基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的機(jī)械制造技術(shù)混合教學(xué)實(shí)施方法探索

楊洪柏 陳蕾蕾 李戰(zhàn)偉

摘 要 社會(huì)性大學(xué)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)為了解決工學(xué)矛盾，致力于建設(shè)不受時(shí)空限制的網(wǎng)絡(luò)課程資源，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了硬件基礎(chǔ)。然而豐富的網(wǎng)絡(luò)課程資源并不能取代面授教學(xué)，需要研究網(wǎng)上網(wǎng)下一體化混合教學(xué)實(shí)施方法與策略，才能取得較好的教學(xué)效果。本文在已建成豐富網(wǎng)絡(luò)課程資源的基礎(chǔ)上，分析了簡單混合學(xué)習(xí)的狀況及面臨的問題，應(yīng)用認(rèn)知學(xué)習(xí)理論對課程內(nèi)容進(jìn)行分析分類，并基于不同的類別進(jìn)行教學(xué)安排，通過設(shè)置教學(xué)重點(diǎn)等措施使得混合學(xué)習(xí)策略得到較好的實(shí)施，從而提高了整體的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 混合學(xué)習(xí) 認(rèn)知理論 課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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

面向社會(huì)的開放型大學(xué)以承辦成人高等學(xué)歷教育為主要目標(biāo)，受教育者一般為在職人員，教學(xué)活動(dòng)多在學(xué)生業(yè)余時(shí)間進(jìn)行。這種教學(xué)模式一方面具有形式靈活多樣的特點(diǎn)，但另一方面也存在一個(gè)突出的學(xué)生“學(xué)習(xí)時(shí)間”瓶頸問題，也即工學(xué)矛盾。由于受時(shí)間和精力限制，學(xué)生在繁忙的生活和工作之余，學(xué)習(xí)時(shí)間往往得不到保證，課堂出勤率不高，跟不上教學(xué)進(jìn)度。因此，教師制定的教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)到，整體教學(xué)質(zhì)量難以提升。

隨著互聯(lián)網(wǎng)及多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的多種新型教學(xué)手段迅速興起。開放型大學(xué)將大量的教學(xué)內(nèi)容以文字、視頻、音頻、Flash動(dòng)畫等多種形式制作成網(wǎng)絡(luò)課程資源，放到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，供學(xué)生選擇合適的時(shí)間上網(wǎng)學(xué)習(xí)；并通過校園BBS讓教師與學(xué)生互動(dòng)和答疑。學(xué)校期望通過這種教學(xué)形式解決開放型大學(xué)學(xué)生工學(xué)矛盾，使教學(xué)活動(dòng)突破時(shí)間和空間的限制。相應(yīng)地，課堂教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)為疑難解答和對學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這種將面對面教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助在線學(xué)習(xí)結(jié)合起來的教學(xué)模式被稱作“混合學(xué)習(xí)”教學(xué)模式。

混合學(xué)習(xí)的原理及應(yīng)用模式已受到許多學(xué)者的關(guān)注，①②在計(jì)算機(jī)、英語等學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中得到一些成功的應(yīng)用。③④以機(jī)械設(shè)計(jì)原理和機(jī)械制造技術(shù)為主要內(nèi)容的機(jī)械類課程應(yīng)用面廣，實(shí)用性強(qiáng)，社會(huì)需求大，然而由于理論性強(qiáng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)多，目前關(guān)于此類課程的混合學(xué)習(xí)實(shí)踐和應(yīng)用研究還很少。如何針對機(jī)械類課程實(shí)行混合學(xué)習(xí)有待進(jìn)一步的探討。鑒于此狀況，上海開放大學(xué)在機(jī)械類課程教學(xué)中，采用混合學(xué)習(xí)模式進(jìn)行了一系列的探索和實(shí)踐，取得了一定的成效。本文以機(jī)械制造技術(shù)課程為例，介紹混合學(xué)習(xí)模式在上海開放大學(xué)機(jī)械類課程教學(xué)中的應(yīng)用。

后續(xù)章節(jié)將首先介紹機(jī)械制造技術(shù)課程已打造的豐富優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，然后對簡單混合教學(xué)的實(shí)施情況進(jìn)行分析，找出問題，探究原因，提出了基于認(rèn)知理論基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)措施，從而提出適合本門課程的混合教學(xué)方法，取得了一定的效果。此課程的探索經(jīng)驗(yàn)對于其它機(jī)械類課程也具有借鑒意義。

