試錯教學法在“木制品生產工藝學”課程教學中的應用

何正斌 伊松林 趙小矛 母 軍

(北京林業大學材料科學與技術學院，北京 100083)

高等教育在培育社會發展需要的人才方面發揮著重要作用。高等院校培養的學生不僅需要扎實的基礎和專業理論知識，還應具備較強的發現問題、分析問題和應用理論知識解決實際問題的能力。因此，學生如何學活理論知識，并利用所學理論知識解決實際問題是擺在高等院校教師面前急需解決的課題，也是我國從制造大國變為制造強國需要面對的問題[1]。“木制品生產工藝學”是家具等木制品生產過程中最為重要的專業課程之一，其綜合性強，不僅涉及到材料、機械和制造工藝，還涉及到很多揭示木制品生產規律的基本法則[2]，是木材科學與工程及家具設計與制造專業學生的必修課程。其教學目標是培養學生發現并解決木制品生產過程中的問題，以便為企業輸送生產管理的高級技術人才，進而降低企業木制品生產成本和能耗。

目前，很多學者對相關方向的教學改革進行了積極探索，取得了較好的成果[3-5]，但還存在學生注重理論知識學習，發現、分析、解決問題能力有待提高的情況。為了解決這些問題，筆者將試錯教學法應用到了“木制品生產工藝學”課程的教學過程中，不僅讓學生通過試錯加深了對一些概念和理論知識的理解，而且還通過試錯的過程啟發了學生的思考，提高了學生主動發現、分析和解決問題的能力，使學生更能適應行業發展的需求，為企業培養了更多急需的人才。

一、試錯教學法概述

試錯教學法是試錯教學法和啟發式教學的有機結合，能讓學生在學習過程中經歷“采用已有的意識在操作的過程中出錯—理論知識講解后通過反思糾錯—形成新的認識防錯”3個學習階段，進而啟發學生對所學知識的真正理解和掌握，并改變現有的認識，形成新的正確的認識。

試錯教學法是美國心理學家桑代克提出的著名教學理論，他認為個體的學習是一種漸進的、反復試誤的過程。試錯教學法是以“刺激反應聯結”和“試誤”理論為基礎提出的一種教學方法[6]，此方法在應用過程中，產生的錯誤可以作為一種“負面印象”反面“否定或修正”錯誤，以達到強化刺激、引起關注、積極探索和思考的目的。該方法符合人類對新鮮事物的認知過程和學習過程的心理特征[7]，其學習過程為“嘗試—錯誤—再嘗試”，具體實施過程為“試錯—知錯—改錯—防錯”。試錯教學法就是讓學生在體驗錯誤中提升自我學習能力[8]，學生的學習是一種試誤的過程，而教學則是對學生的行為不斷修正的過程。同時，試錯教學法屬于啟發式教學的一種基本方法，能夠讓學生通過試錯的方式，加深對基礎理論知識的理解，并能通過案例去養成發現問題、思考問題和解決問題的能力。失敗的教訓更能讓人記憶深刻，如果只向學生傳遞已有的經驗和方法，將會喪失所學內容的神秘感，降低學生對所學知識的好奇心和參與度，大大削弱學生的思考過程，而嘗試錯誤過程中可提高學生的注意力和參與度，以及對問題的思考過程，使學生對知識技能理解更加透徹、記憶更加深刻[9]。學生嘗試錯誤后，教師再采用啟發式教學法有利于培養學生主動去發現問題、分析問題和解決問題的能力，而在這個過程中，問題的解決是否完美、是否與正確答案一致都不重要，最重要的是讓學生主動參與、積極思考、反復反思啟發。

二、試錯教學法在“木制品生產工藝學”課程教學中的實施

試錯教學法通過學生在教師給出的案例中試錯，并根據錯誤給出解決方案，然后教師基于學生提出的解決方案對理論知識進行講解，實現學生對知識的全面掌握。

(一)學生在案例中試錯

在“木制品生產工藝學”課程每次理論知識講解之前，首先教師準備教學案例。教師以企業實際生產中遇到的問題為案例，并將所涉及到的理論知識融入到這些案例中，然后將其進行簡化，形成一些小的教學案例。其次，學生對案例進行操作實踐。學生利用現有的知識，按照教師的要求進行操作。最后，學生探討結果。教師讓學生將操作過程中的所有結果都做記錄，并讓學生共同討論、分析結果的差異和存在的問題。比如，“木制品生產工藝學”課程中“部件加工基準面”的選擇內容，將直接影響木制品的加工精度和加工質量。原則雖說相對簡單，但學生很難全面掌握并深刻理解部件加工基準面選擇的原則，此時教師可以在講解之前先用3個案例引出理論知識，讓學生真正體會、理解部件加工基準面的選擇原則。

案例1：從學生中隨機找出5位志愿者，給每位志愿者一根5.5m長的木條、一把小刀和一把卷尺，要求每位志愿者按照自己的想法從該木條上截取5根1m長的小木條，然后將5位志愿者得到的小木條長度尺寸進行測量比較，并對每位志愿者截取過程進行采訪。結果發現：①有些學生每次都用卷尺在給的木條上量取1m長的小木條，然后進行截取，得到的小木條尺寸差異小，但速度特別慢；②有些學生第一次用卷尺量取1根1m長的木條，然后以這根小木條為基準，在給的木條上截取剩余4根小木條，得到的小木條不僅尺寸差異小，且速度較快；③有些學生第一次在給的木條上量取1m的小木條，后期隨機采用得到的小木條去截取下一根小木條，結果得到的小木條尺寸差異大；④有些學生在桌的邊緣上固定一個靠尺，直接在桌的邊緣量出1m的距離，然后每次將木條一端與桌面上的線對齊，以靠尺為基準，找到1m位置線進行截取，結果不僅速度快而且長度差異小。

