课堂讨论与同伴学习在工程材料基础课程教学的应用及效果评价

2017-04-22孙巧艳王继平王红洁高义民

教育教学论坛 2017年17期

孙巧艳　王继平　王红洁　高义民

摘要：为了激发学生的学习兴趣，提高教学效果，在工程材料基础课程中采用课堂讨论和同伴学习的教学方式，并对不同教学方式的效果进行评价。课堂讨论使学生更能参与学习过程，增加其学习主动性。同伴教学由学生课前预习、观看教师上课视频、自学、同桌讨论结合等多种方式混合，也增加了学习的主动性，学习效果良好。

关键词：课堂讨论；同伴教学；效果评价；工程材料

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0175-03

一、引言

课堂教学是高等教育的关键环节，每一位学生在课堂上获得基础理论与专业知识。在校大学生至少有50%的有效学习时间是在课堂上度过的。课堂教学的质量、教学效果对高校人才培养起到关键的作用。根据上一轮教育部本科教育评估的结果来看，我国大学课堂教学状况更多的仍是“以教师为中心“，学生听讲情况不容乐观，师生互动不足，学生学习兴趣不浓[1]。教育学家指出教是手段，不是目的，学生学习才是目的。如何提高学生在课堂教学的主动性？只有尽可能地让学生参与到课堂教学中，其学习兴趣才能激发出来。在发挥学生学习主动性方面，课堂讨论和同伴学习已成为学生自主学习的典型教学方式。实践证明这两种教学方式具有良好的效果，得到了教师与学生的正面评价。

“工程材料基础”课程是西安交通大学材料科学与工程学院为本校机械、能动、航空航天、化工装备等专业开设材料基础课程，每年大约有1000名本科生学习该课程。工程材料基础课程有五十多年的历史，经过几代人的建设，目前“工程材料基础”是国家精品课程（2009）、国家精品资源共享课程（2013），同时也是拥有12位主讲教师的稳定的课程团队（课程组）。从2014年开始，课程主讲教师开始探索课堂教学方式的改革。经过2014—2015年连续两年在不同教师的班级开展教学方式的学习效果的对比研究。每学期在最后一次课进行了10分钟的测试，测试题针对我们采用的不同课堂教学模式的知识内容设计，题型为选择题。学生独立完成测试，不能看书或者笔记、不能讨论，主要检测学生掌握情况，測试卷不记名。统计学生答题正确率以及人数比例等，对课堂讨论型、同伴学习型等不同教学方式同传统教学的效果进行对比，为课堂教学模式选择与设计提供有益的参考依据。

二、课堂讨论教学及其在工程材料基础课程的应用与效果

讨论法教学历史悠久。两千多年前孔子与弟子的对于理想与志向的讨论打动了无数人，孔子对其弟子的理想和志向逐一评价，充分展现出讨论法的奥妙与魅力。课堂讨论是一种师生、生生互动性比较强的授课形式。持有不同观点的学生通过相互讨论、与教师的讨论，达到对知识的深度理解和融会贯通的目的，在这个过程中学生学习的主动性被充分激发和调动。课堂讨论被多数教师重视，文献[2]从心理学角度论述了课堂讨论的十大心理学原则，指出有效的课堂讨论应该具有生成性和探索性；文献[3-6]从课堂讨论的选题、组织以及讨论中的注意事项方面论述了如何组织好课堂讨论。这些研究成果也充分表明课堂讨论的重要性。随着近代工业的发展，对技术型人才的大量需求，大学采用班级制，集中授课，达到培养人才的高效率。班级制授课的优点有目共睹，但是其缺点是人数过多（比如大班授课），不容易采用讨论法授课。教师一般采用一人讲课全班听课的形式，在这种教学方式下如果教师不注意引导学生自主学习，导致学生积极性下降，学习效果不高。

一个人获得知识与经验的规律表明，在获得知识和经验过程中参与程度越高，印象越深刻，记忆时间越长。最高层次是亲自动手与参与，终生牢记。比如我们亲自参与的一些活动和经历，一生就不会忘记；其次是经历了艰辛的思考后豁然开朗而得到的知识和经验，也会难以忘记；再次就是别人告诉自己，除非特别有意义的事情，否则很可能转眼就忘记。“以教师为中心”教学就是教师在课堂上将知识点告诉学生，学生被动接受，有可能转身忘记。尽管课程时间与学生精力的限制，不可能每一个知识点都设计实验让学生动手实践，但是我们可以增加学生思考的途径从而加深其对所学知识的印象。

工程材料基础课程的碳钢是重要章节，其中Fe-Fe3C相图、碳钢的选择与应用等知识都是重点与难点。如何提高学生的学习效果呢？在本章学习结束后设计了课堂讨论，主要针对课堂上讲到的碳钢及其应用。选择低碳钢和高碳钢、中碳钢，对应的零件分别是汽车车身、手工锉刀，学生相对来讲比较熟悉。具体过程如下：教师通过PPT展示汽车车身的加工过程，其中重要的是经过冷冲压变形。教师强调冷变形是塑性变形过程，需要金属具有良好的塑性。主讲教师逐一讲解这几个零件的加工、使用性能要求，然后让学生选择材料。在课堂上使用了彩色A、B、C、D选项纸，学生选择自己认为正确的答案，教师很容易判断学生是否掌握了知识。对于选择了正确答案的学生，教师还可以让学生解释原因，加深学生的印象。如果学生选择答案错误，教师则重新讲解该知识点，让学生重新选择，直到学生理解为止。对于选择正确答案的学生，需要解释理由，这时出现的情况就是尽管答案选择正确，学生理解有问题，教师引导其他学生补充正确的理解，直到学生掌握和理解了相关知识点为止。

