工程教育学习风格分析及因材施教策略研究

肖琴 张永韡 张坚强 陈宓宓

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2021.11.028

摘  要： 在教学中尊重学习风格差异性，对贯彻执行因材施教原则及体现工程教育OBE理念具有重要作用。基于Felder-Silverman学习模型，对90名研究生的学习风格进行调查分析，获得受测试学生在信息的加工、感知、输入、理解四个维度上的学习行为偏好。针对学习风格差异提出相应教学方法、教学设计改进策略，以提高课程教学质量和学习成效。以研究生学位课程“最优控制”为例，设计了具体的教学改进策略，为探究个性化教学策略提供了支持。

关键词： 工程教育; 学习风格; 个性化教学; 面向产出教育

中图分类号：G642          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2021）11-100-04

Analysis of learning style and research on the personalized teaching

strategy for engineering education

Xiao Qin， Zhang Yongwei， Zhang Jianqiang， Chen Mimi

（（Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang， Jiangsu 212100， China）

Abstract： Respecting the differences in learning styles plays an important role in teaching students in accordance with their aptitude， and reflects the OBE philosophy of engineering education. Based on the Felder-Silverman Index of Learning Styles， the learning styles of 90 graduate students are investigated and analyzed， and the learning behavior preferences of the tested students are obtained in the four dimensions： knowledge processing， perception， input and understanding. On this basis， corresponding teaching strategies are proposed to improve the course quality and student learning efficiency. And take the "Optimal Control" course as an example to design a specific teaching improvement strategy， which provides support for exploring personalized teaching strategies.

Key words： engineering education; learning style; personalized teaching; outcome-based education

0 引言

現代教育心理学研究认为，学习风格是学习者在学习过程中表现出来的最基本的个性特征，对学习活动具有直接的调控作用[1]。近年来，研究者对学习风格进行了大量的研究，并提出了各具特色的学习风格模型。其中较为常用的学习风格模型包括Kolb[2]、VARK[3]、Felder-Silverman学习风格模型（FSLSM）[4]等。

基于学习风格模型，有研究者对学习风格与学习成绩之间的关系进行了研究。李丽匣等[5]基于Kolb学习风格模型，证实了学生的专业英语成绩与信息感知能力之间存在正相关关系。更多的研究关注学习风格与教学风格不匹配的现状：吴丽林等[6]研究理工科学生英语学习风格与教学策略的关系，揭示学生学习风格倾向与老师教学策略偏好有显著性差异;Toyama等[7]对比了学生学习风格与教师教学风格之间匹配与不匹配时产生的不同学习效应。

大量的研究表明[7-9]，当学习者的学习风格与课程教学策略相一致时，学习效果将得到提升。因此，有研究提出基于学习风格的个性化教学策略。韩颖[10]针对小学生语文学习风格特点研究差异化教学策略，为有针对性的差异化教学策略提供有力的支撑。熊宜勤[11]从学习风格理论出发讨论了因材施教的教学策略制定，但其缺乏具体的实践。张华亮[8]分析老人/成人高校管理专业学生学习风格及其成因，提出案例教学的因材施教教学设计思路与策略。李运福等[12]分析网络课程特点，通过分析网络课程与FSLSM在不同维度上的关联性，为网络课程中不同学习风格学习者提供个性化教学提供依据。

FSLSM是工科教学中最为常用的模型[13-14]。该模型考虑了工科教育中学生的特点，剔除了一部分工科教育中较少涉及的学习风格维度，并且可以对学习风格的强度进行量化分析。基于上述原因，本研究使用FSLSM对工科研究生的学习风格进行定量分析，并结合其相适应的教学风格给出具体的教学实施策略，为工科研究生专业教育提供参考。

1 Felder-Silverman学习风格模型

Felder和Silverman将学习风格定义为学习者在学习时获取和处理信息的不同模式、特性及偏爱的方法，于1988年初次发表了相应的学习风格模型，并与2002年进行了完善。目前Felder-Silverman学习风格模型包括四类学习风格，每一类风格包含互斥的两个维度：活跃型/沉思型、感官型/直觉型、视觉型/言语型、以及序列型/全局型。活跃型/沉思型学习风格代表学习者的信息加工行为特征，感悟型/直觉型代表学习者的感知思维特征，视觉型/言语型代表学习者的输入介质偏好，顺序型/全局型代表学习者的学习顺序倾向。模型中各类学习风格特质及特点的总结如表1所示。

2 学习风格统计

基于Felder-Silverman学习风格模型，使用ILS（Index of Learning Style）学习风格量表，对学生的学习风格进行了调查。本次共90名工科研究生参与了调查，根据反馈的89份有效问卷，其中活跃型/沉思型学习风格学生的分布如图1所示。

图1中，横坐标为学生编号，纵坐标为该学习风格下两个互斥维度的强度，学习风格强度最大值为11。图1中向上的条形代表倾向活跃的强度，向下的条形代表倾向沉思的强度。每一位学生在一个学习风格类别下，只能具有一种学习风格倾向，即偏向活跃或偏向沉思等（下同）。

在活跃型/沉思型学习风格中，具有活跃倾向的学生有43人，占比48.3%，平均强度3.70，总强度占比52.8%;具有沉思倾向的学生有46人，占比51.7%，平均强度3.09，总强度占比47.2%;可以看出，两个维度的学生比例基本持平，活跃型的学习者倾向性略强，学生总体轻微倾向于沉思型。