2 目前課程混合學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀分析

機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，也是本專業(yè)的學(xué)位課程。為了建設(shè)好該課程資源，上海開放大學(xué)特與上海大學(xué)合作，對本課程資源進(jìn)行傾力打造。目前，機(jī)械制造技術(shù)這門課程已經(jīng)初步建立起一整套集教材、講義、視頻及動(dòng)畫為一體的新型教學(xué)資源。教學(xué)資源網(wǎng)站首頁地址http：//docservice.shtvu.org.cn/Web/jxzz/index.htm，學(xué)生可以登錄訪問。

與該課程同學(xué)期開設(shè)共有五門課程，而且全部是在工作之余，學(xué)習(xí)壓力繁重，工學(xué)矛盾突出，很難再有額外的時(shí)間進(jìn)行加強(qiáng)學(xué)習(xí)。初期，我們采用簡單的混合學(xué)習(xí)方法。即，面授課程照常上，如果學(xué)員不能來上課，缺的課程可以在網(wǎng)上找到視頻和學(xué)習(xí)資料，利用方便的工余時(shí)間自行補(bǔ)課。

然而，這種簡單的混合學(xué)習(xí)方式執(zhí)行下來后，我們發(fā)現(xiàn)存在一些明顯的問題：（1）學(xué)生很少或基本不主動(dòng)使用資源來幫助自己學(xué)習(xí)。即使他們不能來校學(xué)習(xí)，也不會(huì)主動(dòng)利用網(wǎng)上資源進(jìn)行補(bǔ)課。究其原因，一是不知學(xué)哪些內(nèi)容，二是很多學(xué)員對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)還存在一定的條件障礙。（2）學(xué)生反映該課程存在一定難度，自學(xué)比較困難，容易失去興趣。尤其對于部分跨專業(yè)的學(xué)生，掌握課程知識(shí)點(diǎn)的難度更大。（3）學(xué)生覺得網(wǎng)上資源太多，無從入手，因而也失去自學(xué)的興趣。

綜上而論，簡單的混合學(xué)習(xí)并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，并沒有解決工學(xué)矛盾。學(xué)校花費(fèi)大量資金和精力打造出的課程資源，沒有物盡其用而發(fā)揮出最大價(jià)值。因此，進(jìn)一步研究混合學(xué)習(xí)的措施與策略，解決上述問題，提高教育教學(xué)質(zhì)量，成為目前工作的要點(diǎn)。

3 基于認(rèn)知理論的混合教學(xué)學(xué)習(xí)方法與實(shí)踐

基于前文的分析，讓我們明確了當(dāng)前面臨的課題，即如何將新型教學(xué)資源與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，使教學(xué)更富有成效，從而創(chuàng)造出“1+1>2”的效果。

我們基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，認(rèn)真研究混合學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，探索對學(xué)生有效指導(dǎo)的方法和策略。提出了一些有效的措施來推進(jìn)混合學(xué)習(xí)的有效進(jìn)行。本文提出一種基于認(rèn)知理論混合學(xué)習(xí)實(shí)施方法，過程策略見圖1所示。首先根據(jù)認(rèn)知學(xué)習(xí)理論把課程中的知識(shí)歸納為感官知識(shí)、建構(gòu)知識(shí)和行為知識(shí)三個(gè)類別，不同類別的知識(shí)采用不同的教學(xué)處理方式，并對實(shí)施中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合，有針對性地進(jìn)行處理，根據(jù)反饋情況可進(jìn)一步對教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整，以此循環(huán)。

圖1 基于認(rèn)知理論的混合學(xué)習(xí)策略

下面將詳細(xì)闡述基于認(rèn)知理論的混合學(xué)習(xí)策略在機(jī)械制造技術(shù)課程中的實(shí)踐情況。

3.1 用認(rèn)知心理學(xué)理論，重新梳理課程知識(shí)，對知識(shí)進(jìn)行分類及教學(xué)處理

目前的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論主要包括：認(rèn)知主義、行為主義和構(gòu)建主義理論。認(rèn)知主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是個(gè)體對事物經(jīng)由認(rèn)識(shí)、辨別、理解從而獲得新知識(shí)的過程。行為主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是刺激與反應(yīng)的聯(lián)結(jié)，有機(jī)體接受外界的刺激，然后做出與此相關(guān)的反應(yīng)，這種刺激與反應(yīng)之間的聯(lián)結(jié)（S-R）就是所謂的學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的意義，以個(gè)人原有的經(jīng)驗(yàn)、心理結(jié)構(gòu)和信念為基礎(chǔ)建構(gòu)新知識(shí)。也就是說，認(rèn)知主義側(cè)重于一種事物的開始感官認(rèn)識(shí)，建構(gòu)主義在具有一定的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)之上進(jìn)行建構(gòu)。行為主義強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化，用在知識(shí)的鞏固上能夠取得很好的效果。

