融合对分课堂与同伴教学的大四实践课教学新模式

梁大龙， 赵龙文， 杜太利， 郭 磊， 田博涵， 赵俊豪

（大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连 116026）

0 引 言

我校轮机工程专业本科毕业生的就业方向主要为远洋货物运输。由于在船工作的特殊性，本专业对实践能力的要求非常高，会在大四上学期集中安排实践课程，以提高毕业生在船工作的胜任能力。随着近年来考研、考公务员学生人数的逐年递增，采用传统教学模式进行大四学生授课时会出现不同程度的“教学虚化”现象［1-2］，实验实践课尤甚。收效不佳的大四实验实践课亟须通过教学模式改革，转变学习风气，保证良好的教学质量。

1 轮机工程专业大四实践课教学问题

1.1 实践环节应试思想严重

为满足《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约》（STCW公约）和国内相关法律法规的要求［3］，培养高质量的远洋高级船员，轮机工程专业实验实践教学内容占培养计划总学分的28%（总学时占比超40%）［4］。虽然设置了足够的实践教学环节，但我国海事院校航海类毕业生实践能力却一直被航运公司所诟病，其中部分原因在于既定教学目标仍以通过海事机关的实操评估考试为主，应试思想固化。近年来专业层面虽开始注重学生的实践能力、团队意识的培养，但仍然有部分教师和学生“重理论轻实践”，对实验实践课重视程度不足。

1.2 理论学习与实践环节间隔长

轮机工程专业每年招生400人左右，一般划分为15个班级。因学生数量庞大，加之课内实验、上船实践、金工实习、大四集中实践等实践环节众多，各年级学生的专业课学习和实践安排时间各异，无法使所有学生在完成专业课学习后立即进行对应内容的实践教学。同时考虑学生在大四下学期即开始到航运公司实习，因此安排所有学生在大四上学期统一完成9周的专业实践技能训练。从而导致学生集中实践和专业课理论学习间隔时间过长，部分学生的理论知识业已淡忘。这也从笔者利用雨课堂开展课前测试的正确率、上课提问等多方面得到验证。因此，教师需在课堂上再次进行理论知识讲解，帮助学生重拾记忆。

1.3 大四学生学习积极性不足

常规物理化学实验所用的仪器设备尺寸较小，可保证学生有足够的动手操作机会。但船用设备占地面积大、造价高，且需要一套复杂系统进行支撑。例如，笔者所教授的课程内容为船用分油机、板式换热器和造水机的运行实验，每项实验内容仅有一台设备，供22～24名学生共同使用。在进行这种“人多设备少”的实验教学时，若采用传统教学模式，学生动手机会较少，多数学生只能作为“旁观者”。而且教室缺少现代化教学设备，仅在墙上贴有几张用于理论教学的挂图。因此，有限的教学资源和较少的动手机会易引起学生的厌学情绪。此外，因船员工作的特殊性、海陆工资差距逐年减少等原因，考研、考公务员、在陆地或跨行工作的同学日益增多。这类学生学习本专业知识的兴趣缺失，对成绩要求不高。

2 高校大四实践课教学模式的探寻

根据上述实践课程的特点和存在的问题，现有教学模式已不能够满足本专业实践教学的需要。当代大学生不喜欢说教式听课，更希望参与和表达，喜欢朋辈间交流与比较，善于使用现代化的信息手段。大四学生对知识的渴望度、希望投入的时间和精力并不相同。因此，课程设计应在满足教学大纲的基础上，结合学生的就业意向，在教学内容和教学资源上进行适度调整，让学生多去思考与实践，且应当更注重步入社会所急需的普适能力的提高。

目前我校轮机工程专业实验实践课仍沿用传统授课模式（Lecture-based Learning，简称LBL）［5］［见图1（a）］。教师结合挂图讲解理论知识，之后按照实验步骤进行演示，学生动手操作，最后根据学生表现和实验报告给予相应的成绩。这种模式所体现的“听讲”和“演示”还停留在“学习金字塔”（见图2）的被动学习阶段，知识留存率太低。而学生动手操作虽然是“实践”环节，但真正参与动手操作的学生人数太少，效果不佳。该种教学模式仍以机械性的灌输为主，学生并没有融入自己的思考［4］。“教授给他人（teach others）”是“学习金字塔”中知识留存率最高的方法，这与美国哈佛大学物理系教授Eric Mazur提出的“同伴教学法（Peer Instruction，简称PI）”［6］相契合。起初，这种教学方法主要在物理课中使用［7-9］，之后不少实验课程也开始沿用。仇欣霞等［10］在手术打结训练的实验教学中，提前训练数名小组骨干，再由骨干同学辅导组内同学，结果表明“教改组”学生的打结速度明显优于对照组。张霞等［11］在“微生物学实验”中应用该方法让学生在实验原理掌握、实验操作技术等整个学习过程中始终保持在教授给他人的状态，实施后学生成绩显著提升。

