数控线切割实训混合教学的调查研究*

陈晓刚 赖晓东

1 西南交通大学工程训练中心 成都 610031 2 西南交通大学经济管理学院 成都 610031

0 引言

在“双一流”建设中，工程训练建设是极为重要的一部分，其建设水平标志着一所高校的人才培养水平，学科发展高度、专业建设实力[1]。而数控线切割作为先进技术的代表，将其引入到工程实训中有利于突破学生的传统思维、完善知识结构[2]。数控线切割实训主要培养学生在实际切割操作中的动手能力[3-4]，是培养学生综合实践能力的关键[5-6]。2020 年因新冠疫情“倒逼”，互联网教学走进了全国高校的每一个角落[6]，数控线切割实训的教学模式也向线上+线下混合方式转变。基于线上+线下教学模式，学者们已取得了大量的研究成果，但已有研究对工程实训进行线上+线下混合教学方式的研究成果较少。针对实训教学，线上+线下混合教学模式是否有效？教学过程中存在哪些问题？尚未有现成的经验可以借鉴。带着这些问题，笔者就疫情期间开展的数控线切割实训线上+线下混合教学实践进行了教学效果的调查，希望从中找到一些可供借鉴的经验和教训，以期为后疫情时期工程实训线上+线下混合教学走向常态化奠定一定的实践基础。

1 研究设计

1.1 调查样本

为保证研究结果的有效性和价值度，教学团队设计了问卷，对2020 年9 月至2020 年12 月返回到西南交通大学工程训练中心实训现场进行线下数控线切割实训的全部学生进行了问卷调查。这些学生于2020 年3 月至6 月已完成了相应部分的线上学习，是该次线上+线下混合实训教学的经历者。

此次调查共发放问卷551 份，回收有效问卷506 份，有效率为91.8%。调查对象中男生424 人、女生82 人，男女生比例近似4 ∶1，符合此段时间参加工程训练学习的学生的实际情况。从学生的来源看，46%的学生来自机械学院，其次是电气学院、信息学院和力学学院等，分别占比为23%、16%和14%。

1.2 研究方法

本研究围绕线上+线下混合教学模式的特征，采用不记名方式进行问卷调查。设计的问卷共计10 题，其中前两题是学生所在院系、性别等人口统计学调查；其余问题包括：对数控线切割实训线上授课内容的评价、对知识点遗忘的自评、对课后复习情况的调查以及对该课程建设方面的建议。

2 调查数据分析

2.1 描述性分析

2.1.1 对数控线切割实训线上教学授课内容的评价

针对数控线切割实训线上教学授课内容评价的调查结果如图1 所示。

图1 学生对数控线切割实训线上授课的满意度评价

调查结果显示，整体而言，学生非常满意线上教学授课内容，仅10 名同学（占比1.98%）认为“一般满意”，且无“不满意”的评价。这个评价结果对于授课老师是莫大鼓舞，加强了其在后期教学实践中引入新模式、进行教学改革的信心。

2.1.2 线上教学对线下操作指导作用的评价

由于是实践类教学课程，故教学团队做了“线上教学对线下操作指导作用的评价”的调查。调查发现，有470 名学生认为线上教学对线下操作的指导作用满意（占比92.89%），但也有3 名学生（占0.59%）不满意。进一步的原因分析发现，由于录制线上教学内容时，经验不足，较多地讲解了理论性的知识，未将机床的具体操作方式录入视频，使得实际操作时的指导性不明显。学生的这项反馈非常及时，教学团队已在后期的教学实践中即时补充了这方面的视频材料。

2.1.3 关于知识点遗忘及课后视频回放的调查

线上教学是2020 年春季，而线下实践是当年秋季，时间间隔近半年，学生可能会有部分遗忘，所以教学团队调查了学生对知识点的遗忘情况。不出所料，学生回实习现场进行实际操作时，几乎忘记了线上教学的内容。调查发现有426 名学生（占84.19%）存在知识点不同程度的遗忘。

