基于认知学习理论的机械制造技术混合教学实施方法探索

杨洪柏 陈蕾蕾 李战伟

摘 要 社会性大学和培训机构为了解决工学矛盾，致力于建设不受时空限制的网络课程资源，为学生自主学习提供了硬件基础。然而丰富的网络课程资源并不能取代面授教学，需要研究网上网下一体化混合教学实施方法与策略，才能取得较好的教学效果。本文在已建成丰富网络课程资源的基础上，分析了简单混合学习的状况及面临的问题，应用认知学习理论对课程内容进行分析分类，并基于不同的类别进行教学安排，通过设置教学重点等措施使得混合学习策略得到较好的实施，从而提高了整体的教学质量。

关键词 混合学习 认知理论 课程设计

中图分类号：G424 文献标识码：A

Effective Blended Learning Method of Manufacturing Technology

Course Based on Cognitive Learning Theory

YANG Hongbai， CHEN Leilei， LI Zhanwei

（College of Information and Engineering， Shanghai Open University， Shanghai 200433）

Abstract In order to solve the working & learning conflict， many social universities and training organizations aim to making plenty network curriculum resources， which only provide the hardware foundation for the students' Autonomous learning. However， the network resources cannot replace face-to-face teaching. In this paper， the problems of simple blended learning method are analyzed， and an effective blended learning method based on cognitive learning theory is proposed. Taking the curriculum "Mechanical Manufacturing Technology" as an example， the paper analyzes this course content， give them to different categories based on cognitive learning theory， and use different teaching arrangement， to improve the teaching quality of the university.

Key words blended learning； cognitive learning； instructional design

1 研究背景

面向社会的开放型大学以承办成人高等学历教育为主要目标，受教育者一般为在职人员，教学活动多在学生业余时间进行。这种教学模式一方面具有形式灵活多样的特点，但另一方面也存在一个突出的学生“学习时间”瓶颈问题，也即工学矛盾。由于受时间和精力限制，学生在繁忙的生活和工作之余，学习时间往往得不到保证，课堂出勤率不高，跟不上教学进度。因此，教师制定的教学目标难以达到，整体教学质量难以提升。

随着互联网及多媒体技术的飞速发展，基于网络的多种新型教学手段迅速兴起。开放型大学将大量的教学内容以文字、视频、音频、Flash动画等多种形式制作成网络课程资源，放到学校网络教学平台上，供学生选择合适的时间上网学习；并通过校园BBS让教师与学生互动和答疑。学校期望通过这种教学形式解决开放型大学学生工学矛盾，使教学活动突破时间和空间的限制。相应地，课堂教学重点转为疑难解答和对学生动手实践能力的培养。这种将面对面教学和计算机辅助在线学习结合起来的教学模式被称作“混合学习”教学模式。

混合学习的原理及应用模式已受到许多学者的关注，①②在计算机、英语等学科教学实践中得到一些成功的应用。③④以机械设计原理和机械制造技术为主要内容的机械类课程应用面广，实用性强，社会需求大，然而由于理论性强，实践环节多，目前关于此类课程的混合学习实践和应用研究还很少。如何针对机械类课程实行混合学习有待进一步的探讨。鉴于此状况，上海开放大学在机械类课程教学中，采用混合学习模式进行了一系列的探索和实践，取得了一定的成效。本文以机械制造技术课程为例，介绍混合学习模式在上海开放大学机械类课程教学中的应用。

后续章节将首先介绍机械制造技术课程已打造的丰富优质教学资源，然后对简单混合教学的实施情况进行分析，找出问题，探究原因，提出了基于认知理论基础的教学设计相关措施，从而提出适合本门课程的混合教学方法，取得了一定的效果。此课程的探索经验对于其它机械类课程也具有借鉴意义。

2 目前课程混合学习的现状分析

机械制造技术是机械电子工程专业的一门专业必修课，也是本专业的学位课程。为了建设好该课程资源，上海开放大学特与上海大学合作，对本课程资源进行倾力打造。目前，机械制造技术这门课程已经初步建立起一整套集教材、讲义、视频及动画为一体的新型教学资源。教学资源网站首页地址http：//docservice.shtvu.org.cn/Web/jxzz/index.htm，学生可以登录访问。

