工程材料及金属工艺学混合式教学模式探究

叶永权 刘志军 叶美巧 郭铭科

摘 要 以学生视角，通过分析学生对在线学习的认识和态度，及其对“工程材料及金属工艺学”课程知识点、知识类型掌握状况，挖掘学生群体的学习偏好，研究并构建符合学生认知特点的“工程材料及金属工艺学”课程混合式教学模式。

关键词 工程材料及金属工艺学；混合式教学；基于问题式学习；在线学习

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）12-0091-03

1 前言

机械/类机械工程专业的学生，必须掌握一定的工程材料基础知识，了解金属材料的常用加工方法和工艺过程，为学习其他相关课程和从事专业生产技术工作奠定基础。“工程材料及金属工艺学”是机械/类机械工程专业的一门重要的专业基础必修课程。该课程具有概念抽象，内容多，知识点广，理论性和实践性强的特点。大多数院校在开展该课程教学时普遍存在的问题包括：[1-2]授课学时少，教学以讲授为主；学生易感到枯燥乏味，课堂上心不在焉。基于“工程材料及金属工艺学”课程教学现状，有必要摸索出一套更合理的教学模式，以更好地调动学生的学习积极性，使学生更好地掌握、理解课程内容，帮助学生提高学习质量和水平，以达到提升学生的社会工作竞争力的最终目的。

现今是一个通过新型可移动显示终端为载体，实现信息传播快速化的新时代。学习不再局限于课堂上，可随时借助移动智能通信工具进行获取，网络视频公开课、微课、慕课等一系列基于数字技术的在线学习资源受到越来越多关注。与在线学习相比，传统面对面课堂教学的计划性和系统性，提供面对面的真实语言交流，在学生合作精神、情商和道德意识培养，驱散学习孤独感方面，具有无可比拟的优势。混合式学习是在线学习和课堂系统教学的有机结合，在线学习比例在20%～80%之间。2016年，美国新媒体联盟发布的地平线报告（高等教育版）指出，混合式学习将是未来1～2年内促进高校教育技术应用的核心趋势[3]。

然而，混合式学习不是在线学习和课堂教学的简单堆砌。在现代教学理念下，学生的主体地位被放大，学生对不同教学和学习方式也有不同的偏好。只有根据课程内容和学生群体的特点，有针对性地进行在线和面对面的融合教学，实现两者优势互补，才能优化教学，体现建构主义的“主导—主体”作用。

为此，本文尝试从学生视角，通过调查问卷分析学生对在线教学的认识和态度，“工程材料及金属工艺学”课程混合式教学的知识类型，以挖掘学生群体的学习偏好，设计出符合学生认知特点的“工程材料及金属工艺学”课程的混合式教学模式。问卷调查的参与者是广州航海学院轮机工程专业大二和大三学生，他们在第二学年第一学期修读了“工程材料及金属工艺学”课程，采用的是传统面对面的课堂教学模式，教材为邓文英等编著的《金属工艺学》（第五版）。学生有尔雅网络课程的学习经历。

2 学生对在线学习的认识和态度

在教学效果方面，62%的学生通过在线学习达到记忆理解学习内容的程度，能达到融会贯通和综合应用水平的只有25%和13%；在线学习后能及时进行反思和总结的学生仅有16%。

在教学组织方面，受学生欢迎的在线学习活动依次为教师在线答疑、课程内容讲授和学生在线讨论。大部分学生接受以在线学习时间、发帖数量等指标作为在线学习的考勤依据。学生对于评价方式（随堂小测、课后作业、阶段性考试、学生互评或综合评价）没有明显的倾向性。90%的学生认为，师生互动交流太少，建议增加学习辅助人员，并愿意成为同伴的助学者。79%的学生指出，在线学习过程中遇到的问题，教师未能及时予以回复。

在学生学习偏好上，近70%的学生希望通过在线学习养成自主学习的习惯，培养独立分析、判断和评价能力，或提升自身信息搜集处理水平；只有不到一半的学生期望能提高个人的团队合作和交流能力。82%的学生喜欢在线学习中教师提供的文本资料；选择课程内容相关的视频和音频资料也有接近70%；但愿意通过观看教师的教学视频进行学习的人数不足50%。当学习中遇到问题时，有80%以上的学生选择使用互联网寻找答案，或跟其他学生讨论解决；有61%的学生考虑向教师咨询；但也有近10%的学生会采取直接跳过的态度。针对以线下小组讨论的形式完成课后作业和任务，80%的学生选择有条件地支持，但同时表示，小组讨论无法体现个体差异，影响个体表现，并增加部分学生的学习负担。至于在线学习中教师所起到的作用，44%的学生认为是参与学生讨论，引导学生进行积极思考；31%的学生觉得应及时解决学生提出的问题；认为是批改作业和督促学习的分别为15%和10%。

