基于認知學習理論的機械制造技術混合教學實施方法探索

楊洪柏 陳蕾蕾 李戰偉

摘 要 社會性大學和培訓機構為了解決工學矛盾，致力于建設不受時空限制的網絡課程資源，為學生自主學習提供了硬件基礎。然而豐富的網絡課程資源并不能取代面授教學，需要研究網上網下一體化混合教學實施方法與策略，才能取得較好的教學效果。本文在已建成豐富網絡課程資源的基礎上，分析了簡單混合學習的狀況及面臨的問題，應用認知學習理論對課程內容進行分析分類，并基于不同的類別進行教學安排，通過設置教學重點等措施使得混合學習策略得到較好的實施，從而提高了整體的教學質量。

關鍵詞 混合學習 認知理論 課程設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

面向社會的開放型大學以承辦成人高等學歷教育為主要目標，受教育者一般為在職人員，教學活動多在學生業余時間進行。這種教學模式一方面具有形式靈活多樣的特點，但另一方面也存在一個突出的學生“學習時間”瓶頸問題，也即工學矛盾。由于受時間和精力限制，學生在繁忙的生活和工作之余，學習時間往往得不到保證，課堂出勤率不高，跟不上教學進度。因此，教師制定的教學目標難以達到，整體教學質量難以提升。

隨著互聯網及多媒體技術的飛速發展，基于網絡的多種新型教學手段迅速興起。開放型大學將大量的教學內容以文字、視頻、音頻、Flash動畫等多種形式制作成網絡課程資源，放到學校網絡教學平臺上，供學生選擇合適的時間上網學習；并通過校園BBS讓教師與學生互動和答疑。學校期望通過這種教學形式解決開放型大學學生工學矛盾，使教學活動突破時間和空間的限制。相應地，課堂教學重點轉為疑難解答和對學生動手實踐能力的培養。這種將面對面教學和計算機輔助在線學習結合起來的教學模式被稱作“混合學習”教學模式。

混合學習的原理及應用模式已受到許多學者的關注，①②在計算機、英語等學科教學實踐中得到一些成功的應用。③④以機械設計原理和機械制造技術為主要內容的機械類課程應用面廣，實用性強，社會需求大，然而由于理論性強，實踐環節多，目前關于此類課程的混合學習實踐和應用研究還很少。如何針對機械類課程實行混合學習有待進一步的探討。鑒于此狀況，上海開放大學在機械類課程教學中，采用混合學習模式進行了一系列的探索和實踐，取得了一定的成效。本文以機械制造技術課程為例，介紹混合學習模式在上海開放大學機械類課程教學中的應用。

后續章節將首先介紹機械制造技術課程已打造的豐富優質教學資源，然后對簡單混合教學的實施情況進行分析，找出問題，探究原因，提出了基于認知理論基礎的教學設計相關措施，從而提出適合本門課程的混合教學方法，取得了一定的效果。此課程的探索經驗對于其它機械類課程也具有借鑒意義。

2 目前課程混合學習的現狀分析

機械制造技術是機械電子工程專業的一門專業必修課，也是本專業的學位課程。為了建設好該課程資源，上海開放大學特與上海大學合作，對本課程資源進行傾力打造。目前，機械制造技術這門課程已經初步建立起一整套集教材、講義、視頻及動畫為一體的新型教學資源。教學資源網站首頁地址http：//docservice.shtvu.org.cn/Web/jxzz/index.htm，學生可以登錄訪問。

與該課程同學期開設共有五門課程，而且全部是在工作之余，學習壓力繁重，工學矛盾突出，很難再有額外的時間進行加強學習。初期，我們采用簡單的混合學習方法。即，面授課程照常上，如果學員不能來上課，缺的課程可以在網上找到視頻和學習資料，利用方便的工余時間自行補課。

然而，這種簡單的混合學習方式執行下來后，我們發現存在一些明顯的問題：（1）學生很少或基本不主動使用資源來幫助自己學習。即使他們不能來校學習，也不會主動利用網上資源進行補課。究其原因，一是不知學哪些內容，二是很多學員對于應用網絡來學習還存在一定的條件障礙。（2）學生反映該課程存在一定難度，自學比較困難，容易失去興趣。尤其對于部分跨專業的學生，掌握課程知識點的難度更大。（3）學生覺得網上資源太多，無從入手，因而也失去自學的興趣。

綜上而論，簡單的混合學習并沒有達到預期的效果，并沒有解決工學矛盾。學校花費大量資金和精力打造出的課程資源，沒有物盡其用而發揮出最大價值。因此，進一步研究混合學習的措施與策略，解決上述問題，提高教育教學質量，成為目前工作的要點。

3 基于認知理論的混合教學學習方法與實踐

基于前文的分析，讓我們明確了當前面臨的課題，即如何將新型教學資源與傳統的課堂教學手段有機結合，使教學更富有成效，從而創造出“1+1>2”的效果。

我們基于認知學習理論，認真研究混合學習的內涵，探索對學生有效指導的方法和策略。提出了一些有效的措施來推進混合學習的有效進行。本文提出一種基于認知理論混合學習實施方法，過程策略見圖1所示。首先根據認知學習理論把課程中的知識歸納為感官知識、建構知識和行為知識三個類別，不同類別的知識采用不同的教學處理方式，并對實施中發現的問題進行綜合，有針對性地進行處理，根據反饋情況可進一步對教學方式進行調整，以此循環。