知识的遗忘与课后是否复习相关，所以教学团队也做了“是否视频回放”的调查，调查发现仅有不到80%的学生通过回放进行了复习，超过20%的学生完全没有复习，故而出现知识点的遗忘在所难免。

2.1.4 其他方面

最后，教学团队做了“线上+线下混合教学需要改进内容”的调查。绝大部分学生强烈要求缩短线上授课与线下实践的时间间隔，同时建议增加设备、增加实践操作机会。学生的学习积极性在疫情期间受到了重大影响，特别是对于实践教学而言，疫情使得学生实际操作滞后于理论学习近半年，很多的知识点被遗忘。而且受实习设备的限制，学生设计的作品不能完全被呈现，展现其实践能力的机会被减少，工程实践中训练不足、实践能力和创新能力结合不够的问题凸显。

2.2 异质性分析

对于机类专业而言，工程训练是必修课程，而且设置了3 个学分；仅有部分非机类专业将其列为必修课程，且一般只有2 个学分。为进行异质性分析，教学团队将机械、力学学院的专业归入机类，其它专业归入非机类。基于机类、非机类以及学生性别的自然分类，教学团队做了进一步的研究。

研究采用李克特量表，对线上指导效果的评价，按满意=4、较满意=3、一般满意=2、不满意=1的标准赋分。而对于课后视频回放调查、知识点遗忘调查的数据按二分变量进行处理，即课后有视频回放=1、没有视频回放=0；知识点遗忘=1、没有知识点遗忘=0。

2.2.1 按性别分组的差异性结果及分析

首先，进行了性别对调查内容的差异性分析，结果如表1 所示。

表1 性别对调查内容的差异性分析表

从表1 的Panel A 可以看出，总体而言，学生对线上教学内容对实践指导意义的评价很高，均值达3.54。但男生对线上教学指导效果的评价在5%的显著性水平下高于女生，意味着男生对于线上授课的理解程度相对更高，说明女生在实践环节的教学中更倾向于接受传统的面对面教学。现在越来越多的学院，如心理、艺传、经管等学院已开始工程训练的教学尝试，而这些学院的学生中，女生比例相对增高。那么，在以后的教学实践中，针对这些院系是否有必要重新分配线上、线下的教学时间？在线上教学中如何针对女生完善教学内容？这些问题值得以后的教学改革中做进一步的尝试。

一般在大学本科的学习中，女生的学习主动性高于男生，表现在课后的复习环节中，女生更积极。而本教学环节中的课后复习表现为课后视频回放。表1 的Panel B 显示，高达83%的学生都未做课后复习，且男女生不存在显著差异。同时，表1中Panele C 的结果显示，男女生都存在相当高的知识点遗忘，比例高达84.19%，其中男生的遗忘率在1%的水平下显著高于女生。事实上，学习是一个不断复习、重复记忆的过程。但本环节以往的教学过程中，理论学完、马上实践，没有复习的环节。此次调查首次暴露出了知识点高度遗忘问题，而且相当严重。因此，有必要在以后的教学中考虑将课后复习纳入考核指标。

2.2.2 知识点遗忘与回放复习之间的关系分析

为了进一步验证课后复习的重要性，教学团队做了知识点遗忘与视频回放复习之间的分析，结果如表2 所示。从表2 中可以看出，通过视频回放方式进行了复习的学生，其知识点遗忘程度在1%的水平下显著小于未回放复习的学生，说明复习的确非常重要。但令人遗憾的是，学生即便进行了视频回放，但没有监督和考核机制，学生对知识点的遗忘仍然非常大，说明回放时没有目的性。故而在教学环节中应设置视频回放学习的指导，以引导学生有意识地进行复习。