从在线学习的教学效果、教学组织和学生的学习偏好可以看出，要增强在线学习效果，面对面课堂教学是必不可少的。当允许自主选择授课方式时，学生更偏向选择面对面的课堂教学，其人数是选择在线学习人数的三倍。为此，在课堂教学过程中，教师应给予学生更多的交流和更及时的反馈，并且讲授重点应放在知识点的总结、融会贯通和综合运用方面。与此同时，目前国内学生更重视专业素质的学习，而较为缺乏对团队合作能力培养的认识。国外的学校教育始终重视团队协作和沟通能力培养。在许多课程的第一节课，教师都设置有认识新同学、确定讨论组的破冰环节，布置的课后作业、实验报告、项目论文都由小组成员合作完成。通过不断强化，将合作精神培养成为学生特质的一部分。为此，在进行课程建设时，教师应进一步加强学生的团队意识的训练。

3 “工程材料及金属工艺学”混合式教学知识类型分析

开展问卷调查时，首先向学生介绍混合式教学的概念，了解学生对实施混合式教学的看法。学生普遍期待通过开展混合式教学：丰富教学方式，给学生带来新鲜感，吸引学生的注意力，提高课堂的学习效率；解放教师，有更多时间进行课堂上的个性化指导；让学生更自主地安排学习时间；使抽象教学内容变得更形象，易于理解接受。

教材的上冊分四篇，分别是“金属材料的基本知识”“铸造”“金属塑性加工”和“焊接”，问卷让学生只选择掌握最好的一篇进行知识点筛选。在适合进行“工程材料及金属工艺学”在线学习的知识类型方面，57%的学生选择实操性知识；选择理论性知识和公式推导计算的学生分别有44.83%和34.48%；40%的学生认为可根据知识点的难易程度确定在线学习内容，其中28%的学生认为难度一般的知识点适合在线学习，而14%的学生认为在线学习应该运用在较难的知识点上。

在传统面对面教学模式下，针对四个篇目，认为“金属材料的基本知识”学得比较深入、掌握最好的学生人数最多，有52%；认为“铸造”“金属塑性加工”和“焊接”掌握最好的学生分别只有3%、17%和28%。对于最多学生选择的“金属材料的基本知识”，近70的学生认为第一章“金属材料的主要性能”和第三章“钢的热处理”，采用传统课堂讲授的学习效率最低。在“焊接”的五个章节中，最多学生选择的是第三章“常用金属材料的焊接”和第四章“焊接结构设计”。可见，侧重理论的内容，采用传统面对面课堂教学，学生依然能获得良好的学习效果；实践性较强的内容，学生普遍表示掌握得不理想。

进一步调查发现，工艺、操作和概念类的知识点是学生心目中传统面对面教学模式下学习效率较低的知识类型。导致学生课堂学习效率较低，有两种截然不同的原因：一是知识容易理解，课堂教学无法激发学生的学习热情；二是知识难度较大，综合性强，学生掌握程度较低，希望通过改变教学方法，提高学习效率。显然，概念类和操作类的知识点属于前者。其中，概念类的知识点以文字叙述为主，除了特别抽象的概念，学生一般易于掌握理解，认为更适合在线学习，不必占用过多教师课堂教学时间进行讲解；操作类的知识点借助操作视频，就能有直观的认识和有效的理解，也可选择在线学习。相反，工艺类的知识点属于后者，需要学生有较强的运用和分析能力。

前文曾指出，仅通过在线学习，学生难以对知识进行融会贯通和综合运用。因此，工艺类的知识点仍需要采用教师面对面的课堂教学，但要摒弃传统的灌输式讲授，运用更有效合理的教学方式。

基于问题式学习（Problem based learning，PBL）是近年来受到广泛重视的一种学习方式[4-5]。PBL教学法是以问题为基础，以学生为主体，以小组讨论为形式，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，让学生通过合作解决问题，并掌握隐含于问题背后的科学知识，获得解决问题的技能，形成自主学习的能力，并成为有效的合作者。结合当前课堂教学中学生团队意识训练的缺失，PBL非常适合“工程材料及金属工艺学”的工艺类知识的教学。

4 “工程材料及金属工艺学”混合式教学课程的构建

根据上述分析，采用传统课堂讲授、在线学习和PBL三种教学方式，对“工程材料及金属工艺学”课程进行混合式教学构建（如表1所示）。

5 结语

根据学生对在线学习的认识和态度，及其对“工程材料及金属工艺学”课程知识点、知识类型掌握状况，将“工程材料及金属工艺学”的知识类型划分为概念性、操作性和工艺性三类。其中，概念性、操作性的知识点采用在线学习和传统课堂讲授；工艺性的知识点实施PBL教学方式。三种教学方式的有机融合，可构建出符合学生认知特点的“工程材料及金属工艺学”课程混合式教学。

参考文献

[1]倪卫华，汪中厚.机械工程材料教学方法探讨[J].教育教学论坛，2015（9）：155-156.

[2]管晓光，王永东，郑光海，等.提升《金属工艺学》本科教学质量的改革与探索[J].黑龙江教育：理论与实践，2016（1）：85-86.

[3]金慧，刘迪，高玲慧，等.新媒体联盟《地平线报告》（2016高等教育版）解读与启示[J].远程教育杂志，2016，35（2）：3-10.

[4]冯喜兰，胡林峰，李英.PBL与LBL结合的教學模式在工科有机化学教学中的应用[J].化学教育，2015，36（22）：55-58.

[5]杨立强，倪家骧，岳剑宁，等.浅析基于PBL教学模式下的临床医学教学应用[J].现代生物医学进展，2014，14（29）：5768-5772.