數控線切割實訓混合教學的調查研究*

陳曉剛 賴曉東

1 西南交通大學工程訓練中心 成都 610031 2 西南交通大學經濟管理學院 成都 610031

0 引言

在“雙一流”建設中，工程訓練建設是極為重要的一部分，其建設水平標志著一所高校的人才培養水平，學科發展高度、專業建設實力[1]。而數控線切割作為先進技術的代表，將其引入到工程實訓中有利于突破學生的傳統思維、完善知識結構[2]。數控線切割實訓主要培養學生在實際切割操作中的動手能力[3-4]，是培養學生綜合實踐能力的關鍵[5-6]。2020 年因新冠疫情“倒逼”，互聯網教學走進了全國高校的每一個角落[6]，數控線切割實訓的教學模式也向線上+線下混合方式轉變。基于線上+線下教學模式，學者們已取得了大量的研究成果，但已有研究對工程實訓進行線上+線下混合教學方式的研究成果較少。針對實訓教學，線上+線下混合教學模式是否有效？教學過程中存在哪些問題？尚未有現成的經驗可以借鑒。帶著這些問題，筆者就疫情期間開展的數控線切割實訓線上+線下混合教學實踐進行了教學效果的調查，希望從中找到一些可供借鑒的經驗和教訓，以期為后疫情時期工程實訓線上+線下混合教學走向常態化奠定一定的實踐基礎。

1 研究設計

1.1 調查樣本

為保證研究結果的有效性和價值度，教學團隊設計了問卷，對2020 年9 月至2020 年12 月返回到西南交通大學工程訓練中心實訓現場進行線下數控線切割實訓的全部學生進行了問卷調查。這些學生于2020 年3 月至6 月已完成了相應部分的線上學習，是該次線上+線下混合實訓教學的經歷者。

此次調查共發放問卷551 份，回收有效問卷506 份，有效率為91.8%。調查對象中男生424 人、女生82 人，男女生比例近似4 ∶1，符合此段時間參加工程訓練學習的學生的實際情況。從學生的來源看，46%的學生來自機械學院，其次是電氣學院、信息學院和力學學院等，分別占比為23%、16%和14%。

1.2 研究方法

本研究圍繞線上+線下混合教學模式的特征，采用不記名方式進行問卷調查。設計的問卷共計10 題，其中前兩題是學生所在院系、性別等人口統計學調查；其余問題包括：對數控線切割實訓線上授課內容的評價、對知識點遺忘的自評、對課后復習情況的調查以及對該課程建設方面的建議。

2 調查數據分析

2.1 描述性分析

2.1.1 對數控線切割實訓線上教學授課內容的評價

針對數控線切割實訓線上教學授課內容評價的調查結果如圖1 所示。

圖1 學生對數控線切割實訓線上授課的滿意度評價

調查結果顯示，整體而言，學生非常滿意線上教學授課內容，僅10 名同學（占比1.98%）認為“一般滿意”，且無“不滿意”的評價。這個評價結果對于授課老師是莫大鼓舞，加強了其在后期教學實踐中引入新模式、進行教學改革的信心。

2.1.2 線上教學對線下操作指導作用的評價

由于是實踐類教學課程，故教學團隊做了“線上教學對線下操作指導作用的評價”的調查。調查發現，有470 名學生認為線上教學對線下操作的指導作用滿意（占比92.89%），但也有3 名學生（占0.59%）不滿意。進一步的原因分析發現，由于錄制線上教學內容時，經驗不足，較多地講解了理論性的知識，未將機床的具體操作方式錄入視頻，使得實際操作時的指導性不明顯。學生的這項反饋非常及時，教學團隊已在后期的教學實踐中即時補充了這方面的視頻材料。

2.1.3 關于知識點遺忘及課后視頻回放的調查

線上教學是2020 年春季，而線下實踐是當年秋季，時間間隔近半年，學生可能會有部分遺忘，所以教學團隊調查了學生對知識點的遺忘情況。不出所料，學生回實習現場進行實際操作時，幾乎忘記了線上教學的內容。調查發現有426 名學生（占84.19%）存在知識點不同程度的遺忘。

