研討式教學(xué)量化研究方法范文

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《量化歷史研究》2015年第1期

摘要：計算機(jī)輔助設(shè)計與制造，簡稱CAD/CAM，狹義上是一項使用計算機(jī)進(jìn)行零部件設(shè)計及機(jī)械加工的實用技術(shù)。作為一門專業(yè)課程，CAD/CAM課程也是機(jī)械電子及相關(guān)專業(yè)本科生的必修課和需要掌握的核心專業(yè)技能。文章基于CAD/CAM課程的教學(xué)實踐，嘗試在課程設(shè)計、實施等方面引入研討式教學(xué)方法，并探索使用微信群、課程主頁等新型信息交互工具進(jìn)行師生互動，激發(fā)學(xué)生興趣，拓展學(xué)習(xí)空間，使疑難問題得到實時解答。文章首次通過統(tǒng)計手段，較為詳細(xì)地記錄了師生互動的發(fā)言時間、關(guān)鍵詞、互動頻率，并進(jìn)行了量化分析，嘗試探索研討式教學(xué)中師生的互動規(guī)律以提高溝通和學(xué)習(xí)效率。同時，針對采用研討式教學(xué)的優(yōu)勢和存在的問題，文章也進(jìn)行了討論，以期對后續(xù)包括CAD/CAM課程在內(nèi)的機(jī)械電子類課程開展研討式教學(xué)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：研討式教學(xué)；量化評價；師生互動

一、概述

計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）是一門使用計算機(jī)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和加工工藝規(guī)劃的實用技術(shù)，在機(jī)械、電子、航空航天、輕工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍[1，2]。CAD/CAM課程作為一門機(jī)械及相關(guān)工程類專業(yè)本專科生的必修課，具有基礎(chǔ)理論內(nèi)容多、實踐性強(qiáng)、知識更新快、教學(xué)節(jié)奏快等特點[3-5]。傳統(tǒng)教學(xué)方法上，CAD/CAM課程采用信息單向傳遞的灌輸式授課方法，很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，學(xué)生難以在短時間內(nèi)熟悉并掌握CAD/CAM的核心理論和實際軟件操作技術(shù)，在CAD/CAM技術(shù)高速發(fā)展和相關(guān)軟件不斷更新?lián)Q代的情況下傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)明顯不適應(yīng)CAD/CAM課程的教學(xué)需求，因此研討式教學(xué)———一種作為旨在激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動力的課程形態(tài)，與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，將有機(jī)會協(xié)助解決上述問題。所謂研討式教學(xué)，是在教師的具體指導(dǎo)下充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我教育、自我提高來獲取知識和強(qiáng)化能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高的一種教學(xué)方法[6]。這種教學(xué)方法旨在通過教師的引導(dǎo)和同伴間相互學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生個體內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，從而促使學(xué)生盡快掌握相應(yīng)知識與技能。CAD/CAM課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)實際，一方面向?qū)W生傳授課本核心知識，減少認(rèn)知偏差，解決學(xué)生就有關(guān)知識產(chǎn)生的種種困惑，另一方面涉及學(xué)生上機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行幾何建模并進(jìn)行輔助數(shù)控編程。這種課程形式滿足課上課下學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師間多種形式的研討，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生實現(xiàn)主動參與、解決和掌握課程中的核心知識點和使用技能，體現(xiàn)了學(xué)生自行研究、主動認(rèn)知的教學(xué)方式的魅力，增加課堂教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，活躍課堂氣氛，同時保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，增加學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識、掌握專業(yè)技能的信心。從目前對研討式教學(xué)方法的研究方向看，還未有針對記錄師生的互動時間、討論內(nèi)容以及發(fā)言頻率的量化研究，本文借助統(tǒng)計工具，對師生的互動過程進(jìn)行了量化研究，以期尋找研討式教學(xué)中的師生互動規(guī)律，提高教學(xué)效率，同時還探討了對研討式教學(xué)的教學(xué)成果進(jìn)行量化評價的方法。本文的研究對象是北京化工大學(xué)某級機(jī)械制造及自動化專業(yè)6個班級共127位本科三年級學(xué)生，以開設(shè)的CAD/CAM課程為例，探討將研討式教學(xué)融入教學(xué)準(zhǔn)備和教學(xué)過程中，并對師生互動和教學(xué)效果進(jìn)行量化評價的方法。

二、教學(xué)準(zhǔn)備與教學(xué)實施

（一）課程準(zhǔn)備

在課程的準(zhǔn)備方面，除了既定教材選擇、制定教學(xué)計劃、了解學(xué)生學(xué)習(xí)背景等工作外，為了滿足研討式教學(xué)的實施，需要有針對性地進(jìn)行了以下兩方面的準(zhǔn)備工作：一是建設(shè)課程的專屬網(wǎng)站，提供課程學(xué)習(xí)需要的多媒體資源，方便學(xué)生獲取課程的各類學(xué)習(xí)資料；二是建立了課程專屬微信群，并制定微信群的行為規(guī)范；三是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力進(jìn)行小組劃分為后續(xù)的研討式教學(xué)做準(zhǔn)備。

