課堂討論與同伴學(xué)習(xí)在工程材料基礎(chǔ)課程教學(xué)的應(yīng)用及效果評價

孫巧艷　王繼平　王紅潔　高義民

摘要：為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，在工程材料基礎(chǔ)課程中采用課堂討論和同伴學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，并對不同教學(xué)方式的效果進(jìn)行評價。課堂討論使學(xué)生更能參與學(xué)習(xí)過程，增加其學(xué)習(xí)主動性。同伴教學(xué)由學(xué)生課前預(yù)習(xí)、觀看教師上課視頻、自學(xué)、同桌討論結(jié)合等多種方式混合，也增加了學(xué)習(xí)的主動性，學(xué)習(xí)效果良好。

關(guān)鍵詞：課堂討論；同伴教學(xué)；效果評價；工程材料

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0175-03

一、引言

課堂教學(xué)是高等教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每一位學(xué)生在課堂上獲得基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識。在校大學(xué)生至少有50%的有效學(xué)習(xí)時間是在課堂上度過的。課堂教學(xué)的質(zhì)量、教學(xué)效果對高校人才培養(yǎng)起到關(guān)鍵的作用。根據(jù)上一輪教育部本科教育評估的結(jié)果來看，我國大學(xué)課堂教學(xué)狀況更多的仍是“以教師為中心“，學(xué)生聽講情況不容樂觀，師生互動不足，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃[1]。教育學(xué)家指出教是手段，不是目的，學(xué)生學(xué)習(xí)才是目的。如何提高學(xué)生在課堂教學(xué)的主動性？只有盡可能地讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)中，其學(xué)習(xí)興趣才能激發(fā)出來。在發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動性方面，課堂討論和同伴學(xué)習(xí)已成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的典型教學(xué)方式。實踐證明這兩種教學(xué)方式具有良好的效果，得到了教師與學(xué)生的正面評價。

“工程材料基礎(chǔ)”課程是西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為本校機(jī)械、能動、航空航天、化工裝備等專業(yè)開設(shè)材料基礎(chǔ)課程，每年大約有1000名本科生學(xué)習(xí)該課程。工程材料基礎(chǔ)課程有五十多年的歷史，經(jīng)過幾代人的建設(shè)，目前“工程材料基礎(chǔ)”是國家精品課程（2009）、國家精品資源共享課程（2013），同時也是擁有12位主講教師的穩(wěn)定的課程團(tuán)隊（課程組）。從2014年開始，課程主講教師開始探索課堂教學(xué)方式的改革。經(jīng)過2014—2015年連續(xù)兩年在不同教師的班級開展教學(xué)方式的學(xué)習(xí)效果的對比研究。每學(xué)期在最后一次課進(jìn)行了10分鐘的測試，測試題針對我們采用的不同課堂教學(xué)模式的知識內(nèi)容設(shè)計，題型為選擇題。學(xué)生獨立完成測試，不能看書或者筆記、不能討論，主要檢測學(xué)生掌握情況，測試卷不記名。統(tǒng)計學(xué)生答題正確率以及人數(shù)比例等，對課堂討論型、同伴學(xué)習(xí)型等不同教學(xué)方式同傳統(tǒng)教學(xué)的效果進(jìn)行對比，為課堂教學(xué)模式選擇與設(shè)計提供有益的參考依據(jù)。

二、課堂討論教學(xué)及其在工程材料基礎(chǔ)課程的應(yīng)用與效果

討論法教學(xué)歷史悠久。兩千多年前孔子與弟子的對于理想與志向的討論打動了無數(shù)人，孔子對其弟子的理想和志向逐一評價，充分展現(xiàn)出討論法的奧妙與魅力。課堂討論是一種師生、生生互動性比較強(qiáng)的授課形式。持有不同觀點的學(xué)生通過相互討論、與教師的討論，達(dá)到對知識的深度理解和融會貫通的目的，在這個過程中學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性被充分激發(fā)和調(diào)動。課堂討論被多數(shù)教師重視，文獻(xiàn)[2]從心理學(xué)角度論述了課堂討論的十大心理學(xué)原則，指出有效的課堂討論應(yīng)該具有生成性和探索性；文獻(xiàn)[3-6]從課堂討論的選題、組織以及討論中的注意事項方面論述了如何組織好課堂討論。這些研究成果也充分表明課堂討論的重要性。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，對技術(shù)型人才的大量需求，大學(xué)采用班級制，集中授課，達(dá)到培養(yǎng)人才的高效率。班級制授課的優(yōu)點有目共睹，但是其缺點是人數(shù)過多（比如大班授課），不容易采用討論法授課。教師一般采用一人講課全班聽課的形式，在這種教學(xué)方式下如果教師不注意引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生積極性下降，學(xué)習(xí)效果不高。

