翻轉課堂教學法在自動控制系統(tǒng)工程設計教學中的應用

李宗帥　費春國　王修巖

【摘要】針對傳統(tǒng)教學活動中存在的學生學習主觀能動性不強、創(chuàng)新性缺乏的問題，將翻轉課堂教學法應用于“自動控制系統(tǒng)工程設計”這門課程之中，本文以該門課程中電梯控制系統(tǒng)設計的教學過程為依據(jù)，對翻轉課堂教學法的實施進行了簡單的論述。實踐證明，翻轉課堂教學法在提高學生學習積極性、增強學生互動能力、提高學生創(chuàng)新性等方面，具有很大的優(yōu)勢。

【關鍵詞】翻轉課堂教學法 創(chuàng)新性 主觀能動性 實踐能力

【基金項目】中國民航大學院級優(yōu)質課程建設項目（205008030229）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）22-0225-02

一、引言

“自動控制系統(tǒng)工程設計”是自動控制類專業(yè)高年級學生的一門專業(yè)課，主要解決如何將理論知識應用于工程實踐中解決實際問題，學生應該掌握控制系統(tǒng)工程設計的步驟、流程，能夠獨立完成簡單自動控制系統(tǒng)的設計。從課程體系角度分析，該門課程在課程體系中所處的地位如圖1所示，通過圖1可以看出自動控制系統(tǒng)工程設計是控制理論與方法、執(zhí)行機構及其驅動技術、反饋檢測技術、計算機四個方面的綜合應用，除此以外還涉及工程管理、成本等其他因素。從控制系統(tǒng)工程設計需要解決的問題方面來考慮，主要涉及的問題如圖2所示，可見該門課程將會使學生體會到各專業(yè)課所學知識的有機結合和綜合應用的重要性。從以上分析可知，該門課程的很多基本知識學生在以前都是學習過的，關鍵在于綜合應用。翻轉課堂教學法的模式是：學習先行→課堂內化→評價反饋→研討總結，可見對于很多基礎理論知識都學習過的自動控制系統(tǒng)工程設計這門課程，翻轉課堂教學法正好適用。

二、翻轉課堂教學模式

隨著互聯(lián)網、計算機技術的發(fā)展以及網上各種教學資源的普及，翻轉課堂教學模式變得越來越具有可行性，圖3是翻轉課堂教學模式的過程，這種教學法在提高學生學習積極性、增強學生互動能力、提高學生創(chuàng)新性等方面，具有很大的優(yōu)勢。

三、翻轉課堂教學應用舉例

電梯控制系統(tǒng)設計是“自動控制系統(tǒng)工程設計”這門課程教材中的一個重要內容，在教學中本文作者借鑒了翻轉課堂的思想來對引導學生完成這部分內容的學習。

（一）基本知識講解

講解這部分內容時，不再進行非常詳細的講解，只是講解一些基本的概念，分析問題的思路等，主內容包括：電梯的結構、運行過程、電梯電力拖動系統(tǒng)的構成以及選擇依據(jù)、電梯電氣控制系統(tǒng)的構成以及控制器輸入輸出模塊的選擇依據(jù)等。

（二）布置電梯控制系統(tǒng)設計的作業(yè)

基本知識講解之后，布置電梯控制系統(tǒng)設計的作業(yè)，以組為單位來完成要求3-4人一組，每組不得超過4人，時間是1周，課下時間學生通過查找資料、同學交流、詢問教師等多種途徑，進行系統(tǒng)設計，同樣在此過程中將不熟的知識掌握。電梯控制系統(tǒng)設計的作業(yè)如下：

設計某電梯控制系統(tǒng)，假設已知：電梯有5層，額定載重1000kg，轎廂自重1200kg，曳引機的曳引比為1：1，需要電梯運行速度1m/s。提示如下：

硬件系統(tǒng)設計：

（1）采用何種計算機控制系統(tǒng)？（PLC、工控機、單片機、繼電接觸器系統(tǒng)）；

（2）電力拖動系統(tǒng)的選擇？（執(zhí)行機構以及曳引電動機的類型、功率、轉速、變頻器容量）；

（3）各種傳感器選擇以及數(shù)量需要？（限位、超重、平層等）；

（4）操作裝置以及位置顯示裝置？（呼梯按鈕、顯示等）；

（5）據(jù)此需要什么樣的處理器、輸入輸出模塊？數(shù)量？

（6）所需要的網絡形式是什么樣的？

（7）其他問題（例如供電）

軟件系統(tǒng)設計：

（1）主程序：軟件結構，流程圖。

（2）子程序，分多少程序塊。

（三）以分組上講臺講解的形式進行課堂研討交流

一周以后，以組為單位在課堂上進行講解，每組需要制作PPT，到講臺上進行講解，教師進行實時講評，班里面的同學也可以提問交流。實踐證明，這種方法能夠調動學生的積極性，對很大一部分同學起到了督促作用，課堂氣氛也比較活躍。當然該方法的缺點也是明顯的一般耗費的學時比較多，因此在實際教學中，一般只采用1-2次翻轉課堂的教學方法，都是針對重點且綜合性較強的內容實施。

四、實施過程中的鼓勵措施

不同學生的自制力以及學習主觀能動性是不同的，所以這種大作業(yè)的平時成績相對很高的，一般是3-4分/次，對于表現(xiàn)比較好的學生或者上講臺講解的學生都給予高分平時成績的獎勵。而且鼓勵學生大膽發(fā)言，鼓勵不同的意見，對學生不要批評，當學生講解錯誤時，要先肯定他講對的地方，然后指出其錯誤所在，這樣學生會感覺比較自信，也會易于接受。

五、總結

翻轉課堂教學方法與傳統(tǒng)的教學方法有很大的不同，它從很大程度上提高了學生學習的積極性，提高了學生主動學習的能力。翻轉課堂教學模式促使教師的角色發(fā)生了變化，從之前的知識傳遞者，變成了推動者、引導者，這對教師也提出了很大的考驗和新的要求。同時從學生角度分析，對學生的自學能力、自制能力也提出了更高的要求。

參考文獻：

[1]李海龍，鄧敏杰，梁存良.基于任務的翻轉課堂教學模式設計與應用[J].現(xiàn)代教育技術，2013（9）.

[2]朱宏潔，朱赟.翻轉課堂及其有效實施策略芻議[J].電化教育研究，2013（8）.

[3]趙興龍.翻轉課堂中知識內化過程及教學模式設計[J].現(xiàn)代遠程教育研究， 2014（2）.

[4]李嘉龍，張惠娟.翻轉課堂教學法在大學教學中的實踐與探索[C].高校電子電氣課程教學系列報告會論文集，2015.

作者簡介：

李宗帥，男，碩士，講師，主要從事自動化方面的教學研究工作。