（二）建立課程的專屬網(wǎng)站，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，助力預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)

研討式課程的重點是設(shè)置有探討意義的專業(yè)問題，引導(dǎo)學(xué)生討論并解決問題，也就是說至少有一半的課上時間是學(xué)生在研討。為了形成有效研討，首先確保參與同學(xué)對專業(yè)知識有一定的了解和掌握，就需要他們在上課之前完成相應(yīng)的預(yù)習(xí)任務(wù)。建立課程專屬網(wǎng)站，有利于學(xué)生利用碎片化時間，利用手機(jī)、平板電腦瀏覽課程內(nèi)容。具體的建立的情況如下：在課程網(wǎng)站的建設(shè)方面，以簡潔實用為原則，采用DreamweaverCC（Adobe公司）軟件，編寫了課程的專屬網(wǎng)站（圖1，網(wǎng)址：www.microfluidics.com.cn），網(wǎng)站的主要功能是隨著教學(xué)過程的進(jìn)展，共享課程的課件，供學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固知識，同時網(wǎng)站也提供了一些與課程知識相關(guān)的視頻、音頻以及案例資源。在具體實施過程中，網(wǎng)站和網(wǎng)頁的編制可以充分利用現(xiàn)有的一些功能簡單實用的設(shè)計軟件，網(wǎng)站的運行也可以通過各類服務(wù)商提供的有償或無償?shù)脑品?wù)器進(jìn)行托管，免去了服務(wù)器架設(shè)的繁瑣工作。根據(jù)教學(xué)反饋，課程網(wǎng)站的建設(shè)對于研討式教學(xué)的開展有以下三個優(yōu)點：1.課程資源的實時分享，學(xué)生不用課后找老師拷貝課件，教師也可以將其他多媒體資源及時分享；2.幫助教師發(fā)放和收集研討式教學(xué)過程中的問卷等信息；3.協(xié)助學(xué)生進(jìn)行CAD/CAM軟件的學(xué)習(xí)和操作，在課程中的軟件實踐操作環(huán)節(jié)，根據(jù)觀察，絕大部分學(xué)生在遇到操作困難的時候都會使用智能手機(jī)登錄課程網(wǎng)站查看相關(guān)操作教程，極大地提高了學(xué)習(xí)效率。學(xué)生通過課程網(wǎng)站可以及時幫助解決一些具有共性的實踐操作問題。

（三）建立課程的專屬微信群，拓展教師與學(xué)生的交流空間，激勵學(xué)生思考

工程專業(yè)的學(xué)生專業(yè)課程多，知識點密集，需要學(xué)生緊跟課程節(jié)奏，快速掌握知識。即使課程設(shè)置了固定的答疑時間，解答問題，但因受場地和時間的限定，只能令一小部分學(xué)生獲益。開辟學(xué)生微信群實際是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)答疑的不足。它不受空間和時間的局限，有任何問題都可以在群中，獲得解答。學(xué)生通過教師在教學(xué)PPT中分享的二維碼，掃碼加入課程學(xué)習(xí)微信群，教師提前告知本課程微信群的行為規(guī)范。考慮到CAD/CAM課程的特點，一方面鼓勵學(xué)生提問并解答其他同學(xué)的疑問，另一方面盡量避免學(xué)生做“伸手黨”，本課程的微信群主要制定了下列規(guī)則：1.學(xué)生加入需要改名為班級-姓名；2.課程微信群中只討論與課程相關(guān)的內(nèi)容，不討論其他內(nèi)容、不廣告信息；3.同學(xué)提問時，需給出自己對困惑問題的思考，詳細(xì)描述困惑的地方，不能只提問，坐等回答；4.允許教師參與微信群討論，掌握討論進(jìn)度，解答問題；5.規(guī)定了學(xué)生在微信群中的活躍度與部分出勤成績可以互認(rèn)。課程專屬網(wǎng)站和微信群的建立，為對師生溝通和教學(xué)效果的量化研究提供了基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計學(xué)軟件PASW以及數(shù)據(jù)可視化軟件Tableau對網(wǎng)站訪問情況和微信群發(fā)言的分析，可以采集各項數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析和可視化。