本課程教學(xué)設(shè)計(jì)中對知識(shí)首先進(jìn)行分類。初步認(rèn)識(shí)的感官知識(shí)，歸結(jié)為認(rèn)知主義隸屬。機(jī)械類知識(shí)屬于工業(yè)范疇，與日常生活離得比較遠(yuǎn)，學(xué)生需要建立一些最基本的感官認(rèn)識(shí)，才方便進(jìn)一步學(xué)習(xí)。本課程的這類知識(shí)比如金屬切削加工方法（各類機(jī)床）的工藝知識(shí)，工、夾、量具結(jié)構(gòu)等。這部分內(nèi)容不需要教師多做講解，口頭描述不清楚。處理方法有二：一是安排實(shí)踐環(huán)節(jié)，直接感受，二是觀看錄像或?qū)嵉貐⒂^。目前此課程有關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源很豐富，很適合學(xué)生利用網(wǎng)上資源進(jìn)行自學(xué)。

邏輯性比較強(qiáng)、需要應(yīng)用多種知識(shí)進(jìn)行綜合分析的知識(shí)則劃為構(gòu)建主義一欄。這類知識(shí)相對來說，比較難，不適合自學(xué)，需要教師進(jìn)行深度講解與討論，比如本課程的工藝分析和工藝編制等內(nèi)容，需要安排面授課時(shí)，面授周次可以與學(xué)生商量，保證最大多數(shù)學(xué)員到場。為了兼顧不能到場的學(xué)生，可以拍攝一些專題微課（詳解），或錄制課堂講解錄像作為補(bǔ)充，但仍建議面授，效果最好。

知識(shí)鞏固環(huán)節(jié)歸結(jié)為行為主義一欄。為了減少學(xué)員的面授課時(shí)，同時(shí)取得好的學(xué)習(xí)效果，我們建立了網(wǎng)上形考作業(yè)題，用軟件實(shí)現(xiàn)反復(fù)練習(xí)的功能，學(xué)員隨時(shí)隨地都可以登錄網(wǎng)上作業(yè)進(jìn)行練習(xí)，練習(xí)后還有試卷分析環(huán)節(jié)，幫助學(xué)員更快、更好地掌握知識(shí)。

3.2 基于認(rèn)知理論，采用合理的教學(xué)方法與措施

根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)，本文著重采用以下幾點(diǎn)措施，取得了較好的效果：

3.2.1 實(shí)踐環(huán)節(jié)先安排

根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)，先感官，后構(gòu)建。因而實(shí)踐環(huán)節(jié)先安排。讓學(xué)生從實(shí)踐中開始認(rèn)識(shí)，通過動(dòng)手操作，建立感官認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。在學(xué)機(jī)械制造技術(shù)本課程時(shí)，學(xué)生對于機(jī)床的工作不能理解，主要是缺乏固有的感官認(rèn)識(shí)。我們通過把課程實(shí)踐提前安排，并引導(dǎo)學(xué)生針對問題進(jìn)行觀察、思考，后期學(xué)生對于學(xué)習(xí)也就有了重組、重構(gòu)的認(rèn)知基礎(chǔ)，變得能夠理解。比如車工操作實(shí)習(xí)時(shí)，通過實(shí)訓(xùn)要求引導(dǎo)學(xué)生對切削過程的關(guān)注。學(xué)生對于車床的工作有了較深的理解和認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生觀看銑削、磨削等加工過程，學(xué)習(xí)相關(guān)的工藝知識(shí)。此方法在先后兩個(gè)年級(jí)的教學(xué)中得到應(yīng)用，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，這樣的教學(xué)安排取得了較好的教學(xué)效果。