知識的遺忘與課后是否復習相關，所以教學團隊也做了“是否視頻回放”的調查，調查發現僅有不到80%的學生通過回放進行了復習，超過20%的學生完全沒有復習，故而出現知識點的遺忘在所難免。

2.1.4 其他方面

最后，教學團隊做了“線上+線下混合教學需要改進內容”的調查。絕大部分學生強烈要求縮短線上授課與線下實踐的時間間隔，同時建議增加設備、增加實踐操作機會。學生的學習積極性在疫情期間受到了重大影響，特別是對于實踐教學而言，疫情使得學生實際操作滯后于理論學習近半年，很多的知識點被遺忘。而且受實習設備的限制，學生設計的作品不能完全被呈現，展現其實踐能力的機會被減少，工程實踐中訓練不足、實踐能力和創新能力結合不夠的問題凸顯。

2.2 異質性分析

對于機類專業而言，工程訓練是必修課程，而且設置了3 個學分；僅有部分非機類專業將其列為必修課程，且一般只有2 個學分。為進行異質性分析，教學團隊將機械、力學學院的專業歸入機類，其它專業歸入非機類。基于機類、非機類以及學生性別的自然分類，教學團隊做了進一步的研究。

研究采用李克特量表，對線上指導效果的評價，按滿意=4、較滿意=3、一般滿意=2、不滿意=1的標準賦分。而對于課后視頻回放調查、知識點遺忘調查的數據按二分變量進行處理，即課后有視頻回放=1、沒有視頻回放=0；知識點遺忘=1、沒有知識點遺忘=0。

2.2.1 按性別分組的差異性結果及分析

首先，進行了性別對調查內容的差異性分析，結果如表1 所示。

表1 性別對調查內容的差異性分析表

從表1 的Panel A 可以看出，總體而言，學生對線上教學內容對實踐指導意義的評價很高，均值達3.54。但男生對線上教學指導效果的評價在5%的顯著性水平下高于女生，意味著男生對于線上授課的理解程度相對更高，說明女生在實踐環節的教學中更傾向于接受傳統的面對面教學。現在越來越多的學院，如心理、藝傳、經管等學院已開始工程訓練的教學嘗試，而這些學院的學生中，女生比例相對增高。那么，在以后的教學實踐中，針對這些院系是否有必要重新分配線上、線下的教學時間？在線上教學中如何針對女生完善教學內容？這些問題值得以后的教學改革中做進一步的嘗試。

一般在大學本科的學習中，女生的學習主動性高于男生，表現在課后的復習環節中，女生更積極。而本教學環節中的課后復習表現為課后視頻回放。表1 的Panel B 顯示，高達83%的學生都未做課后復習，且男女生不存在顯著差異。同時，表1中Panele C 的結果顯示，男女生都存在相當高的知識點遺忘，比例高達84.19%，其中男生的遺忘率在1%的水平下顯著高于女生。事實上，學習是一個不斷復習、重復記憶的過程。但本環節以往的教學過程中，理論學完、馬上實踐，沒有復習的環節。此次調查首次暴露出了知識點高度遺忘問題，而且相當嚴重。因此，有必要在以后的教學中考慮將課后復習納入考核指標。

2.2.2 知識點遺忘與回放復習之間的關系分析

為了進一步驗證課后復習的重要性，教學團隊做了知識點遺忘與視頻回放復習之間的分析，結果如表2 所示。從表2 中可以看出，通過視頻回放方式進行了復習的學生，其知識點遺忘程度在1%的水平下顯著小于未回放復習的學生，說明復習的確非常重要。但令人遺憾的是，學生即便進行了視頻回放，但沒有監督和考核機制，學生對知識點的遺忘仍然非常大，說明回放時沒有目的性。故而在教學環節中應設置視頻回放學習的指導，以引導學生有意識地進行復習。