圖1 基于認知理論的混合學習策略

下面將詳細闡述基于認知理論的混合學習策略在機械制造技術課程中的實踐情況。

3.1 用認知心理學理論，重新梳理課程知識，對知識進行分類及教學處理

目前的認知學習理論主要包括：認知主義、行為主義和構建主義理論。認知主義認為：學習是個體對事物經由認識、辨別、理解從而獲得新知識的過程。行為主義認為，學習是刺激與反應的聯結，有機體接受外界的刺激，然后做出與此相關的反應，這種刺激與反應之間的聯結（S-R）就是所謂的學習。建構主義強調學生在學習過程中主動建構知識的意義，以個人原有的經驗、心理結構和信念為基礎建構新知識。也就是說，認知主義側重于一種事物的開始感官認識，建構主義在具有一定的基礎認識之上進行建構。行為主義強調強化，用在知識的鞏固上能夠取得很好的效果。

本課程教學設計中對知識首先進行分類。初步認識的感官知識，歸結為認知主義隸屬。機械類知識屬于工業范疇，與日常生活離得比較遠，學生需要建立一些最基本的感官認識，才方便進一步學習。本課程的這類知識比如金屬切削加工方法（各類機床）的工藝知識，工、夾、量具結構等。這部分內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踐環節，直接感受，二是觀看錄像或實地參觀。目前此課程有關網絡資源很豐富，很適合學生利用網上資源進行自學。

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

知識鞏固環節歸結為行為主義一欄。為了減少學員的面授課時，同時取得好的學習效果，我們建立了網上形考作業題，用軟件實現反復練習的功能，學員隨時隨地都可以登錄網上作業進行練習，練習后還有試卷分析環節，幫助學員更快、更好地掌握知識。

3.2 基于認知理論，采用合理的教學方法與措施

根據認知心理學，本文著重采用以下幾點措施，取得了較好的效果：

3.2.1 實踐環節先安排

根據認知心理學，先感官，后構建。因而實踐環節先安排。讓學生從實踐中開始認識，通過動手操作，建立感官認識基礎和經驗。在學機械制造技術本課程時，學生對于機床的工作不能理解，主要是缺乏固有的感官認識。我們通過把課程實踐提前安排，并引導學生針對問題進行觀察、思考，后期學生對于學習也就有了重組、重構的認知基礎，變得能夠理解。比如車工操作實習時，通過實訓要求引導學生對切削過程的關注。學生對于車床的工作有了較深的理解和認識，在此基礎上，引導學生觀看銑削、磨削等加工過程，學習相關的工藝知識。此方法在先后兩個年級的教學中得到應用，根據調研結果，這樣的教學安排取得了較好的教學效果。

3.2.2 充分利用實物道具在學生認知中的作用

在教學過程中，發現了一個有趣的現象，學生對動畫視頻的真實感很差。比如在講解刀具角度時，動畫做得逼真清楚，但是學生有一個直覺的認知排斥。但是若在講解之前，有真實的刀具可以觸摸、把玩一下，并且真正地看到其使用，他們就很容易接受動畫上的演示。因而我們在課程教學中盡量多帶實物教具來清除學生的認知障礙，使得教學順利進行下去。

3.2.3 公開詳細的授課計劃，明確學習任務

本門課程的網絡資源非常豐富。我們還定期設置BBS等活動希望能夠讓學生學得更多。但是只是增加了學生的負擔，學生難以對資源進行取舍，從而有效利用。這說明有必要對學生使用教學資源進行有效的引導。我們主要采取了以下措施：（1）制訂詳細的授課計劃表，提前公布在網上。開課之前，制訂了詳細的授課計劃。對于每一個知識點，哪些是需要學員自學建立感性知識的，哪些是需要教師講解面授的，在授課計劃中有詳細的注解。學員對本門課程有了預先全局認知，為學生的自學、補課提供了依據，也便于教學協調，取得了較好的效果。（2）在課堂上多做介紹引導，演示、說明重點和必要性；并把相應的導學文件掛在網上，并且配合導學視頻，以方便沒有參加面授的同學。

4 效果及評價

我們對上海開放大學12春和13秋兩屆各142位學生進行了問卷調查及試卷分析，調查結果如表1所示。

表1 上海開放大學12春和13秋兩屆學生認知理論策略實施前后對比

從先后兩次的教學過程比較看，基于認知理論的混合學習方式獲得了以下效果：（1）有效地解決了工學矛盾。學生清楚地掌握教學進度，在一定時間范圍內根據教師指導進行自我學習。從不看視頻進行自學的學生比例從原先的45.1%下降為5.6%。（2）降低了學生學習的難度，提高學生的學習效率。原先認為困難的學生達到35.9%，現降為5%。（3）有效地激發學生的學習興趣，提高學生的學習滿意度，提高了教學質量。對學習結果不滿意的學生比例從26%下降為6.3%。

5 結束語

豐富的網絡課程資源，并不能代替面授教學，它只是為混合教學及學習提供了硬件基礎，是一個必要條件。至于如何有效地實現教學目標，提高教學質量，僅僅具有網絡資源還不夠，教師在教學中的主導地位仍然不能忽視?；旌辖虒W的實施需要在教師的精心設計以及有序的引導下進行。本文提出了一種基于認知學習理論的混合學習方法，應用在機械制造技術課程上，取得了一定的效果，同時也存在著一些迄待改進之處，期望對其他課程有所借鑒。

本文獲得上海開放大學直屬開放教育學院教改試驗田項目“《機械制造技術》課程中混合學習教學模式的實施探索”資助

注釋

① 季廣輝.混合式教學模式在現代遠程開放教育中的探索和實踐.河南廣播電視大學學報，2013.1.

② 李克東，趙建華.混合學習的原理與應用模式.電化教育研究，2004（7）.

③ 陳海建，陳偉平，鞠昆汝.混合學習模式在遠程教育和教學改革中的應用研究——以《程序設計基礎》為例.現代遠距離教育，2009.4.

④ 袁南輝.基于虛擬現實技術環境下的混合學習教學模式探究.廣東技術師范學院學報，2006（5）.