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基于学习风格的传热学课程教学策略论文

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2024-04-13 13:38:54    来源:    作者:hemenglin

摘要:文章首先介绍了传热学课程,然后对赤峰学院建筑环境与能源应用工程专业 2018—2021 级 116 位学 生进行量表填写调查,剖析了学生的学习风格

  摘要:文章首先介绍了传热学课程,然后对赤峰学院建筑环境与能源应用工程专业 2018—2021 级 116 位学 生进行量表填写调查,剖析了学生的学习风格,最后提出了基于学习风格的传热学课程教学策略。

  关键词:传热学课程教学;学习风格;建筑环境与能源应用工程专业

  现今的大学课堂多为班级授课,故为了更好地传 授知识, 教师必须要掌握整个班级的学习风格倾向。 学习风格指学习者在心理、社会、生理特征等基础之 上形成的具有独立性、稳定性、差异性的持久性偏好, 是实现个性化学习的重要前提,在教和学过程中具有 重要的指导作用[1] 。威林尼姆等[2]认为,学习风格理论 可能对教学有重要的影响,因为学生的成就将是教学 和学生风格相互作用的产物 。 比苏迪等[3]基于 FSLSM 模型对网络课程展开设计研究,结果表明,针对特定 课程风格进行合理设计后,能够提高具有特定学习风 格学生的学习效果 。富山等[4]研究了学习风格与教学 风格的匹配对英语课堂教学效果的影响 , 结果指明, 学习风格与教学风格一致时,学习效果显著。刘涛等[5] 对朝鲜来华留学生的汉语学习风格倾向做了问卷调 查,研究了学生成绩和学习风格的关系。唐成晨等[6]对 物理学课程 MOOC 学习者的学习风格做了研究,发现 学习风格与学习资料的组织形式一致性呈正相关,影 响着学习者的学习成效。可见,尊重学生学习风格的差 异性,选择适合学生学习风格的教学策略,不仅可以 提升学生的学习积极性,还可以提高课程教学质量。

  传热学课程的特点是逻辑思维强 、公式概念多、 数理基础宽、实践应用广[7],导致学生在理解上存在难 度,尤其是学生的学习风格差异化较为明显,对此,教 师需要掌握学生的学习风格,结合传热学课程的知识 点,选择合理的教学策略,最终达成工程专业评估(认 证)标准中的毕业要求。同时,应以学生学习风格为核 心,选择针对性、个性化、差异式的教学策略,锤炼教 学技能,以提升学生学习效果,为学生树立终身学习 的意识奠基。

  一、传热学课程介绍

  传热学课程是现今高校建筑环境与能源应用工程 、热能与动力工程等相关专业的专业基础课程[8]。 该课程能够为后续供热工程、热泵技术、建筑环境测 试技术等课程教学提供前期的基础性支撑 。 同时,对 于考研学生而言,现今大部分院校也将传热学作为研 究生初试的专业课程进行考核,且在注册暖通工程师 的考试中,传热学也是必考内容,由此可见传热学课 程在学科课程体系中占据着重要地位。

  传热学课程是理论性和实践性极强的课程,学生 需要有坚实的微积分、物理学(热学)、流体力学、工程 热力学等课程的理论基础知识,还需要有较好的解决 复杂工程问题的能力 。传热学课程主要内容可分为五 大模块:导热、对流、辐射、传质、换热器 。其知识体系 树状图如图 1 所示。

  二、学习风格剖析

  菲尔德-西尔弗曼量表于 1997 年被开发出来,用 于推测学习者的学习风格 。它是一种以问卷调查的方 式来预测填写者学习风格的量表 。该量表共有 44 道 题目,每题有 a、b 两个选项,并分为 4 组 8 个维度[9]。 为了对学习风格进行深度剖析,笔者拟对赤峰学院建 筑环境与能源应用工程专业(以下简称“ 建环专业”) 2018—2021 级 116 位学生进行量表填写调查。量表分 为两个部分,第一部分为个人信息,第二部分为 4 组 8 种维度的 44 道题目及其选项 。笔者共发出 116 份量 表,收回 116 份,参与率为 100% 。 由于其中一份问卷 选项填写进行了双选,将其剔除掉,剩余总计 115 份, 有效率为 99.14%。