（四）建立課程的討論小組，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識，提升表達(dá)能力

研討式教學(xué)的教學(xué)成果評價，一般通過學(xué)生以團(tuán)隊為單位，合作分工解決某一具體問題的結(jié)果進(jìn)行評價。評價的量化方式為學(xué)期末通過學(xué)生團(tuán)隊組間互評的方式實現(xiàn)（圖2）。這種教學(xué)形式，需要學(xué)生經(jīng)過一次次的練習(xí)摸索，才能對這一模式有更深的體驗。因此，本課程在課程開始階段，現(xiàn)與學(xué)生協(xié)商完成團(tuán)隊小組的劃分，力圖將合作研討模式貫穿課程全程。具體分組做法如下：因本門課程的學(xué)習(xí)主體是大三學(xué)生，先綜合他們過往的學(xué)習(xí)成績大致劃分小組成員構(gòu)成，一位成績好的同學(xué)+三位成績中等同學(xué)+一位成績偏弱的同學(xué)，5位同學(xué)構(gòu)成一個小組，有25個小組。分組信息后，再考慮到同學(xué)的實際情況，如參加其他比賽、身體生病等因素，調(diào)整為5-8人一組，一共18個小組。課程設(shè)置了3次專業(yè)系列討論課，每次由不同的小組成員為發(fā)言人，上臺展示小組研究成果，下文將展示某一次小組討論情況。組員之間，依據(jù)分工、參與程度、完成情況和合作意識，匿名打分，并對自己的參與情況給出評價及相應(yīng)的解決策略。同時其他組也需要對每個組的展示給予評價。此部分內(nèi)容有20%的成績權(quán)重。

三、教學(xué)實施

（一）教學(xué)實施的具體步驟與反饋評價

本例中，CAD/CAM課程的開展分為理論知識傳授和上機(jī)操作實踐兩個部分，分別為24學(xué)時和16學(xué)時，8周的時間完成本課程所有的教學(xué)安排。具體安排為：第一周，教師講授知識為主，介紹研究方法。課程開始的第1-2周，教師首先通過PPT、視頻等方法初步介紹了CAD/CAM技術(shù)的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，使學(xué)生對課程內(nèi)容的涵蓋范圍有基本的了解，在課程平臺本節(jié)的學(xué)習(xí)問題，學(xué)生通過答題體現(xiàn)知識的掌握情況，有助于教師把握教學(xué)節(jié)奏。通過課程前期學(xué)習(xí)的階段檢測，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)特點，并研討內(nèi)容，讓學(xué)生有時間搜索相關(guān)資料，準(zhǔn)備小組討論。第3周開始，學(xué)生分小組（每組5-8人），實施研討。通過上節(jié)課程的反饋可知，學(xué)生已對CAD/CAM技術(shù)領(lǐng)域有了一定了解，研討任務(wù)是選擇各小組感興趣的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行5分鐘的講演展示。而其他組的同學(xué)則通過圖2展示的評議表，就創(chuàng)新性、內(nèi)容、視覺和聽覺效果等方面對此小組進(jìn)行評價。127位同學(xué)分為了18組，用3個學(xué)時完成了小組展示。從具體的操作上，每組學(xué)生展示過后，會留有1分鐘的問答時間，展示的小組與臺下學(xué)生進(jìn)行討論互動，隨后教師會對內(nèi)容、展示方式方法等進(jìn)行簡單點評。圖3展示了18個小組由同學(xué)互評給出的評分統(tǒng)計的量化情況，在該研討教學(xué)環(huán)節(jié)的總結(jié)中教師通過展示該圖，可以清晰地讓各組充分了解自己在創(chuàng)新性、內(nèi)容、聽視覺效果等方面的優(yōu)勢和不足。從實際教學(xué)效果看，該研討式教學(xué)過程的引入，一方面非常明顯地調(diào)動了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣對課程領(lǐng)域內(nèi)某項技術(shù)進(jìn)行深入的研究，親自體驗了研究的過程并通過上臺演講鍛煉了自己的能力，提升了自信；另一方面，學(xué)生在分組研究的過程中也鍛煉了團(tuán)隊合作能力，在小組互評過程中，不僅能促使學(xué)生對他人分享內(nèi)容仔細(xì)聆聽，也有助于通過觀察他人提高自己的研究和展示能力。在這一過程中，學(xué)生既要“研”又要“討”，這是研討式教學(xué)方法凸顯學(xué)生主體地位的重要表現(xiàn)，同時深化了知識傳授與能力培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。此外，教師也積極參與其中，及時跟進(jìn)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)有清晰且全面的把握，學(xué)生在掌握知識和運用方法上的優(yōu)點予以鼓勵和肯定，糾正或補(bǔ)充存在的缺陷和偏差，更加深化學(xué)生對學(xué)習(xí)方法的理解和感悟。更重要的是對于學(xué)生，他們不僅從同學(xué)那里學(xué)到了新知識，擴(kuò)充了自己的知識面，而且還鍛煉了自己的溝通能力、口頭表述能力，個人綜合素質(zhì)也得到提升。

