控制工程基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂雙語教學(xué)改革實(shí)踐

李中凱+候昆峰+張慧琴

（中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

摘要：將雙語教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂模式引入“控制工程基礎(chǔ)”的教學(xué)過程，探討教學(xué)方法并分析實(shí)踐結(jié)果。雙語教學(xué)適合采用小班授課的方式，將英文原版教材、英文課件和英文微課作為主要資料；課堂研討與小組項(xiàng)目作業(yè)是翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐的重要形式。

關(guān)鍵詞：控制工程基礎(chǔ)；雙語教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0083-02

《控制工程基礎(chǔ)》是機(jī)械工程專業(yè)的主干課程，目的在于培養(yǎng)學(xué)生建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)動態(tài)性能分析的能力。它是機(jī)電專業(yè)的基礎(chǔ)課程，如果能夠良好地掌握課程中的英文詞匯和知識點(diǎn)的英文形式，必將有利于機(jī)電專業(yè)其他英文資料的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)課程的國際化對接。一些控制工程基礎(chǔ)的雙語教學(xué)改革被開展，例如：從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核形式三方面進(jìn)行了探索，提出了在理論教學(xué)中增加機(jī)械工程案例教學(xué)，在實(shí)踐教學(xué)中采用實(shí)物器件與軟件相結(jié)合的方式[1]。探索了雙語課程的師資水平、授課材料和教學(xué)方法等，分析了不同階段中英文授課和學(xué)生作業(yè)的中英文所占比例[2]。翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Class Mode，F(xiàn)CM）[3]是近年來在世界各國興起的一種教學(xué)模式，在翻轉(zhuǎn)課堂中，課堂時(shí)間主要由實(shí)驗(yàn)和課內(nèi)討論等活動所填充，而傳統(tǒng)的課堂講解則通過微課等形式在課外時(shí)間完成。把翻轉(zhuǎn)課堂模式引入控制工程基礎(chǔ)的雙語教學(xué)，教師進(jìn)行知識點(diǎn)概要講解，學(xué)生在課外根據(jù)微視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，課堂上教師與學(xué)生基于案例進(jìn)行討論和交流，開展翻轉(zhuǎn)課堂雙語教學(xué)實(shí)踐。

一、課程教學(xué)存在的問題

1.內(nèi)容抽象，部分知識點(diǎn)難以理解。控制工程基礎(chǔ)課程包含的內(nèi)容較多，包括系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)時(shí)間和頻率特性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)相對誤差分析和系統(tǒng)綜合與校正等，是一門綜合性和理論性很強(qiáng)的課程。一般開設(shè)于大三上學(xué)期，內(nèi)容包含很多較難理解的概念、數(shù)學(xué)公式、理論推導(dǎo)和復(fù)雜圖形等。學(xué)生如果對基本知識掌握不牢固，就會感到該課程學(xué)習(xí)困難。

2.教師單向傳授知識，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。由于學(xué)時(shí)短和教學(xué)任務(wù)緊湊，控制工程基礎(chǔ)課堂經(jīng)常采取講授教學(xué)模式。雖然教師授課和學(xué)生聽課是我國教育界普遍采用的教學(xué)模式，但是，這種單向的授課方式無法提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力，導(dǎo)致學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)問題的能力較弱；而教師嘗試改變教學(xué)模式，通常需要扎實(shí)的知識基礎(chǔ)和付出多倍的備課時(shí)間，投入較大。

3.專業(yè)課程的國際化對接能力弱。課程國際化是拓展學(xué)生國際視野的重要方式，但我國目前高校課程缺乏國際化。在全中文的專業(yè)課教學(xué)中，學(xué)生很少能夠了解專業(yè)學(xué)術(shù)英語，不能及時(shí)了解國外先進(jìn)的工程理念和前沿技術(shù)的發(fā)展，缺乏與國際的接軌；且某些高校的研究生招生考試中指定的控制工程基礎(chǔ)專業(yè)課教材為英文教材，全中文教學(xué)不利于學(xué)生的深造與個人發(fā)展。

二、課程教學(xué)改革的途徑

1.課程人數(shù)設(shè)置。上課人數(shù)對于翻轉(zhuǎn)課堂具有重要影響，翻轉(zhuǎn)課堂適合采用小班授課。采用層次型班級開課模式，即開設(shè)1—2個小班，每個小班人數(shù)限制在20—30人左右，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂雙語教學(xué)。另外，開設(shè)1—2個60—90人的班級，以中文教學(xué)為主，配合少量雙語教學(xué)。學(xué)生英語水平是英語授課一個關(guān)鍵要素，應(yīng)選拔英語水平較高的學(xué)生進(jìn)入小班授課，可以將雅思或大學(xué)英語四、六級等作為選拔標(biāo)準(zhǔn)。注意，分層次專業(yè)課授課僅是在雙語教學(xué)準(zhǔn)備不太充分的情況下，作為試點(diǎn)和過渡的一種形式。經(jīng)過幾輪授課，待雙語課程建設(shè)與教師隊(duì)伍建設(shè)完善之后，應(yīng)實(shí)施全面的翻轉(zhuǎn)課堂雙語教學(xué)，充分體現(xiàn)教育公平。