感悟型/直觉型学习风格学生的分布如图2所示。

在感悟型/直觉型学习风格中，具有感悟倾向的学生有82人，占比92.1%，平均强度4.32，总强度占比94.9%;具有直觉倾向的学生有7人，占比7.9%，平均强度2.71，总强度占比5.09%。可以看出，感悟倾向的学生占压到性优势。

视觉型/言語型学习风格学生的分布如图3所示。

在视觉型/言语型学习风格中，具有视觉倾向的学生有80人，占比89.9%，平均强度4.90，总强度占比95.4%;具有言语倾向的学生有9人，占比10.1%，平均强度2.11，总强度占比4.62%。可以看出，视觉倾向的学生占压到性优势，且比感悟型/直觉型学习风格的倾向性更强。

序列型/综合型学习风格学生的分布如图4所示。

序列型/综合型学习风格中，具有序列倾向的学生有63人，占比70.8%，平均强度3.92，总强度占比79.4%;具有综合倾向的学生有26人，占比29.2%，平均强度2.46，总强度占比20.6%。可以看出，序列型倾向的学生占优势。

3 学习风格分析及教学对策

与学习风格对应的四个维度的教学风格，其对应关系如表2所示[4]。信息处理学习风格维度对应于学生参与教学风格维度，可以看出，与积极型学习风格相适应的教学风格是学生主动参与式的，而与沉思型学习风格相适应的教学风格则是学生被动接收式的。对于感官型学习者而言，内容具体而实际的授课内容更易于接受;对直觉型学习者而言，抽象和概念性的授课内容更受欢迎。信息输入学习风格维度对应于材料呈现形式，内容理解维度对应于授课视角维度，其内容特质一一对应。

根据问卷统计结果可以看出，本次调研学生在信息处理维度呈现出较为均衡的学习行为特征，在教学手段的选择上应该改变传统的以讲授为主的方式，为学生创造更多积极参与学习的机会，通过互动及小组讨论等形式满足积极倾向学生的学习风格。对于沉思型学生，传统的教学手段已经适合其学习风格，无需刻意改变。此外，对于这两类学生，都需要在课堂中引导深入思考，大段不停歇的讲授对于两类学生都起不到良好的教学效果。

感官型学习风格的压倒性优势表明，具体的、经验性的教学材料在整体上更容易被接受，而过于理论与抽象的材料则不受欢迎。在教学过程中，需要明确给出各类情况的计算步骤，如结合实际情况给出案例分析的详细步骤，则能取得良好的教学效果。同时，对少数具有直觉倾向的学生，可以通过提供附加的理论性或概括性的材料，使其从抽象概念角度了解课程内容。同时在考核方式上应更加灵活，肯定创造性的解决方案。

视觉型学习风格的压倒性优势表明应注重演示，使用图表、动画等帮助学生理解，应尝试将口头讲授转化为视觉信号。在授课过程中，需要丰富多媒体手段的应用，最大限度地克制文字性质课件的使用。对于极少数的言语倾向的学生，可要求他们在小组进行讨论以强化学习效果。

序列型学习风格占一定优势，其基于传统的线性教学，按照知识点的顺序组织学习内容，少数具有较强全局倾向的学生可能并不适应，因此应注意对知识点进行宏观把控，建立概念之间的联系，可通过知识节点图或脑图帮助他们把握知识全貌，建立学习信心。

4 教学策略改进实例

下面以“最优控制”为例，进行基于学习风格的教学设计改进。“最优控制”是控制理论与科学下设研究生专业的必修学位课程。该课程具有较高的理论性，以往的授课模式采用较大的篇幅介绍理论，并通过有限的示例解释运用变分法及动态规划法求解最优控制问题的步骤，课后通过作业加强对所讲授内容的理解运用能力。总体而言，传统的教学风格可以概括为被动/抽象/言语/顺序类型，可以看出，这种教学风格与班级内学生总体上偏向感官（偏好具体）和视觉的学习风格有较大的差异，因此历年的教学效果并不理想。在考虑了本次授课班级学生的整体学习风格倾向后，做出如下几方面的调整。

⑴ 由于有近半数学生具有活跃的学习风格倾向，所以在课堂中加入了讨论环节，通过一些较为浅显和开放性的话题提升学生课堂参与度。同时，设置了在线讨论区，让讨论可以更深入，以调动学生的积极性。

⑵ 基于感官型学习风格占压倒性优势的情况，要求学生在课前进行预习，大幅压缩了理论授课的学时，在每个章节都设置了具体的案例，细致讲解问题求解的步骤，并对步骤进行了总结。

⑶ 针对视觉型学习风格呈主导的情况，可提供在线视频，同时在课件中加入更多图表和动画，并使用动画演示求解步骤。

⑷ 针对序列型学习风格略微占优的情况，教学组织仍以传统的方式为主，但是加入在线测验，题目以综合型问题为主，锻炼学生综合运用知识的能力。

改进之前与之后的教学组织中各个环节的占比如图5所示。

5 结束语

学习风格与教学风格的不匹配会降低教学效果及师生满意度，更严重的还可能会导致学生厌学，师生都对个人能力产生怀疑。基于本次问卷调查结果显示，控制理论方向的研究生在信息感知和信息输入维度上与传统的教学手段存在严重的失配，或许是过去教学效果不好的一部分原因。基于学生总体的学习风格倾向，给出了增加讨论，具体演示，视觉呈现等几个方面的改进措施，使得课程的教学风格可顾及到学生整体的偏好，以此改善教学效果和师生满意度。下一步的工作，可以考虑通过分析学习风格与学习者学习成果之间的联系，进一步落实因材施教策略，并一定程度上预测学习行为。

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