与该课程同学期开设共有五门课程，而且全部是在工作之余，学习压力繁重，工学矛盾突出，很难再有额外的时间进行加强学习。初期，我们采用简单的混合学习方法。即，面授课程照常上，如果学员不能来上课，缺的课程可以在网上找到视频和学习资料，利用方便的工余时间自行补课。

然而，这种简单的混合学习方式执行下来后，我们发现存在一些明显的问题：（1）学生很少或基本不主动使用资源来帮助自己学习。即使他们不能来校学习，也不会主动利用网上资源进行补课。究其原因，一是不知学哪些内容，二是很多学员对于应用网络来学习还存在一定的条件障碍。（2）学生反映该课程存在一定难度，自学比较困难，容易失去兴趣。尤其对于部分跨专业的学生，掌握课程知识点的难度更大。（3）学生觉得网上资源太多，无从入手，因而也失去自学的兴趣。

综上而论，简单的混合学习并没有达到预期的效果，并没有解决工学矛盾。学校花费大量资金和精力打造出的课程资源，没有物尽其用而发挥出最大价值。因此，进一步研究混合学习的措施与策略，解决上述问题，提高教育教学质量，成为目前工作的要点。

3 基于认知理论的混合教学学习方法与实践

基于前文的分析，让我们明确了当前面临的课题，即如何将新型教学资源与传统的课堂教学手段有机结合，使教学更富有成效，从而创造出“1+1>2”的效果。

我们基于认知学习理论，认真研究混合学习的内涵，探索对学生有效指导的方法和策略。提出了一些有效的措施来推进混合学习的有效进行。本文提出一种基于认知理论混合学习实施方法，过程策略见图1所示。首先根据认知学习理论把课程中的知识归纳为感官知识、建构知识和行为知识三个类别，不同类别的知识采用不同的教学处理方式，并对实施中发现的问题进行综合，有针对性地进行处理，根据反馈情况可进一步对教学方式进行调整，以此循环。

图1 基于认知理论的混合学习策略

下面将详细阐述基于认知理论的混合学习策略在机械制造技术课程中的实践情况。

3.1 用认知心理学理论，重新梳理课程知识，对知识进行分类及教学处理

目前的认知学习理论主要包括：认知主义、行为主义和构建主义理论。认知主义认为：学习是个体对事物经由认识、辨别、理解从而获得新知识的过程。行为主义认为，学习是刺激与反应的联结，有机体接受外界的刺激，然后做出与此相关的反应，这种刺激与反应之间的联结（S-R）就是所谓的学习。建构主义强调学生在学习过程中主动建构知识的意义，以个人原有的经验、心理结构和信念为基础建构新知识。也就是说，认知主义侧重于一种事物的开始感官认识，建构主义在具有一定的基础认识之上进行建构。行为主义强调强化，用在知识的巩固上能够取得很好的效果。

本课程教学设计中对知识首先进行分类。初步认识的感官知识，归结为认知主义隶属。机械类知识属于工业范畴，与日常生活离得比较远，学生需要建立一些最基本的感官认识，才方便进一步学习。本课程的这类知识比如金属切削加工方法（各类机床）的工艺知识，工、夹、量具结构等。这部分内容不需要教师多做讲解，口头描述不清楚。处理方法有二：一是安排实践环节，直接感受，二是观看录像或实地参观。目前此课程有关网络资源很丰富，很适合学生利用网上资源进行自学。

逻辑性比较强、需要应用多种知识进行综合分析的知识则划为构建主义一栏。这类知识相对来说，比较难，不适合自学，需要教师进行深度讲解与讨论，比如本课程的工艺分析和工艺编制等内容，需要安排面授课时，面授周次可以与学生商量，保证最大多数学员到场。为了兼顾不能到场的学生，可以拍摄一些专题微课（详解），或录制课堂讲解录像作为补充，但仍建议面授，效果最好。

知识巩固环节归结为行为主义一栏。为了减少学员的面授课时，同时取得好的学习效果，我们建立了网上形考作业题，用软件实现反复练习的功能，学员随时随地都可以登录网上作业进行练习，练习后还有试卷分析环节，帮助学员更快、更好地掌握知识。