图2 学习金字塔［11］

由于轮机工程专业实验系统复杂、学生经验不足，考虑到设备运转时的安全性，专业技能实践课不能完全交由学生进行自主学习，教师仍要在课堂上讲明要点、主导教学过程推进。张学新［12］在理论教学中提出的“对分课堂”模式提供了课堂上教师与学生时间分配的解决方案。对分课堂（Presentation，Assimilation，Discussion，简称PAD class）的基本理念是一半课堂时间交由教师讲授（Presentation），另一半时间分配给学生进行讨论（Discussion）。学生讨论的内容是上堂课学过的内容，同时留给学生足够的课后自主学习时间进行内化吸收（Assimilation）。“对分课堂”模式已在物理、机械、地理、医学等多学科的实验课上得以应用［13-16］，评价良好。但是，大四学生忙于寻找毕业出路，很多同学不愿意、也不太可能抽出较多时间预习。另外，实践课程持续9周且授课内容繁杂，仅靠当天晚自习的时间无法充分复习内化。如果学生未进行有效预习和内化吸收，采用“对分课堂”教学模式，课堂上教学推进阻力很大，较易流于形式。

?

故而，套用上述任意一种教学模式并不能完全适用于轮机工程专业的大四实践教学。由此，借鉴“对分课堂”和“同伴教学”的教学理念，将二者进行融合，提出并采用了“教师讲授（Presentation）、学生自学（Assignment）和学生互讲（Instruction）”相结合的教学模式，简称PAI class。课内教师与学生进行讲授时间上的对分，教师先讲重难点，留出一定实验内容交由学生分组自主学习，带着分工任务进行内化吸收。学生自学完毕后，每位同学都必须作为“同伴教师”给其他组的学生讲解本组内容；同时也会作为学生，倾听其他组“同伴教师”的讲解，实现所有内容的学习。通过这种师生互动、学生互动的教学模式，可以极大调动学生的学习积极性，实现教学资源最大程度地分配利用，完成高质量的教学活动。与传统的对分课堂相比，PAI class教学模式主要借鉴的是课堂时间上的对分，并将内化吸收的时间从课外转至课内。引入“同伴教学”模式的实践课不只锻炼了学生的动手能力，自学与表达等普适能力也得到了提高。

3 PAI class教学模式的流程设计与实践

基于上述分析，进行了PAI class教学模式在大四实践课的教学流程细致规划，如图1（b）所示，并以分油机运行实验为例进行补充解释。

3.1 教师讲授重点

利用智慧教学工具“雨课堂”教学方式替代了挂图讲解。通过雨课堂将教学视频、图片、资料及测试题等实时推送给学生，既解决了后排学生无法看清挂图的问题，内容也更加丰富直观。教师主要讲述实验相关理论的重难点，剩余PPT内容也通过雨课堂推送，方便学有余力、感兴趣的学生进行拔高学习，实现教学内容的差异化管理。此外，为使学生维持较高的听课专注度，授课时间控制在1 h以内。

船用分油机的作用、基本结构和工作流程是分油机运行实验的重难点内容。在教师授课过程中，首先通过厂家的英文宣传视频引出分油机作用，之后以三维动画和实物图片进行分油机基本结构的展示，最后利用英文说明书辅助讲解工作流程。PPT剩余内容为“油水分界面调整”和“S型分油机排渣原理”。“油水分界面调整”在实际工作中常常用到，但较为简单；S型分油机为目前市场主流，虽与实验室所用机型略有不同，但排渣原理相似，结合推送的原理视频和图片，学生可以做到触类旁通。

3.2 学生分组自学

根据实验内容，将学生平均分成3组，每组不超过8人，进行1 h的分组自学。每组再分成两个小队，每个小队的所有队员平均分配本组全部教学内容，相互配合完成本组内容的讲授工作。这种方式下，学生既有协作也有“竞争”，协作可以提高效率，“竞争”又会刺激学生做到最好。分组学习资料中明确自学和讲授要求，并给出分工建议，以减少学生各自为战、责任不清、效率低下问题。资料力求通俗易懂、重点突出，较难理解的内容已给予适当提示。对于平时不善于表达的学生，也可告知讲授重点或给予讲授梗概，帮助学生快速梳理出讲授内容。