3.2.2 充分利用實(shí)物道具在學(xué)生認(rèn)知中的作用

在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，學(xué)生對動(dòng)畫視頻的真實(shí)感很差。比如在講解刀具角度時(shí)，動(dòng)畫做得逼真清楚，但是學(xué)生有一個(gè)直覺的認(rèn)知排斥。但是若在講解之前，有真實(shí)的刀具可以觸摸、把玩一下，并且真正地看到其使用，他們就很容易接受動(dòng)畫上的演示。因而我們在課程教學(xué)中盡量多帶實(shí)物教具來清除學(xué)生的認(rèn)知障礙，使得教學(xué)順利進(jìn)行下去。

3.2.3 公開詳細(xì)的授課計(jì)劃，明確學(xué)習(xí)任務(wù)

本門課程的網(wǎng)絡(luò)資源非常豐富。我們還定期設(shè)置BBS等活動(dòng)希望能夠讓學(xué)生學(xué)得更多。但是只是增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，學(xué)生難以對資源進(jìn)行取舍，從而有效利用。這說明有必要對學(xué)生使用教學(xué)資源進(jìn)行有效的引導(dǎo)。我們主要采取了以下措施：（1）制訂詳細(xì)的授課計(jì)劃表，提前公布在網(wǎng)上。開課之前，制訂了詳細(xì)的授課計(jì)劃。對于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，哪些是需要學(xué)員自學(xué)建立感性知識(shí)的，哪些是需要教師講解面授的，在授課計(jì)劃中有詳細(xì)的注解。學(xué)員對本門課程有了預(yù)先全局認(rèn)知，為學(xué)生的自學(xué)、補(bǔ)課提供了依據(jù)，也便于教學(xué)協(xié)調(diào)，取得了較好的效果。（2）在課堂上多做介紹引導(dǎo)，演示、說明重點(diǎn)和必要性；并把相應(yīng)的導(dǎo)學(xué)文件掛在網(wǎng)上，并且配合導(dǎo)學(xué)視頻，以方便沒有參加面授的同學(xué)。

4 效果及評價(jià)

我們對上海開放大學(xué)12春和13秋兩屆各142位學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查及試卷分析，調(diào)查結(jié)果如表1所示。

表1 上海開放大學(xué)12春和13秋兩屆學(xué)生認(rèn)知理論策略實(shí)施前后對比

從先后兩次的教學(xué)過程比較看，基于認(rèn)知理論的混合學(xué)習(xí)方式獲得了以下效果：（1）有效地解決了工學(xué)矛盾。學(xué)生清楚地掌握教學(xué)進(jìn)度，在一定時(shí)間范圍內(nèi)根據(jù)教師指導(dǎo)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)。從不看視頻進(jìn)行自學(xué)的學(xué)生比例從原先的45.1%下降為5.6%。（2）降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。原先認(rèn)為困難的學(xué)生達(dá)到35.9%，現(xiàn)降為5%。（3）有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)滿意度，提高了教學(xué)質(zhì)量。對學(xué)習(xí)結(jié)果不滿意的學(xué)生比例從26%下降為6.3%。

5 結(jié)束語

豐富的網(wǎng)絡(luò)課程資源，并不能代替面授教學(xué)，它只是為混合教學(xué)及學(xué)習(xí)提供了硬件基礎(chǔ)，是一個(gè)必要條件。至于如何有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)質(zhì)量，僅僅具有網(wǎng)絡(luò)資源還不夠，教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位仍然不能忽視?；旌辖虒W(xué)的實(shí)施需要在教師的精心設(shè)計(jì)以及有序的引導(dǎo)下進(jìn)行。本文提出了一種基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的混合學(xué)習(xí)方法，應(yīng)用在機(jī)械制造技術(shù)課程上，取得了一定的效果，同時(shí)也存在著一些迄待改進(jìn)之處，期望對其他課程有所借鑒。

本文獲得上海開放大學(xué)直屬開放教育學(xué)院教改試驗(yàn)田項(xiàng)目“《機(jī)械制造技術(shù)》課程中混合學(xué)習(xí)教學(xué)模式的實(shí)施探索”資助

注釋

① 季廣輝.混合式教學(xué)模式在現(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育中的探索和實(shí)踐.河南廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2013.1.

② 李克東，趙建華.混合學(xué)習(xí)的原理與應(yīng)用模式.電化教育研究，2004（7）.

③ 陳海建，陳偉平，鞠昆汝.混合學(xué)習(xí)模式在遠(yuǎn)程教育和教學(xué)改革中的應(yīng)用研究——以《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》為例.現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2009.4.

④ 袁南輝.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境下的混合學(xué)習(xí)教學(xué)模式探究.廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（5）.