3.2 基于认知理论，采用合理的教学方法与措施

根据认知心理学，本文着重采用以下几点措施，取得了较好的效果：

3.2.1 实践环节先安排

根据认知心理学，先感官，后构建。因而实践环节先安排。让学生从实践中开始认识，通过动手操作，建立感官认识基础和经验。在学机械制造技术本课程时，学生对于机床的工作不能理解，主要是缺乏固有的感官认识。我们通过把课程实践提前安排，并引导学生针对问题进行观察、思考，后期学生对于学习也就有了重组、重构的认知基础，变得能够理解。比如车工操作实习时，通过实训要求引导学生对切削过程的关注。学生对于车床的工作有了较深的理解和认识，在此基础上，引导学生观看铣削、磨削等加工过程，学习相关的工艺知识。此方法在先后两个年级的教学中得到应用，根据调研结果，这样的教学安排取得了较好的教学效果。

3.2.2 充分利用实物道具在学生认知中的作用

在教学过程中，发现了一个有趣的现象，学生对动画视频的真实感很差。比如在讲解刀具角度时，动画做得逼真清楚，但是学生有一个直觉的认知排斥。但是若在讲解之前，有真实的刀具可以触摸、把玩一下，并且真正地看到其使用，他们就很容易接受动画上的演示。因而我们在课程教学中尽量多带实物教具来清除学生的认知障碍，使得教学顺利进行下去。

3.2.3 公开详细的授课计划，明确学习任务

本门课程的网络资源非常丰富。我们还定期设置BBS等活动希望能够让学生学得更多。但是只是增加了学生的负担，学生难以对资源进行取舍，从而有效利用。这说明有必要对学生使用教学资源进行有效的引导。我们主要采取了以下措施：（1）制订详细的授课计划表，提前公布在网上。开课之前，制订了详细的授课计划。对于每一个知识点，哪些是需要学员自学建立感性知识的，哪些是需要教师讲解面授的，在授课计划中有详细的注解。学员对本门课程有了预先全局认知，为学生的自学、补课提供了依据，也便于教学协调，取得了较好的效果。（2）在课堂上多做介绍引导，演示、说明重点和必要性；并把相应的导学文件挂在网上，并且配合导学视频，以方便没有参加面授的同学。

4 效果及评价

我们对上海开放大学12春和13秋两届各142位学生进行了问卷调查及试卷分析，调查结果如表1所示。

表1 上海开放大学12春和13秋两届学生认知理论策略实施前后对比

从先后两次的教学过程比较看，基于认知理论的混合学习方式获得了以下效果：（1）有效地解决了工学矛盾。学生清楚地掌握教学进度，在一定时间范围内根据教师指导进行自我学习。从不看视频进行自学的学生比例从原先的45.1%下降为5.6%。（2）降低了学生学习的难度，提高学生的学习效率。原先认为困难的学生达到35.9%，现降为5%。（3）有效地激发学生的学习兴趣，提高学生的学习满意度，提高了教学质量。对学习结果不满意的学生比例从26%下降为6.3%。

5 结束语

丰富的网络课程资源，并不能代替面授教学，它只是为混合教学及学习提供了硬件基础，是一个必要条件。至于如何有效地实现教学目标，提高教学质量，仅仅具有网络资源还不够，教师在教学中的主导地位仍然不能忽视。混合教学的实施需要在教师的精心设计以及有序的引导下进行。本文提出了一种基于认知学习理论的混合学习方法，应用在机械制造技术课程上，取得了一定的效果，同时也存在着一些迄待改进之处，期望对其他课程有所借鉴。

本文获得上海开放大学直属开放教育学院教改试验田项目“《机械制造技术》课程中混合学习教学模式的实施探索”资助

注释

① 季广辉.混合式教学模式在现代远程开放教育中的探索和实践.河南广播电视大学学报，2013.1.

② 李克东，赵建华.混合学习的原理与应用模式.电化教育研究，2004（7）.

③ 陈海建，陈伟平，鞠昆汝.混合学习模式在远程教育和教学改革中的应用研究——以《程序设计基础》为例.现代远距离教育，2009.4.

④ 袁南辉.基于虚拟现实技术环境下的混合学习教学模式探究.广东技术师范学院学报，2006（5）.