（二）教學(xué)實施中，設(shè)置研討專題選擇與問題的延續(xù)性

本課程中，研討的話題及案例來源于兩方面，一是教學(xué)過程或者軟件操作實踐中涉及到的理論和軟件實踐操作方面問題；二是教師根據(jù)課程的重難點設(shè)計的話題和案例。由于課堂教學(xué)時間的限制，課堂教學(xué)時間外對教學(xué)內(nèi)容和軟件實踐操作的研討通過課程微信群完成。通過對微信群全部發(fā)言記錄中關(guān)鍵詞的量化分析，制成了圖4所展示的關(guān)鍵詞云圖，圖中文字的大小代表了該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率，可以看到研討的內(nèi)容主要集中在CAD/CAM軟件（MasterCAM）的使用方法以及課程的實驗報告、作業(yè)與考試等方面。圖5展示了微信群中同學(xué)與教師的發(fā)言時間和發(fā)言數(shù)量的量化統(tǒng)計，可以觀察到，在每周的上課時間前后，微信群里的研討達(dá)到了一個小高峰，同學(xué)們的發(fā)言和觀點交換積極，伴隨著周末的到來，討論逐漸減少，直到下一次上課又到來了一個新的討論高峰。圖5中，教師與學(xué)生發(fā)言的走勢基本相同但稍有滯后，微信研討中教師積極參與了話題的研討與疑難的解答過程，實際操作中不僅需要教師及時答疑解惑，還需教師實時引導(dǎo)研討的方向和內(nèi)容。本例的教學(xué)實踐中，課程結(jié)束后經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)生與教師的發(fā)言總量約為3：1。

四、關(guān)于研討式教學(xué)應(yīng)用于CAD/CAM課程的思考

本例中，在CAD/CAM課程的教學(xué)過程中嘗試融入了研討式教學(xué)的方法，事實證明采用研討式教學(xué)方法可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新能力。并對教學(xué)中的師生互動和教學(xué)效果進(jìn)行了量化評價。然而在實踐操作過程中還存在以下幾個需要改進(jìn)和思考的地方：一是研討式教學(xué)的研討效果的量化評價問題，在研討式教學(xué)過程中學(xué)生間以及學(xué)生和教師間就特定的問題進(jìn)行研討，由于討論方式開放，從目前的情況看還沒有找到能夠進(jìn)行有效量化評價的方法。比如，在小組討論的研討環(huán)節(jié)中，各小組的成績可以由其他組的同學(xué)評價給出，但是組內(nèi)成員間的貢獻(xiàn)則難以有效進(jìn)行評估。又如，在進(jìn)行微信群內(nèi)的研討過程中，如果簡單的以發(fā)言量評價學(xué)生的表現(xiàn)也是有失公允的。這些都需要后續(xù)的進(jìn)一步思考，以期能夠找到對研討式教學(xué)效果的量化評價方法。二是研討式教學(xué)帶來的教學(xué)時間延長，教師工作量大幅增加的問題。本例中，在CAD/CAM課程的研討式教學(xué)開展過程中，相比傳統(tǒng)的授課式教學(xué)模式，由于研討占用了大量時間，發(fā)現(xiàn)單位時間內(nèi)授課內(nèi)容有所減少，完成全部教學(xué)內(nèi)容所需要的授課時間大幅增加，所以不得不將很多的研討過程使用微信討論的方式完成。今后的實際教學(xué)安排中，如果采取研討式教學(xué)的方式，需要考慮增加相應(yīng)的課時量。此外，相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在研討式教學(xué)過程中，任課教師從課前討論工具和話題準(zhǔn)備、課中研討以及課后總結(jié)和整理等各方面工作量都大幅增加，采用研討式教學(xué)無疑對教師的工作時間和工作量提出了更高的要求。

五、結(jié)束語

本文以計算機(jī)輔助設(shè)計與制造課程為例，嘗試了將幾種研討式教學(xué)方法融入到CAD/CAM課程教學(xué)的實踐中，并通過課程網(wǎng)頁、微信群等信息互動交流工具的幫助對師生互動的時間、內(nèi)容、頻率，以及教學(xué)成果進(jìn)行了量化研究。量化研究的結(jié)果證明，研討式教學(xué)的引入可以極大的激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，化學(xué)生的被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)探究性思維方式。然而，在研討式教學(xué)的實踐過程中也發(fā)現(xiàn)了教學(xué)效果評價、教學(xué)時間延長等問題，亟待后續(xù)的持續(xù)研究和討論。

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作者：范一強(qiáng)；張懿奕；于源；張亞軍 單位：北京化工大學(xué)