  笔者经过梳理分析,制作了如图 2、图 3、图 4、图 5 所示的 2018—2021 级学生学习风格分布图 。在图 2、图 3、图 4、图 5 中,横坐标是学生编号,纵坐标是学 习风格倾向的强度数值 。其中,a 向上为正值,b 向下 为负值 。学习风格活跃型(感悟型、视觉型、序列型)为11、9、7、5 四个数值,平衡型为 3、1、-1、-3 四个数值, 沉思型(直觉型、言语型、综合型)为-5、-7、-9、-11 四 个数值。

  通过分析 2018 级学生学习风格可知,活跃型占 比 11.5%,平衡型占比 73.1%,沉思型占比 15.4%;感悟型占比 30.8% , 平衡型占比 65.4% , 直觉型占比 3.8%;序列型占比 15.4%,平衡型占比 76.9%,综合型 占比 7.7% 。此三种学习风格分布相近,平衡型占比过 半 。而视觉型占比 57.7%,平衡型占比 42.3%,言语型 占比为 0.视觉倾向占比过半且呈现出压倒性趋势。

  通过分析 2019 级学生学习风格可知 , 活跃型占 比 19.4%,平衡型占比 58.0%,沉思型占比 22.6%;感 悟型占比 25.8% , 平衡型占比 67.7% , 直觉型占比 6.5%;视觉型占比 38.7%,平衡型占比 54.8%,言语型 占比 6.5%;序列型占比 19.4%,平衡型占比 70.9%,综 合型占比 9.7% 。此四种学习风格分布相近,平衡型占 比过半,较为均衡。特别需要关注的是,有一位学生为 绝对的直觉型,有一位学生为绝对的视觉型。

  通过分析 2020 级学生学习风格可知 , 活跃型占 比 20.7%,平衡型占比 65.5%,沉思型占比 13.8%;序 列型占比 24.1% , 平衡型占比 69.0% , 综合型占比 6.9% 。此两种学习风格分布相近,平衡型占比过半, 较为均衡 。感悟型和平衡型占比均为 48.3%,直觉型 占 比 3.4% ; 而 视 觉 型 占 比 55.2% , 平 衡 型 占 比 44.8%,言语型占比 0.视觉倾向占比过半,其中有两 位学生为绝对的视觉型。

  通过分析 2021 级学生学习风格可知,平衡型占 比 62.1%,活跃型或序列型占比 27.6%,沉思型或综合 型占比 10.3% 。此两种学习风格分布一样,平衡型占 比过半,较为均衡 。感悟型占比 41.4% ,平衡型占比 58.6%,直觉型占比 0;视觉型占比 51.7%,平衡型占比 41.4%,言语型占比 6.9%,感悟型和视觉倾向呈压倒 性趋势 。特别需要关注的是,有一位学生为绝对的活 跃型,有一位学生为绝对的序列型,有两位学生为绝 对的视觉型。

  对 2018—2021 级学生学习风格倾向具体人数和 占比进行统计,可以发现,活跃型沉思型、感悟型直觉 型和序列型综合型中,平衡型占比过半,较倾向于活 跃型、感悟型和序列型。视觉型言语型中,视觉型占比 50.4%,平衡型占比 46.1%,二者一共占了 96.5%,视觉 倾向呈现出绝对的大趋势。

  三、基于学习风格的传热学课程教学策略

  没有一种教学策略适用于所有学生,合理的教学 策略一定是根据学生学习风格、教学内容、教学目标 进行多元化教学。高校工程专业评估(认证)标准明确 指出了毕业要求达成的 12 项内容 , 而传热学课程主要完成工程知识、问题分析和研究三项内容,具体如 表 1、表 2、表 3、表 4 所示 。 以工程专业评估(认证)标 准为教学目标,以升学考试内容、注册公共设备工程 师和企业设计师必备基础为学生需求,传热学课程教 师要系统性地动态调整教学环境 , 使之适应教学内 容,完成学习风格、传热学知识点分割和教学策略三 者的匹配,最终达成教学目标。

