自動控制系統綜合實驗“翻轉課堂”教學初探

付興建+侯明+柏森

學校自動化專業自動控制系統綜合實驗是一門獨立實踐實驗課，其任務是使學生掌握自動化專業主要學科方向所需要的多種理論知識與技術，提高學生分析問題與解決問題的能力。探討翻轉課堂模式下自動控制系統綜合實驗教學方式方法，有助于學生自主學習與課堂內的探討與互動，能使學生更深刻的掌握及內化理論知識，展示翻轉課堂模式對自動控制系統綜合實驗課程教學的促進作用。

翻轉課堂綜合實驗實踐教學一、自動控制系統綜合實驗課程性質與定位

自動控制系統綜合實驗（以下簡稱“綜合實驗”），是我校自動化專業的一門綜合實驗課，是獨立實踐環節，兩周2學分。它作為自動化專業核心課程“自動控制原理”“運動控制系統”“電機與拖動”等控制工程理論教學的延續、深入。它的任務是使學生掌握自動化專業主要學科方向所需要的多種理論知識與技術，目的是綜合應用自動控制相關的基本原理與方法，解決自控類工程實際設計與應用問題，達到提高學生分析問題與解決問題的能力，提高應用綜合技能。

本實驗的先開課程有：模擬電子技術、數字電子技術、電機與拖動、單片微機控制技術、自動控制原理、計算機控制技術等，具備自動化專業的較高技術知識。所以，本實踐環節面向自動化專業三年級學生開設，為今后學習更加深入的理論與技術知識奠定基礎。

二、綜合實驗部分內容及要求

本綜合實驗針對課堂教學內容，綜合應用專業課程的基本原理與方法，來解決實際設計與應用問題。培養學生分析問題與解決問題的能力，并在獨立實驗過程中，學會查閱資料、設計、調試、分析、撰寫報告等，達到提高綜合能力培養的目的。主要實驗內容見上表1。

三、翻轉課堂在綜合實驗中的應用探討

自動控制系統綜合實驗課的“翻轉課堂”教學方式，以課下學習研究、實踐為主，課堂教學、師生交流為輔助。由指導教師講解框架性內容，必備的理論知識及技術方法；課程目標、課程要求。學生主要依據教材、教科書、電子資料等進行課下學習，并在專業實驗設備上進行實驗操作，驗證設備功能、控制方法。遇到疑難問題與教師師生交流，解除疑惑。最后撰寫實驗報告。具體步驟大概有以下幾步。

（1）根據綜合實驗教學大綱、課程目標，布置、分享學習任務。比如，綜合實驗課的教學目標之一是使學生掌握專業儀器儀表、執行機構、控制對象的原理及其應用方法、控制系統的構建方法、參數調整方法，使學生能夠運用相關知識對自動控制系統原理、結構、系統功能以及工程問題進行分析。則綜合實驗課的“翻轉課堂”課前學習，包括實驗指導書下發、設備使用說明、教學課件分享、案例視頻等?？梢园堰@些資料，以網絡的方式渠道，提供給學生。

（2）提前劃分學生學習小組?，F在自動控制系統綜合實驗課，一般都是以班級為單位進行的，每節課實驗，大約有30人左右。因此可以按照實驗課設備數量等實際情況，提前將學生分成相應的學習小組。在實驗教學課堂組織上，就依這些學習小組、根據該組學生課前自學、歸納急需解決的理論和實驗難題，組織課堂實驗學習。在學習小組教學活動中，實驗指導教師要緊緊把握實驗問題的核心和重點，運用網絡平臺在課前進行指導、補充。在課堂上指導學生分析問題，解決問題，對本節課的實驗內容進行分析、歸納、總結等。

（3）綜合實驗的“翻轉課堂”教學模式，應加強注重學生思維能力的培養?！胺D課堂”要達到的目的就是讓學生自己能夠發現問題、思考問題、解決問題。讓學生能夠消化吸收相關課程的理論知識。學生在“翻轉”中提出的問題，最好不偏離本次綜合實驗課的知識點。當然，教師在課堂外也要發揮引導作用，提出的問題要符合基礎課教材和教學目的的要求。教師要正確引導學生思考的方向，把握學生對問題的思考學習進程和效果，及時解答疑惑。在自動控制系統綜合實驗“翻轉課堂”教學過程中，要引導、指導學生加強對實驗過程中碰到問題的思考和分析，逐步鍛煉學生的思維能力。

（4）“翻轉課堂”教學模式，要配有相應的評價機制、方法，以鞏固綜合實驗教學效果?！胺D課堂”實驗教學模式，對于傳統教學過程中的教與學的環節進行了顛倒，加強了實驗課堂上及課堂外的師生互動、交流。運用網絡技術，“翻轉課堂”的實驗教學評價與傳統教學應該有所不同。對實驗教學的評價，要涵蓋對學生的評價和對教師的評價兩方面。兩者結合才能達到教學相長的目的。對學生的評價，不能只看實驗報告，要注重實驗過程的考核，對學生的評價，可以包括對實驗問題的理解、小組成員實驗過程中的表現、在課堂外學習中的表現、實驗成果表述和展示等。評價的人員最好包括實驗指導教師、課堂理論課教師等，將對學生的評價作為課程成績的重要參考。當然，對教師的評價，主要是評估其實驗教學的準備是否充分、實驗課堂組織是否有效、管理過程是否得當、教學手段是否有新意、實驗教學目標是否達成等方面。評價的人員主要是學生等。

四、結語

近些年來，翻轉課堂的教學模式逐漸被越來越多的教師、學生所接受。通過在實踐教學中引入“翻轉課堂”模式，不僅可以完善自動化專業自動控制綜合實驗等一些獨立實踐環節的教學資源。而且采用翻轉課堂理念進行教學方式方法的設計，強化了學生實踐能力的培養，能在有限的實驗課時內，促進教學目標的達成。

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資助項目：

1.北京信息科技大學2016年教改立項項目資助（項目號2016JGYB14，2016JGYB16）。

2.北京信息科技大學2016年研究生教育質量工程類項目（5111623304）。