表2 回放视频复习与知识点遗忘之间的差异性分析

2.2.3 按机类与否分组的差异性结果

研究将学生按机类和非机类进行了分类，分析了他们对调查内容的差异性问题。全部506 名学生中，机类（含机械和力学学院）学生共308 人，占全部人数的3/4。从表3 Panel A 可以看出，机类学生对知识的遗忘度居然在10%的显著性水平下高于非机类学生，这与传统认知存在较大偏差。一般认为，工程训练课程是机类学生必修课，对机类学生非常重要，机类学生的重视程度应该更高、掌握程度也更高。但由于数控线切割实训教学环节不是工程实训的必修环节，部分机类学生对非必修环节的重视程度就不高。而相对而言，非机类学生的灵活度更高，对于线上学习的内容，非机类学生热情和专注度更高，即使时间间隔拉长，其遗忘的概率也相对较小，这在艺传专业的学生中表现得尤为突出。这就要求在教学设计中，应将此类新型加工方式尽可能列入到必修环节，让学生足够重视。

表3 机类非机类学生对调查内容的差异性分析

从表3 的Panel B 中教学团队还发现一个现象，非机类学生课后视频回放的占比高于机类学生，而且在10%的水平下显著。说明非机类的学生对数控线切割实训环节的重视程度的确更高。Panel C 的“线上教学授课内容满意度”数据也显示，非机类的同学满意度高于非机类同学，且在10%的水平下显著。说明，教学团队所设计的课程内容更适合于非机类学生。因为实践教学中，是让学生先自行设计小作品，然后在数控线切割机床上实现。对于非机类的学生而言，这是一个新兴的事物，学生的新鲜感很足、创新的意识强，所以积极性非常高，教学过程配合度很高；但机类学生可能已接触过此类新型加工方式，兴致及主动性就显得不够高。这同时也告诉教学团队，尽管数控线切割实训是非必修环节，但针对不同类型的学生应该在内容、考核等方面有所区别，以达到实训的最终目的。

3 研究结论

通过此次问卷调查及分析，教学团队发现：首先，学生对于数控线切割实训线上授课内容给予了高度的肯定，以后可在此基础上做一些调整。调整的重点是对线下实践操作的指导和不同学院的个性化体现。

第二，尽量缩短线上、线下的时间间隔，并将线上学习及视频回放复习纳入到考核指标中。

第三，针对非机类学生，此套学习方案基本满足。但对于机类学生，另需设计一套更适宜的教学内容及考核方式。

另外，由于数控线切割实训的教学过程往往受到设备数少、实习时间短的影响[8-9]，所以要加大对线下操作实践的投入，包括指导教师的配备和实习机床的添置。

4 策略及建议

4.1 建立混合教学模式的新体系

为适应后疫情时期实践教学的新需要，应尽快建立起工程训练的线上+线下教学新模式。包括线上教学内容的设计、全面考核体系的完善以及教学模块的设立。

考虑到线下实际操作的复杂性，在线上教学内容中，除了必要的理论知识讲解外，还要将数控机床的具体操作录制成视频材料，让学生线上学习。同时要兼顾线上学习的效果问题，线上学习时长不宜过长，可以分成若干个小视频。

另外，针对不同学院中男女生的特征设置不同的线上讲解内容，特别是对于女生比例偏高的学院，更应注意到这点。课后复习环节也应按一定的权重纳入到考核体系中。

4.2 重构机类学生的实践教学体系

目前实施的学习方案对机类学生而言，存在严重的激励不足，学生的主动性没有充分调动起来。因此，建议首先将数控线切割实训纳入到机类学生工程实训的必修环节，以产品创新为导向，加大挑战性。并从指导教师、机床配置方面给予必要的支持，以使机类学生在实训中得到真正的锻炼和提升。

4.3 保持学生持续的学习兴趣

对于实践教学的组织者而言，要克服疫情的影响，想方设法、尽可能地缩短理论学习与实际操作之间的时间间隔。要让学生保持持续的学习兴趣，并最终在实际操作中得以体现。