  (一)信息加工

  活跃型学生偏向于积极讨论、热衷交流、团队协 作性强,沉思型学生表现为三思后行、偏向自学、固定 搭配,平衡型学生则无明显特性。基于此,教师可将知 识点分为两个层次:一是教材概念性、基础性知识点, 二是以大作业为主展开的综合运用。翻转课堂教学策 略是以团队形式讲解大作业,以促进学生批判性思维 的培养,教师转变为学生自主学习的推动者、引导者, 以帮助学生培养个人沟通能力、团队精神和解决工程 实际问题的能力 。对于偏向于自学的沉思型学生而 言,他们更适合教师一对一指导,加之其与其他学生 的组合也比较固定,故教师可以将科研内容适当放手 给他们做,以此激发他们的学习热情,如表 1 所示。

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  (二)信息感知

  感悟型学生表现为学习事实、不喜欢复杂、有耐 心、现实谨慎,直觉型学生表现为较擅长新概念和抽 象理论、喜欢创新、粗心、不喜重复,平衡型学生则无 明显特性 。直觉型学生较少,故教学可以大学生创新 实践学科竞赛教学策略为主[10]。对此,教师可实施头脑 风暴,这是一种非结构化的教学策略,即学生对某个 主题进行讨论,主要阐述自己的理解和观点,以获得 意想不到的效果 。对于感悟型和平衡型的学生,可采 用启发式案例教学、传统考试、课后作业和方案设计 等策略,如表 2 所示。

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  (三)信息输入

  视觉型学生对视频、图片 、概念图等较为敏感, 言语型学生较为喜欢书面、口头、文字、音频等,平衡 型学生则无明显特性 。信息化背景下,MOOC 教学发 展迅速,利用零碎时间自由化自主学习值得倡导,但 是这种教学模式下课程内容高度凝练 , 缺乏实践环 节,就需要教师线下补充实践教学内容,如软件的演示、图像的观察[11]。对于少量言语型的学生,他们更适 合看书面文字类的知识,对此,利用文献分析、科技 资讯、前沿的教学策略是较为适合的方式,可激发他 们对传热学课程内容的学习兴趣,如表 3 所示。

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  (四)内容理解

  序列型学生喜欢按部就班的逻辑顺序学习,思维 固定;综合型学生喜欢从整体出发看问题,思维发散; 平衡型学生则无明显特性。2022 全国两会上,“双碳转 型”和绿色发展的话题依然热度不减,能源的减排受 到高度关注,而换热器的运用在化石能源的热能转化 上占有很大比重,换热器的设计和校验是最基本的传 热学模块知识[12] 。 以换热器的设计及优化设计教学策 略, 序列型学生可以按换热器设计的顺序常规设计, 综合型学生对设计出的换热器进行校验,平衡型学生 可以对设计和校验好的换热器进行优化,如此同一个 题目分配给不同学习风格的学生 , 能实现生生互动, 促进学生学习, 强化学生自主学习和终身学习的意 识,如表 4 所示。

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  基于学生学习风格、教学内容、教学目标多元一 体,动态调整教学策略,不仅可弥补传统教学模式的 不足,而且能够调动学生的学习积极性,更好地活跃 课堂气氛,使学生用愉悦的心情学习新知识,提高学生学习效率,并达到学以致用的目的,让学生在学校 的学习生活和以后的工作中, 都能有独立的思考能 力、敏捷的观察力,以及不断探索新知识的精神。

  四、结语

  本文阐述了传热学课程的重要地位 , 以导热、对 流、辐射、传质、换热器五个模块为基础划分了传热学 课程的知识体系树状图。同时,基于菲尔德-西尔弗曼 学习风格量表 , 调研了建环专业 2018—2021 级 116 名学生,发现活跃型沉思型、感悟型直觉型和序列型 综合型中,平衡型占比过半,学生较倾向于活跃型、感 悟型和序列型;视觉型言语型中,视觉型、平衡型一共 占了 96.5%;在感悟型直觉型中,感悟型占比压倒直觉 型,呈现约十倍量级,直觉型上区分较为明显 。此外, 还系统地设计了基于学生学习风格、教学内容、教学 目标的多元化教学策略的匹配关系,这样不仅有利于 加强学生对专业基础知识的掌握、情感的培养,促进 教学相长 , 而且有益于教师能力和课堂效果提升,为 教师打造精品课程做铺垫,从而有助于进一步提高人 才培养效果。


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