经过这样的课堂讨论，学生的学习效果到底如何呢？我们在最后一次课针对碳钢应用设计了2道题进行测试，并对比了两种教学方式的效果。对于不同教师，结果显示经过课堂讨论的班级学生对知识掌握情况显著好于未经过课堂讨论的班级，经过课堂讨论的班级的2道题回答正确的学生比例高出未经讨论的班级约38%，如图1（a）。对于相同教师，统计结果表明经过课堂讨论学生掌握情况显著改进，相对于未经过课堂讨论的班级，经过课堂讨论后学生对2道测试题回答正确的比例提高21%，如图1（b）所示。以上的研究结果表明课堂讨论这种学习方式增加学生在课堂的参与程度，都可以显著提高了学生的学习效果。

三、同伴教学在工程材料基础课程教学的应用及其效果

上世纪80年代风靡欧美的同伴互助学习（Peer Assistant learning，PAL）或者同伴教学（Peer Instruction，PI）有助于班级制课堂教学中学生学习的主动性，对于增强课堂师生互动、生生互动起到促进作用，因此受到教师的高度关注。哈佛大学著名教授Eric Mazur创立的同伴教学法（Peer Instruction，简称PI ）旨在引导学生自主探究、合作学习、强调学生的学习主动性，成为自主学习互动教学的典范[7，8]。“三人行，必有我师”即是同伴学习的映照。与课堂讨论不同的是同伴学习的生生互动较为活跃，同伴相互讨论，达到对问题的正确认识。同伴教学不仅提高了学生学习效果，也增加了学生之间的交流和合作，对学生的锻炼是多方面的。

国内已在大学物理、计算机基础课等课程采用了同伴教學方式，结果表明采用课堂应答系统的同伴教学可以激发学生学习主动性与兴趣，提高学习效果。同时也给出了同伴互助的教学与学习模式，提高了学生的学习效果[8-10]。已有的研究指出同伴学习作为一种有效的同学之间相互促进的自主学习方式，其对学生学习的促进作用是显而易见。可见，同伴学习对于教学质量的提高的正面作用得到了不同课程的肯定。

在工程材料基础课程教学中，同伴教学的实施过程为以下几个步骤：教师布置学习任务；学生课前学习；课堂测试；同伴讨论；理解掌握。本次同伴学习主讲教师选择难易适度的“低合金高强度钢“作为同伴学习的内容。我们提供了多种学习途径，可以通过观看事先录制好的教学视频，或者看书自学。课堂上教师根据知识点设置检测问题，学生当堂回答。对于回答错误较多的题目，教师让同桌学生相互讨论，组成学习互助组，再次选择，直到80%以上的学生回答正确，才可以进入下一个问题的测试与学习。作为对照组的传统教学，即是主讲教师在课堂上讲解知识点（不采用同伴教学这种方式）。在学期最后一次课，让学生回答事先设计5道题目，以检测学生的学习效果。主要检测学生对知识点掌握良好的情况（5道测试题回答正确4道及以上的学生人数与比例）。

2014、2015年的统计结果如图2所示，数据表明PI教学的学生学习效果好于传统教学。对于不同教师，PI教学的学生对知识点掌握良好的比例高出传统教学12%，如图2（a）所示。对于相同教师，PI教学的学生对知识点掌握良好的比例高出传统教学的14%。平均来讲，PI教学学生学习效果高于传统教学约10%。

四、结论

在工程材料基础课程教学中探索了课堂讨论、同伴教学等学生参与程度高的教学方式，并通过连续两届学生学习的效果检测和统计，对比了课堂讨论、同伴教学的对学生学习效果的影响。结果表明：课堂讨论和同伴教学都能提高学生学习效果，课堂讨论的效果更为显著。

参考文献：

[1]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012，33（8）：1-6.

[2]朱晓斌.课堂讨论十大心理学原则[J].吉林工程技术师范学院学报，2005，21（5）：14-17.

[3]王明莉.大学课堂讨论式教学法运用的策略研究[J].黑龙江高等教育研究，2011，211（11）：176-178.

[4]程顺有.实施启发式教学，培养学生创新能力[J].高等理科教育，2004，（3）：87-90.

[5]陈若愚，朱建飞，王国平.课堂讨论提高课堂教学效果的实践[J].化工高等教育，2007，（6）：32-35.

[6]高艳，郭方玲，陈丽.有效课堂讨论策略三题[J].当代教育科学，2011，（15）：16-19.

[7]左璜，黄甫全.国外同伴互助学习的研究进展与前瞻[J].国外教育研究，2010，（4）：53-60.

[8]王祖源，武贺兰，顾牧.以同伴教学法促进学生互动式学习[J].物理与工程，2013，23（2）：45-48.