根据分油机运行实验内容，将学生平均分配到系统组、实物组和操作组。3组既紧密相连，又各有侧重。系统组需结合挂图讲解分油机系统中油、水、气等工作流体的流动路线及主要设备的作用；实物组则需摸清实验室各流体实际管路的流动路线；操作组带领同学按照工作流程进行分油机检查、启动、运行巡检、停机等一系列操作。学生从系统组获得分油机系统的完整概念，再将实物与理论相印证，方可正确操作。学生选定好自己的分工任务后，结合纸质资料中的要求和提示进行学习。为培养素质过硬的国际船员，操作组资料中含有原版英文分油机操作手册，要求学生先进行20 min的英文操作流程学习。各组资料的电子版也会通过雨课堂推送给学生。教师在旁边进行指导、监督和协助，了解学生学习进度，主动询问并回答学生问题，给予一定提示而非答案。

3.3 学生分队互讲

小队代号分别为1.1，1.2，…，3.2。完成分组自学后，每个小队需给其他两组的两个小队讲授并带领“听讲学生”操作本组实验内容。分队讲授顺序如表1所示，每队进行10 min讲授，之后身份互换，20 min可以实现不同组的两个小队间的互听互讲；然后换队配合，继续20 min的互听互讲；至此，每个同学都完成了全部内容的学习。当每队讲授完毕，教师依次提问每位听课同学，验收该队“同伴教师”的讲授效果，并对未讲清楚之处或学生未答对的知识点给予补充解答。由于3组同时进行，1名教师无法完全了解每队的授课情况，故而要求学生在两次讲授过程中全程录像，方便教师课后对该队的授课情况进行评分。讲授效果优异小组的录像会发给所有学生观摩，便于学生巩固知识、取长补短。学生在完成所有分队授课后，每人需在“同伴教师”中选择授课效果良好的1或2人进行匿名纸质投票。

表1 分队讲授顺序

最初的10 min，系统组1.1小队的“同伴教师”们按照顺序给实物组2.2小队的同学讲解挂图上的水路、气路和进出分油机的油路；而此时1.2小队正在操作组3.1小队“同伴教师”的讲解和指导下，亲自进行分油机启动前检查、启动、运行及停止的操作实践；同时，实物组2.1小队则在带领操作组3.2小队将实验室的所有系统管路梳理一遍，并讲授管路维护管理要点。每组讲授完毕则报告老师，老师或提问学生某个设备的作用、或让学生走通某个流动路线，或让学生进行某项内容的操作。之后学生间“师生关系”互换，继续互听互讲。

3.4 考题测验与问卷反馈

在完成当天全部内容学习后，学生需在雨课堂内进行考题测验，验收当日学习成效。考题由单选题和多选题组成，多选题更能反映学生对知识的掌握程度。考题内容涵盖教师授课的理论知识和3组实验内容，考查学生的整体学习效果。

测验结束后，雨课堂发布匿名调查问卷，获得学生的真实反馈。调查问卷包含10道投票题和1道主观题。投票题包括学生对教师授课、自主学习、“同伴教师”授课这3个渠道的知识接受率自我评估以及指出不同学习阶段中存在的问题等。主观题则要求学生对授课形式进行评价并提出建议，利于教师不断优化授课方式和内容。

3.5 实验报告批改

实验报告作为教学流程的最后一环，应是学生对该课学习内容的梳理总结，而非千篇一律的誊写练习。为此，实验报告除了一些浓缩实验内容的“必做题”外，还增加了能够反映学生活学活用能力的“选做题”。如“分油机运行中排渣口跑油的故障原因如何排查？”“造水机造水量减少应如何恢复？”。通过这些工作实践中的真实案例，可锻炼学生的思维和解决实际问题的能力，而不是训练一个只会照搬流程的操作工。在实验报告的批改中，更关注学生对于实践内容的理解程度，以及是否融入了自己的思考。

4 PAI class教学模式的优点及应用成效

4.1 教学模式优点

（1）变低效学习为高效学习。分组自学时，学生可相互协作、讨论。因组员较少，每人都可获得充足的实践时间，还可将内化吸收的知识用自己的语言教授给其他同学。通过“讨论”“实践”“教授给他人”这3种主动学习方法的有机融合，学生的学习效率和知识留存率获得极大提高。

（2）变同伴为老师。在每次分队讲授时，“同伴教师”与听讲学生各有3或4人，师生比可达1∶1，甚至可以进行一对一的答疑辅导。不仅如此，学生可在“同伴教师”的指导下实际操作相关设备，参与感更强。对分课堂（PAD class）中，学生需面对全班同学和老师阐述观点，而在PAI class模式下，听讲同学较少，认知水平相近，朋辈间不会胆怯，“同伴教师”更易获得良好的授课表现。