案例2：尋找另外5位志愿者，然后給每位志愿者一個圓弧的椅子靠背、一根鋸條、一把尺子和若干夾具，要求學生從椅子靠背的寬度方向截去2mm的加工余量，然后將5位志愿者加工后的部件尺寸進行測量比較，并對每位志愿者截取過程進行采訪。結果發現：①有的學生將部件的凹面向上，然后用夾具夾持在桌上，得到的尺寸與設計尺寸相差很大；②有的學生將凹面朝下放在桌上固定，得到的尺寸與設定值相差較小；③有的學生將平直的側面靠著左側靠尺上，然后進行夾緊，得到的尺寸與設定值相差最小。

案例3：尋找另外5位志愿者，給每位志愿者一個長度為400mm的方材部件、卷尺和鉆頭，要求5位志愿者在部件上離A端頭200mm和350mm處分別打兩個孔，用于以后裝配，然后將5位志愿者加工后的部件孔的位置進行測量比較，并對每位志愿者打孔過程進行采訪，結果發現，①有的學生采用A端為基準，量取200mm打第一個孔，然后量取150mm距離打第二個孔；②有的學生采用A端為基準，分別量取200mm和350mm，然后打2個孔；③有的學生分別以A端為基準量取200mm，打第一個孔，然后為了固定方便，以B端為基準，量取50mm距離打第二個孔。對比結果發現，第②種打孔方式得到的孔位分布與設計圖紙差異最小，其次是第①種，第③種打孔方式精度最差。

(二)學生在分析找錯基礎上給出解決方案

學生實踐完成后，在教師的引導下，所有學生要對演示的學生得到的結論進行分析比較，得出最優的方法。通過討論分析比較，學生認為案例1中的①②④都能得到尺寸差異小的小木條，③得到的木條尺寸差異大，會存在不合格產品。同時，學生通過分析，一致認為測量過程中必須用同一個標準，即同一個基準面的原則，測量并截取小木條，不能隨意選取，雖然①②④都能得到合格的產品，但速度不一樣，表明用靠尺的方式最快，其次是用小木條為基準，最慢是以卷尺測量。案例2中的5位志愿者采用同樣的原材料和工具，但得到的部件的尺寸與要求的設計尺寸相差較大，學生通過分析，一致認為在鋸切過程中應該以比較穩的面(如平面和凹面)去固定才能將部件夾持穩固，后期加工過程才能達到理想的精度。案例3，經過討論分析，學生得出結論，認為統一采用A端為標準加工出來的孔位與設計圖最相符。

(三)學生進一步深化理論知識的理解

學生通過不斷分析討論，結合參與實際操作的學生對其操作過程進行講解以及最后得到的部件加工精度和質量，找到解決方案，并得出最優的方法，但這些方法還需與理論知識結合起來，將表面現象凝練上升到理論高度，為學生的學習提供理論支撐。在這個過程中，教師要對理論知識進行講解，讓學生將剛才操作過程中的步驟與理論知識關聯，進一步理解完善理論知識。表1給出了基準面的選擇原則，以及學生所犯的錯誤和改進措施。

表1 試錯教學法在“木制品生產工藝學”課程“加工基準面選擇原則”教學中的實施情況

三、試錯教學法在“木制品生產工藝學”課程教學中實施的效果

在“木制品生產工藝學”課程教學過程中，學生通過“案例試錯—討論找錯—理論提升”幾個步驟的學習，使學習效果大大增強，具體表現如下。

(一)學生學習成績提高

教師采用試錯教學法開展教學活動，使學生經歷了反思糾錯的過程，不僅打破了學生對一些知識概念的已有認識，還得到了正確的概念。同時，通過討論找錯過程，學生對基本概念的理解更深刻，不僅在考試中基本概念的答對率大大提高，達到95%以上，還理解了理論知識的內涵，90%的學生在回答應用性較強的題目時能夠結合理論知識提出自己的想法，使得最后的問題答對率提高了26.67%。

(二)學生參與感增強，積極主動思考問題

在案例試錯過程中，當志愿者在講臺上示范時，臺下學生的好奇心被調動起來，不僅認真觀察，還積極思考每個細節問題。在這種氛圍下，玩手機、開小差、做其他事情的學生變少了，學生沉浸在學習思考中，學生的參與感和體驗感大大增強。通過案例實踐，為得到最終的正確結論，學生利用自己所學知識各抒己見，并在教師的引導下得出最優工藝。在這個過程中，學生互相影響、促進，90%以上的學生都參與進來、積極思考、表達自己的看法，提高了學生分析總結問題的能力。

(三)形成了學生為主、教師為輔的教學模式

基于案例的試錯、團隊的找錯、教師的引導、理論的提升過程，“木制品生產工藝學”課程教學形成了學生為主、教師為輔的教學模式，使該課程課堂教學變得更活躍，學生提問的次數增多，教師真正把課堂交給了學生，學生在案例中發現問題和解決問題的能力增強，動手實踐能力提高。另外，在“木制品生產工藝學”課程教學中，教師采用試錯教學法把枯燥的理論教學變成了學生參與為主的引導式教學，學生在學習理論知識的同時，將理論知識用于解決實際問題，使學習效果增強。該教學法可以用到其他課程教學中，具有較好的推廣價值。