表2 回放視頻復習與知識點遺忘之間的差異性分析

2.2.3 按機類與否分組的差異性結果

研究將學生按機類和非機類進行了分類，分析了他們對調查內容的差異性問題。全部506 名學生中，機類（含機械和力學學院）學生共308 人，占全部人數的3/4。從表3 Panel A 可以看出，機類學生對知識的遺忘度居然在10%的顯著性水平下高于非機類學生，這與傳統認知存在較大偏差。一般認為，工程訓練課程是機類學生必修課，對機類學生非常重要，機類學生的重視程度應該更高、掌握程度也更高。但由于數控線切割實訓教學環節不是工程實訓的必修環節，部分機類學生對非必修環節的重視程度就不高。而相對而言，非機類學生的靈活度更高，對于線上學習的內容，非機類學生熱情和專注度更高，即使時間間隔拉長，其遺忘的概率也相對較小，這在藝傳專業的學生中表現得尤為突出。這就要求在教學設計中，應將此類新型加工方式盡可能列入到必修環節，讓學生足夠重視。

表3 機類非機類學生對調查內容的差異性分析

從表3 的Panel B 中教學團隊還發現一個現象，非機類學生課后視頻回放的占比高于機類學生，而且在10%的水平下顯著。說明非機類的學生對數控線切割實訓環節的重視程度的確更高。Panel C 的“線上教學授課內容滿意度”數據也顯示，非機類的同學滿意度高于非機類同學，且在10%的水平下顯著。說明，教學團隊所設計的課程內容更適合于非機類學生。因為實踐教學中，是讓學生先自行設計小作品，然后在數控線切割機床上實現。對于非機類的學生而言，這是一個新興的事物，學生的新鮮感很足、創新的意識強，所以積極性非常高，教學過程配合度很高；但機類學生可能已接觸過此類新型加工方式，興致及主動性就顯得不夠高。這同時也告訴教學團隊，盡管數控線切割實訓是非必修環節，但針對不同類型的學生應該在內容、考核等方面有所區別，以達到實訓的最終目的。

3 研究結論

通過此次問卷調查及分析，教學團隊發現：首先，學生對于數控線切割實訓線上授課內容給予了高度的肯定，以后可在此基礎上做一些調整。調整的重點是對線下實踐操作的指導和不同學院的個性化體現。

第二，盡量縮短線上、線下的時間間隔，并將線上學習及視頻回放復習納入到考核指標中。

第三，針對非機類學生，此套學習方案基本滿足。但對于機類學生，另需設計一套更適宜的教學內容及考核方式。

另外，由于數控線切割實訓的教學過程往往受到設備數少、實習時間短的影響[8-9]，所以要加大對線下操作實踐的投入，包括指導教師的配備和實習機床的添置。

4 策略及建議

4.1 建立混合教學模式的新體系

為適應后疫情時期實踐教學的新需要，應盡快建立起工程訓練的線上+線下教學新模式。包括線上教學內容的設計、全面考核體系的完善以及教學模塊的設立。

考慮到線下實際操作的復雜性，在線上教學內容中，除了必要的理論知識講解外，還要將數控機床的具體操作錄制成視頻材料，讓學生線上學習。同時要兼顧線上學習的效果問題，線上學習時長不宜過長，可以分成若干個小視頻。

另外，針對不同學院中男女生的特征設置不同的線上講解內容，特別是對于女生比例偏高的學院，更應注意到這點。課后復習環節也應按一定的權重納入到考核體系中。

4.2 重構機類學生的實踐教學體系

目前實施的學習方案對機類學生而言，存在嚴重的激勵不足，學生的主動性沒有充分調動起來。因此，建議首先將數控線切割實訓納入到機類學生工程實訓的必修環節，以產品創新為導向，加大挑戰性。并從指導教師、機床配置方面給予必要的支持，以使機類學生在實訓中得到真正的鍛煉和提升。

4.3 保持學生持續的學習興趣

對于實踐教學的組織者而言，要克服疫情的影響，想方設法、盡可能地縮短理論學習與實際操作之間的時間間隔。要讓學生保持持續的學習興趣，并最終在實際操作中得以體現。