰練習和反饋，這是獲得學徒制模型的關鍵部分，用於獲取複雜的問題解決技能。儘管這一個人教學保留在英國的教師體系中，以進行科學研究，但該系統在大規模使用上並不經濟上。
2）改變學生人口統計。直到幾十年前，大學教育才被認為是必要的，並且對於少數幾個人來說都是有用的。現在，大學已成為現代經濟中大多數職業的基本教育要求。這意味著比以前的人群更大，更多樣化的人群正在尋求專上教育，因此需要一個系統，可以為大型種群提供高質量的教育。
很難充分強調這種人口的變化是多麼巨大，因為當我們大多數大學最初是創建並建立了他們的組織結構時，這種情況是多麼巨大。
它甚至與當今許多大學教師和管理人員自己在大學中的許多人甚至截然不同。那些哀嘆我們只需要回到“美好過去”的人，不了解當今的現實。我們面臨著一個前所未有的教育挑戰：需要有效地向大部分人口教授複雜的技術知識和技能。過去的方法顯然不足以滿足這一需求。
3）教師的責任與幾十年前的責任大不相同。在高等教育金字塔頂部並培訓幾乎所有高等教育學院的大型研究中，尤其如此。
現代研究大學現在通過教師的努力在科學和工程學的知識獲取和應用中發揮了重要作用。運行研究計劃已成為幾乎所有科學和工程教師活動的必要組成部分，並且通常是最知名和最有意義的部分。這樣的研究計劃要求成功的教師花時間編寫建議，並獲得研究資金，管理研究生和員工，撰寫學術文章，參加學術社會以及參加會議和講座。
這很像經營小型（或有時不那麼小的）業務的要求。他們的機構和政府也越來越鼓勵教職員工採取額外的步驟將其研究實驗室的知識轉換為商業產品。這為機構帶來了更多的收入，並為大學基礎研究支出提供了高度可見的理由。當他們邁出這一步進入商業化時，教職員工通常還經營一家業務，除了經營大學研究實驗室的類似商業管理的責任。
儘管可以為這種教師驅動的大學研究的價值和衍生公司創建的價值提出良好的論點，但結果是一個教職員工，具有新的需求和責任，在上個世紀中葉不存在。在任何關於改變高等教育的討論中都必須考慮這些要求。
4）雖然上述變化是大學的教育作用和環境，但也發生了一種不同的變化;如何評估和實現有效的科學教育的知識狀態變化。在過去的幾十年中，人們對人們的思維方式和學習方式，尤其是他們學習科學的方式，尤其是他們學習科學的方式。 （1）
儘管整個歷史上從未就“更好”的教育方法缺乏強烈的意見，但現在有一大批良好的研究，尤其是在科學和工程學院的大學層面上，關於教學方法的工作和不起作用，與哪些學生一起工作，以及為什麼。還有關於從教育心理學，認知科學和教育研究中學習的學習原則，這些原則為設計和評估教育成果和方法提供了良好的理論指導。這些原則與那些衡量的教學實踐完全一致，這些教學法已被衡量。
這項研究的重要組成部分是更好地描述構成技術主題的專家能力的原因，以及如何更有效地衡量這一點。
儘管還有很多東西要學到，但現在，當今天大多數大學教室中使用的教學方法被引入和標準化時，現在的知名度遠比存在。簡要地總結了一個大型領域，研究表明，人們通過被動地聆聽解釋並沒有對像科學這樣的複雜主題產生真正的理解。
真正的理解只能通過學生通過“精力研究”來積極建立自己的思維和知識的過程來積極地建立自己的理解。 （2）這種學習的構造取決於他們帶給該主題的認識論和信念，這些知識和信念很容易受到（積極或負面的影響），通過教學實踐。 （1,2）
除事實知識外，專家還具有獨特的心理組織結構和解決問題的技能，可促進該事實知識的有效檢索和有用的應用。這些也有助於進一步學習相關材料。專家還具有重要的元認知能力；他們可以評估和糾正自己的理解和思維過程。這些專家“超越事實”能力的發展是學生必須在“專家”道路上建立的一些新思維方式。
這項研究對教學和評估都有重要意義：
i）最有效的科學教學是基於讓學生在精神上完全參與適當挑戰的智力任務，確定他們的思維，並為他們的思維的所有這些相關方面提供特定的有針對性和及時的反饋，以支持學生的持續心理施工過程。
ii）對科學學習的有意義的評估需要經過精心構造的測試來衡量這些期望的思維方式。因此，他們的設計必須基於對這些專家特徵以及人們如何學習的理解，除了對學生對所討論的主題的思考。這種評估遠遠超出了對事實和解決問題的食譜的簡單測試，這是典型大學考試的（意外且未認可的）功能。
5）最終的戲劇性變化是與教育相關的技術。每個人都知道在過去的幾十年，幾年甚至幾個月中，信息技術（IT）的能力（IT）的巨大提高。這些提供了許多相當明顯的機會，可以極大地改變大學和大學的教學方式，並在此過程中使高等教育更加有效，更有效。不幸的是，這些巨大的機會在很大程度上尚未開發。雖然有一些壯觀的例子，但通常，當前可用的教育程度和質量都非常有限。
我們現在正在高等教育的流域。我們面臨著巨大的變化的需求，並且我們擁有實現巨大變化的尚未實現的機會。關於教學的研究的充分利用，尤其是通過現代IT實施的，可以改變高等教育，並讓它在滿足現代社會的高等教育需求方面做得更好。
本系列的大部分內容都是根據我為不列顛哥倫比亞省所做的演講，高級教育和勞動力市場發展部所做的，涉及如何在現代大學環境中實施這種有效的教學實踐和相關的有效學習評估。
我們將討論這一假設轉換的 - 優化的大學的特徵，然後我們將在下一部分中討論如何做到這一點。
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- 約翰尼為什麼看不懂：學校偏愛女孩
卡爾·維曼（Carl Wieman）目前指揮不列顛哥倫比亞大學和科羅拉多科學教育計劃的卡爾·威曼科學教育計劃。
進一步閱讀：
J. Duederstadt，21世紀的大學，大學。密歇根州出版社（2000年）對這些主題進行了廣泛的討論。
參考：
（1）J。 Bransford等人，人們如何學習，Nas Press，Wash。 DC。 （2002）
（2）P。 Ross，《科學美國人》專家思想，第1頁。 64，2006年8月，以及Ka Ericsson等人，《劍橋專業知識與專家表演手冊》，劍橋大學。出版社（2006）
（3）E。 Redish，The Physics Suite教學物理學，Wiley（2003）
（4）WK Adams，KK Perkins，N。 Podolefsky，M。 Dubson，ND Finkelstein和Ce Wieman，一種用於衡量學生對物理學和學習物理學的信念的新工具：科羅拉多州對科學調查的學習態度，物理評論，物理學特殊主題：物理：物理學：物理。教育。 res。 2，01011，2006和KK Perkins，WK Adams，ND Finkelstein，SJ Pollock和Ce Wieman，將學生的信念與學生學習有關科羅拉多州科學調查的學生學習態度，2004年PERC Reverings。