（3）变终结考核为过程评价。总成绩由50分平时表现、20分雨课堂考题和30分实验报告组成，过程评价占比颇高。平时成绩既有教师评价，也有同学互评。教师会综合学生在实验过程中的整体表现给予一定的基准分，并根据分队授课的同学互评投票结果，给予讲授效果优异的同学适当加分。此外，评价的对象既有个体，也有团队。学生授课效果以小队的形式进行评价，但也会参考队内学生的不同表现，结合考题成绩和报告进行个体评价。综合来看，评价标准更为完备公正。

（4）变扎堆拥堵为巧用空间。在“以教师为中心”的传统模式下，学生跟着教师讲授的内容走，空间所限，教师讲课的地方学生扎堆拥堵，而此时，其余部分教学资源闲置。在学生分组自学、分队讲授过程中，3部分教学内容同时开展，人员分流，实现了教学资源同时间不同空间的合理分配。学生在该模式下，拥有更多的动手机会和摸索时间，甚至有专人进行教学辅导，自然学有成效。

4.2 教学模式应用成效

（1）学生学习状态改善。按照PAI class模式的教学流程，不同阶段的学习环环相扣，迫使学生要时刻保持专注。由于教师讲授的知识点涉及自学内容，不认真听课就无法在短时间内弄清分工任务，紧迫感致使学生走神、玩手机、犯困等现象得到明显遏制。在限时的分组学习过程中，学生既要搞懂资料内容，又要思考如何正确、简练、完整地表达，没有机会去做与课堂无关的事情，原来作为课堂祸首的手机，变成了辅助学习的搜索工具。学生在讲授过程中大多态度端正，录像时愈发正式，不会敷衍了事，提升了讲授效果。听讲的学生会当场提出问题，与“同伴教师”交流，及时消除疑惑。有些同学还在调查问卷中提到自己心态的转变：“从起初的抗拒，无所适从，到后来慢慢接受，驾轻就熟，最后甚至开始喜欢这种授课方式，虽累但有所得。”

（2）学习成绩普遍提高。对参与本门课程学习的354名学生学习状况进行了分析对比，采用传统模式授课110人，新型模式授课244人。调查问卷有效份数为288份，学生通过问卷对教师、自己和“同伴教师”这3个知识获取渠道的知识接收率进行了自我评估，如图3所示。因授课形式存在过渡阶段，前两个渠道投票人数为288人，而“同伴教师”项为244人。知识接收率分为4个区间：0～30%、30%～60%、60%～80%、80%～100%，统计数据时分别以每个区间的中间值作为选择该区间学生的平均知识接收率，如选择教师讲授接收率为0～30%的5人的平均接收率为15%。统计数据显示，教师授课内容听懂率、本组自学内容了解程度、“同伴教师”授课内容听懂率分别为71.20%、72.29%和67.54%，所有内容平均接收率则为70.34%。其中，自学所获得的知识接收率最高，且自我评估知识接收率80%～100%区间的3个渠道中选择“自学”的人数也最多，这两者都印证了该模式可以极大刺激学生的主动求知欲望，作为“同伴教师”的责任感使之对自学内容更为上心，两次教授他人的经历也更易增强对本组知识的理解。“同伴教师”讲授听懂率最低，这是由于学生对资料的理解、内容的表达更多的仍是基于自己原有的知识储备，在短时间内搞懂新知识，并用自己的语言逻辑清晰地表达，对于某些同学是存在一定难度的。讲授效果虽参差不齐，但仍优于传统教学模式。而且“同伴教师”讲授后，教师做的纠错和总结可以进一步提高学生对知识的了解程度。当日考题测试的正确率更能客观反映学生实际学习情况。雨课堂考题分数统计显示，开展PAI class教学模式实践后，学生答题正确率从70.12%提升到79.27%，提升率为13.05%。

图3 知识接收率自我评估情况

5 结 语

通过融合“对分课堂”与“同伴教学”教学模式，在轮机工程专业中采用PAI class教学模式进行了大四实践课教学的改革实践，学生的学习状态明显好转，学习成绩显著提高，动手能力、自学能力和表达能力都得到了锻炼。学生虽未尝试过该种授课方式，但普遍乐于接受。PAI class的教学流程非常适用于“人多设备少”且排课密集的实验实践课，希望能在工科专业的实践或理论课教学改革过程中提供一定的思路与借鉴。