一個人獲得知識與經(jīng)驗的規(guī)律表明，在獲得知識和經(jīng)驗過程中參與程度越高，印象越深刻，記憶時間越長。最高層次是親自動手與參與，終生牢記。比如我們親自參與的一些活動和經(jīng)歷，一生就不會忘記；其次是經(jīng)歷了艱辛的思考后豁然開朗而得到的知識和經(jīng)驗，也會難以忘記；再次就是別人告訴自己，除非特別有意義的事情，否則很可能轉(zhuǎn)眼就忘記?！耙越處煘橹行摹苯虒W(xué)就是教師在課堂上將知識點告訴學(xué)生，學(xué)生被動接受，有可能轉(zhuǎn)身忘記。盡管課程時間與學(xué)生精力的限制，不可能每一個知識點都設(shè)計實驗讓學(xué)生動手實踐，但是我們可以增加學(xué)生思考的途徑從而加深其對所學(xué)知識的印象。

工程材料基礎(chǔ)課程的碳鋼是重要章節(jié)，其中Fe-Fe3C相圖、碳鋼的選擇與應(yīng)用等知識都是重點與難點。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果呢？在本章學(xué)習(xí)結(jié)束后設(shè)計了課堂討論，主要針對課堂上講到的碳鋼及其應(yīng)用。選擇低碳鋼和高碳鋼、中碳鋼，對應(yīng)的零件分別是汽車車身、手工銼刀，學(xué)生相對來講比較熟悉。具體過程如下：教師通過PPT展示汽車車身的加工過程，其中重要的是經(jīng)過冷沖壓變形。教師強(qiáng)調(diào)冷變形是塑性變形過程，需要金屬具有良好的塑性。主講教師逐一講解這幾個零件的加工、使用性能要求，然后讓學(xué)生選擇材料。在課堂上使用了彩色A、B、C、D選項紙，學(xué)生選擇自己認(rèn)為正確的答案，教師很容易判斷學(xué)生是否掌握了知識。對于選擇了正確答案的學(xué)生，教師還可以讓學(xué)生解釋原因，加深學(xué)生的印象。如果學(xué)生選擇答案錯誤，教師則重新講解該知識點，讓學(xué)生重新選擇，直到學(xué)生理解為止。對于選擇正確答案的學(xué)生，需要解釋理由，這時出現(xiàn)的情況就是盡管答案選擇正確，學(xué)生理解有問題，教師引導(dǎo)其他學(xué)生補(bǔ)充正確的理解，直到學(xué)生掌握和理解了相關(guān)知識點為止。

經(jīng)過這樣的課堂討論，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果到底如何呢？我們在最后一次課針對碳鋼應(yīng)用設(shè)計了2道題進(jìn)行測試，并對比了兩種教學(xué)方式的效果。對于不同教師，結(jié)果顯示經(jīng)過課堂討論的班級學(xué)生對知識掌握情況顯著好于未經(jīng)過課堂討論的班級，經(jīng)過課堂討論的班級的2道題回答正確的學(xué)生比例高出未經(jīng)討論的班級約38%，如圖1（a）。對于相同教師，統(tǒng)計結(jié)果表明經(jīng)過課堂討論學(xué)生掌握情況顯著改進(jìn)，相對于未經(jīng)過課堂討論的班級，經(jīng)過課堂討論后學(xué)生對2道測試題回答正確的比例提高21%，如圖1（b）所示。以上的研究結(jié)果表明課堂討論這種學(xué)習(xí)方式增加學(xué)生在課堂的參與程度，都可以顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、同伴教學(xué)在工程材料基礎(chǔ)課程教學(xué)的應(yīng)用及其效果

