基于混合式教學模式的自動控制技術課程改革

陳青華

近年來網絡技術的飛速發展和智能手機的普及，高等教育從內容到形式都面臨著巨大的機遇和變革，國家級精品課程和開放課程建設，就是網絡技術與高等教育相結合的產物。在線教育也隨著網絡覆蓋范圍的擴大受到前所未有的重視。基于移動互聯網絡環境的學習模式在該背景下應運而生，在一定程度上帶動教育的變革與創新。在高等教育教學中引入移動互聯網絡環境下的個性化學習模式，不僅可以培養學生的自主學習能力、互助協作能力，而且可以豐富教學手段、提高教與學的效果。《自動控制技術》課程是高校本，專科機電類，自動化類專業的重要基礎課之一，具有理論性強、內容多、難度大的特點。近幾年的教學實踐中發現以下突出問題：學生數學基礎薄弱，對課程中的微分方程、傳遞函數、拉普拉斯變換、頻域分析等內容理解困難；課程教學以理論教學為主，學生以“上課聽講”+“課下作業”的傳統模式學習，學習的興趣和積極性有待提高；自動控制技術雖然在各行各業都取得了廣泛應用，但教材中講授的仍然是經典理論。學生普遍反映內容枯燥，感受不到課程內容在現實生活、將來工作實踐中的具體應用。

一、混合式教學理論及要求

高職高專和應用型本科院校，以培養應用型人才為目標，教學方式方面從傳統的課堂教學向“工學結合”、項目化案例化、任務驅動等轉變，課堂組織也出現了反轉課堂等新的形式。隨著計算機和互聯網技術的進步，知識的載體多樣化，線上線下相結合的混合式教學模式廣受重視。具體來說，這種教學模式具有以下優點：①學生可以靈活安排學習時間，擺脫單一的課堂學習，利用手機等移動設備和移動互聯網絡，在圖書館，宿舍等獲取知識，提交作業，參與討論。②教學平臺上的重點內容可重復回放，便于多次觀看，有利于基礎薄弱的學生提高學習效果。③利用網絡學習平臺，可以進行在線答疑，小組討論等活動，有利于培養學生的創造性思維。

混合式教學要求教師的角色由單一的知識傳播者向學習活動的組織、引導、監管、評價者轉變。具體來說，混合式教學模式要求教師提升以下方面的能力。

1.教學資源處理，建設能力。對課程相關的圖像、視頻、音頻等資料進行收集、整理、壓縮、編輯等處理，要求教師能夠熟練應用圖形，視頻編輯軟件，以及利用Flash動畫做演示。《自動控制技術》課程中，學生往往對控制技術在現實中的應用認識模糊，教師可采用最新的短視頻來介紹，如先進的港口無人碼頭，現代化汽車組裝車間等。

2.教學環節設計能力。混合式教學需要教師將教學活動分成線上教學和課堂教學2部分。線上教學指的是利用網絡教學平臺，上傳相關的課件、視頻、圖片，收發各個章節的作業，并利用網絡平臺進行在線答疑，在線測試等功能。《自動控制技術》課程需要利用matlab軟件進行仿真計算，教師需要根據教學內容設計上機案例。利用matlab和SIMULINK實現時域、頻域的分析和計算。

3.課程整合和評價能力。近年來國家和省級精品課程建設廣受重視，許多課程的資源都可以在網上獲取。網絡上學習資源的豐富性和易獲取性為學生提供了多種學習途徑。學生通過網絡平臺的鏈接，可以獲得不同學校的課程資源，同一個知識點由不同老師來講解，顯然更有利于知識的理解。課程評價方面，由傳統的試卷評價向綜合評價過渡，即由分數單一評價轉變為學生的學習參與度，作業、實驗報告完成情況，小組討論參與情況等。

混合式教學模式本質上以學生為主體，教師是教學活動的主導者。其對學生的要求有以下幾個方面：①學生需要提高自我約束和自我控制能力。線上學習過程需要學生使用手機，電腦等設備登陸網絡進行學習活動，如果學生自制力不強的話，很容易在學習過程中被網絡上的游戲等所吸引，從而浪費時間，影響學習效果。②網絡安全意識。電腦網絡和手機網絡都存在病毒，網絡詐騙等行為，學生線上學習過程中，也需要提高網絡安全意識。③提高學習自主性。積極參與教學環節中的小組討論，獨立完成各種作業，杜絕抄襲。

二、課程改革的具體方法

1.需要教師收集和加工教學資源。將《自動控制技術》各章節的相關圖片，視頻資料分類處理，并上傳到網絡教學平臺。然后，教師根據人才培養方案，合理設計和規劃各章節的教學內容，課時計劃，作業內容，上機實踐等細節。教學活動中，教師設計的教學任務粒度適中，以相對獨立的知識點為單位。每一章都布置相關的書面作業，并有相關的上機練習。通過學習matlab軟件，使學生能夠掌握用工具軟件進行拉普拉斯變換、微分方程求解、時域響應曲線繪制、BODE圖繪制等基本技能。

2.教學過程中，通過網絡學習平臺布置預習任務，提示重點和難點，要求學生閱讀教材，并根據教師給出的知識點針對性的學習，記錄問題并做好討論和發言準備。課前學習在線上進行，學生完成自學后，可以進行在線自測，如果遇到問題，可以線上向教師提問以獲取幫助。課堂教學中，教師根據教學內容的安排，通過課堂提問、小組討論發言、案例分析等多種方式，檢驗學生課前線上學習的效果，并及時發現問題。教學過程中，教師要善于拋出問題，啟發學生思考并展開討論。課堂教學的后期，教師需要對重點知識進行梳理，并總結歸納。課程中注意布置開放型的課外學習任務，利用matlab編寫程序，探討不同參數對控制系統性能的影響。課外學習SIMULINK在時域分析，線性系統設計校正中的應用。

3.《自動控制技術》強調理論和實踐相結合，鼓勵學生課外完成一些與小制作。例如自動開關的窗簾、簡易機器人等。從前期建模開始，逐步分析小系統的穩定性、誤差和動態響應等，并利用工具軟件分析參數，以改善性能。

本文對《自動控制技術》課程的教學改革，加強了對學生平時學習情況和學習效果的考查，將平時考核的比重增大。學生總成績一線上成績（50%）+線下成績（50%）；線上學生成績=在線測試（20%）+課程作業（30%）+在線學習行為（30%）；線下學生成績=出勤（20%）+小組討論匯報成績（40%）+期末試卷成績（40%）。

三、結語

互聯網時代，特別是移動互聯網絡的普及和發展，學習者利用手機等終端設備進行學習行為已非常普遍。本文充分利用現代化的教學手段，改進《自動控制技術》課程的講授模式和方法，包括過程和內容，目的是為學習者提供更好的學習條件。在教學過程中，注重老師和學生之間角色的轉變。通過線上預習學習、任務分解、提出問題，線下講授、分組討論、等多種形式有機結合，使學生積極參與到學習過程中。采用過程化、多元化的考評方式，把考評比重放在平時，以提高學生的參與性和主動性。