2.翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施形式。翻轉(zhuǎn)課堂包括課外和課堂兩個環(huán)節(jié)。在課外環(huán)節(jié)，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容抽取和總結(jié)出重要的知識點(diǎn)，依據(jù)知識點(diǎn)制作成微視頻和設(shè)計(jì)課前練習(xí)題，學(xué)生根據(jù)微視頻進(jìn)行獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)，并完成相應(yīng)的練習(xí)題。課堂環(huán)節(jié)主要包括教師講解、師生互動和學(xué)生小組合作。針對控制工程基礎(chǔ)，可在每章抽取3—5個核心知識點(diǎn)，教師通過實(shí)例、理論、應(yīng)用和啟發(fā)思考題等，把知識點(diǎn)講透，為學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。

3.雙語教學(xué)的教材選用與課件形式。實(shí)行雙語教學(xué)首先要選擇一本經(jīng)典的英文原版教材。英文原版教材信息量大且內(nèi)容繁多，而中文教材則相對簡練，為了充分發(fā)揮兩種教材各自的優(yōu)勢：（1）選用英文教材作為主講教材[4]，提煉英文教材中的知識點(diǎn)，配合英文多媒體課件，在課堂上進(jìn)行知識點(diǎn)的概要性講解和案例研討，學(xué)生必須在課外借助微視頻等資料進(jìn)行知識點(diǎn)的自主學(xué)習(xí)；（2）選用中文經(jīng)典教材作為參考書，且中英文教材的習(xí)題可配合使用；（3）多媒體課件采用全英文的制作方式，簡練展示關(guān)鍵的專業(yè)詞匯及相關(guān)定義。

4.控制工程基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)。控制工程基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括典型系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)、二階系統(tǒng)頻率響應(yīng)和控制系統(tǒng)校正。實(shí)驗(yàn)是理解控制原理的一種直觀形式，而軟件實(shí)驗(yàn)有助于課堂講授和學(xué)生上機(jī)操作仿真。通過Matlab軟件可以有效簡化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用Matlab可以使知識點(diǎn)生動形象地表示出來，有利于學(xué)生直觀清晰地理解和掌握抽象難懂的知識點(diǎn)。

三、教學(xué)實(shí)施效果的討論

1.課程網(wǎng)站平臺有助于推動翻轉(zhuǎn)課堂雙語教學(xué)的實(shí)施。課程網(wǎng)站可以劃分為用戶模塊、交流學(xué)習(xí)模塊、資源模塊、監(jiān)督模塊等，例如，在資源模塊中，學(xué)生可以找到教學(xué)微視頻、教學(xué)課件、課程習(xí)題、課程優(yōu)秀文章等資料。課程網(wǎng)站平臺是教學(xué)資源的存儲體，表現(xiàn)在學(xué)生可以通過電腦、智能手機(jī)等途徑獲取微視頻資源；課程網(wǎng)站中的留言板、學(xué)生問題和教師解答資源形成了一種知識庫，可以對后續(xù)年級的專業(yè)課學(xué)習(xí)提供良好的借鑒。

2.微視頻在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中直接影響學(xué)生課前學(xué)習(xí)的效率與積極性。教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容以及參考教材，抽煉和總結(jié)出每章節(jié)必須掌握的核心知識點(diǎn)與難點(diǎn)，對知識點(diǎn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整合簡化。需要講解的教學(xué)內(nèi)容可以采用公式、文字PPT，配合動畫或者視頻播放的形式，豐富微視頻的效果以避免視頻枯燥。每個微視頻包含1個知識點(diǎn)，時(shí)間大致在8—15分鐘左右。在微視頻授課中，對于某一個知識點(diǎn)盡可能從多角度講解，這樣有助于避免知識的單調(diào)性。例如，講解控制系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，教師除了講解通過理論計(jì)算來分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以外，也可以引入基于Matlab和LABVIEW的實(shí)驗(yàn)，這樣既擴(kuò)大了學(xué)生的知識面，也可以調(diào)動學(xué)生對探索未知知識的興趣。

3.翻轉(zhuǎn)課堂的專業(yè)課雙語教學(xué)要增加課堂研討和小組項(xiàng)目作業(yè)的環(huán)節(jié)。根據(jù)控制工程基礎(chǔ)內(nèi)容，設(shè)計(jì)典型案例，建立案例庫，使用生動、形象的案例調(diào)動學(xué)生課堂研討的積極性。要改變學(xué)生課堂參與和活躍度低的現(xiàn)狀，僅靠知識點(diǎn)提問是不夠的，必須通過一些實(shí)際控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)案例，來體現(xiàn)知識點(diǎn)在實(shí)際中被運(yùn)用的情況。另外，小組項(xiàng)目作業(yè)也是一個非常重要的環(huán)節(jié)，設(shè)置4—6人的小組，以章節(jié)為單位給每個小組設(shè)計(jì)不同的協(xié)作作業(yè)。小組成員在課后時(shí)間通過資料查找、討論分析，完成項(xiàng)目作業(yè)并形成PPT資料。各小組在課堂上進(jìn)行項(xiàng)目作業(yè)匯報(bào)，形成各小組之間相互學(xué)習(xí)和競爭的效果。教師要注意小組項(xiàng)目作業(yè)的合理的難度和工作量，并把個人完成情況反映到學(xué)生的平時(shí)成績中。

參考文獻(xiàn)：

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