上世紀(jì)80年代風(fēng)靡歐美的同伴互助學(xué)習(xí)（Peer Assistant learning，PAL）或者同伴教學(xué)（Peer Instruction，PI）有助于班級制課堂教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，對于增強(qiáng)課堂師生互動、生生互動起到促進(jìn)作用，因此受到教師的高度關(guān)注。哈佛大學(xué)著名教授Eric Mazur創(chuàng)立的同伴教學(xué)法（Peer Instruction，簡稱PI ）旨在引導(dǎo)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)、強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，成為自主學(xué)習(xí)互動教學(xué)的典范[7，8]。“三人行，必有我?guī)煛奔词峭閷W(xué)習(xí)的映照。與課堂討論不同的是同伴學(xué)習(xí)的生生互動較為活躍，同伴相互討論，達(dá)到對問題的正確認(rèn)識。同伴教學(xué)不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果，也增加了學(xué)生之間的交流和合作，對學(xué)生的鍛煉是多方面的。

國內(nèi)已在大學(xué)物理、計算機(jī)基礎(chǔ)課等課程采用了同伴教學(xué)方式，結(jié)果表明采用課堂應(yīng)答系統(tǒng)的同伴教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性與興趣，提高學(xué)習(xí)效果。同時也給出了同伴互助的教學(xué)與學(xué)習(xí)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[8-10]。已有的研究指出同伴學(xué)習(xí)作為一種有效的同學(xué)之間相互促進(jìn)的自主學(xué)習(xí)方式，其對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用是顯而易見?？梢?，同伴學(xué)習(xí)對于教學(xué)質(zhì)量的提高的正面作用得到了不同課程的肯定。

在工程材料基礎(chǔ)課程教學(xué)中，同伴教學(xué)的實施過程為以下幾個步驟：教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)生課前學(xué)習(xí)；課堂測試；同伴討論；理解掌握。本次同伴學(xué)習(xí)主講教師選擇難易適度的“低合金高強(qiáng)度鋼“作為同伴學(xué)習(xí)的內(nèi)容。我們提供了多種學(xué)習(xí)途徑，可以通過觀看事先錄制好的教學(xué)視頻，或者看書自學(xué)。課堂上教師根據(jù)知識點設(shè)置檢測問題，學(xué)生當(dāng)堂回答。對于回答錯誤較多的題目，教師讓同桌學(xué)生相互討論，組成學(xué)習(xí)互助組，再次選擇，直到80%以上的學(xué)生回答正確，才可以進(jìn)入下一個問題的測試與學(xué)習(xí)。作為對照組的傳統(tǒng)教學(xué)，即是主講教師在課堂上講解知識點（不采用同伴教學(xué)這種方式）。在學(xué)期最后一次課，讓學(xué)生回答事先設(shè)計5道題目，以檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。主要檢測學(xué)生對知識點掌握良好的情況（5道測試題回答正確4道及以上的學(xué)生人數(shù)與比例）。

2014、2015年的統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示，數(shù)據(jù)表明PI教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果好于傳統(tǒng)教學(xué)。對于不同教師，PI教學(xué)的學(xué)生對知識點掌握良好的比例高出傳統(tǒng)教學(xué)12%，如圖2（a）所示。對于相同教師，PI教學(xué)的學(xué)生對知識點掌握良好的比例高出傳統(tǒng)教學(xué)的14%。平均來講，PI教學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)效果高于傳統(tǒng)教學(xué)約10%。

四、結(jié)論

在工程材料基礎(chǔ)課程教學(xué)中探索了課堂討論、同伴教學(xué)等學(xué)生參與程度高的教學(xué)方式，并通過連續(xù)兩屆學(xué)生學(xué)習(xí)的效果檢測和統(tǒng)計，對比了課堂討論、同伴教學(xué)的對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。結(jié)果表明：課堂討論和同伴教學(xué)都能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，課堂討論的效果更為顯著。

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