基于“翻轉課堂”的電子控制綜合實訓課程的改革與探索

趙麗　田會峰　張寶芳

摘 要：隨著教育信息化的迅速發展，翻轉課堂已經成為一種新的教學模式。文章在分析電子控制綜合系統的特點的基礎上，提出了采用新型的翻轉課堂的教學模式進行探討。該模式變被動學習為主動學習，能夠調動學生積極性、提高學生興趣及團隊協作能力。實踐證明，通過翻轉課堂的教學模式，學生能夠完成整個系統設計，并取得了良好的效果。

關鍵詞：翻轉課堂；電子控制綜合實訓；積極性；團隊協作

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）08-0044-02

翻轉課堂的提法源于美國科羅拉多州林地公園的兩名化學老師納森·伯格曼和亞倫·薩姆斯，他們提出翻轉課堂的初衷是為了幫助遲到或者是耽誤課程的學生補課[1]。隨著兩位教師的開創性教學實踐，使得這種方法成為一種新的教學模式。在這種教學模式下，課堂內的寶貴時間，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，共同研究解決本地化或全球化的挑戰以及其他現實世界面臨的問題，從而獲得更深層次的理解。薩爾曼可汗也是翻轉課堂教學實踐的領軍人物。他創建的可汗學院就是以翻轉課堂的教學模式著稱。現如今，翻轉課堂已演變成為一種在整個北美甚至全世界廣為流傳的新型教學模式[2]。

一、“電子控制綜合實訓”課程的特點及問題

（一）特點

根據教學大綱，“電子控制綜合實訓”是電類專業課程體系與內容的教學改革產物，目的是利用已經學習的模擬電路、數字電路及單片機等知識完成設計與實現一個完整的系統，從而培養學生綜合運用知識的能力。這是最能開拓學生思維、培養學生自主學習與實踐能力的課程。

課程內容包括單片機的系統設計、信號的獲取及處理、傳感器及檢測電路、電源設計等，涉及到模擬電路、數字電路、單片機、信號與系統、檢測等多門課程。知識點比較零碎，而且工程應用性較強，跟理論課程相差比較大。

（二）問題

綜合實訓類課程屬于新興課程，不同于簡單的課內實驗，它是多門課程的有機結合。而在傳統模式下，實訓類課程僅限于學生在實驗室完成教師提供的課題，并沒有讓學生參與到課題的選取，也沒有開放對實驗器材的選取，學生只能每年固定完成幾個課題，導致學生積極性不高。從往年的學生的完成情況看，學生只是完成基本功能，并沒有創造性地提出新的功能或者想法。在實訓中，教師的功能還在于講授、演示，知識點永遠都是固定重復的，沒有了解學生想要掌握什么樣的知識，并沒有真正地融入實訓當中，對學生提出的問題也沒有真正地指導解決。

二、翻轉課堂在實訓中的應用研究方案

（一）可行性分析

“電子控制綜合實訓”是一門技術性強、應用性強的綜合實踐類課程，課程的性質決定了理論與實踐緊密結合，而傳統模式下產生的問題，不利于教學目標的實現，不利于培養學生的創新性，不利于培養學生的團隊合作精神。而翻轉課堂教學模式彌補了傳統課堂的不足，它把理論教學內容與具體的應用相融合，強調基于問題的學習和自主學習，強化團隊協作，這些特點適合以實踐操作為核心的實驗課程中使用[3]。

（二）整體方案設計

翻轉課堂是一種將傳統課堂中知識傳授和知識內化進行顛倒的混合學習模式。在翻轉課堂中，學生通過觀看教學視頻或者其他材料完成對新知識的學習，而且教學視頻或者其他材料可以反復學習；課堂上，教師與學生一起解決課前學習中遇到的問題，從而保證學生知識內化的順利實現。

在這種模式下，分為課上和課下兩種教學模式。在課下環境中，教師根據實訓的大綱及總體的設計方案將學習目標設計為不同模塊的子任務并制作開發相應的視頻資料和課件等。也可以將網絡上優秀的設計資源帶到課堂中。由學生根據自己的方案及需求結合學習資源自行學習知識，解決問題，完成系統各個模塊設計。課上主要是針對學生在解決方案的過程中遇到的問題集中解決，并對其掌握的知識情況進行綜合評價，確保設計順利完成。

（三）課下教學活動設計

課下教學活動的設計分為教師端和學生端兩部分。教師端主要是根據電子控制綜合實訓的項目把整個系統分為若干個模塊，制作相應的學習資料。這個環節對整個翻轉課堂具有重要意義。首先，教師要掌握學生的基本知識掌握情況，包括理論與實踐；相應的資料不僅要包含子模塊的設計，還要包括系統設計的流程，這是整個系統設計的關鍵所在。其次，學生根據學習資料解決實際問題，完成各個子模塊設計，進而構成整個的設計。所以，教師的學習資料要合理，符合學生的需求。學生端根據系統設計方案進行明確分工，在這里跟企業模式相結合，一般分為項目經理、軟件工程師、硬件工程師，實行項目經理負責制。在項目經理的帶領下，通過對基本資料的學習以及組員之間的相互交流，最終實現系統的完成，實現知識內化的過程。

（四）課上教學活動設計

課上教師主要完成答疑解惑、布置后續任務、檢測教學實施情況。教師通過小組課下教學活動的實施，在課堂對學生產生的問題進行交流，針對學生不能解決的問題通過分析原因，進行有針對性的處理。在此期間，通過學生匯報系統的完成情況，以及組內分工的不同、工作量的多少進行綜合考評。學生在課上主要是相互討論問題，確定解決方案并匯報工作進展。通過課上的深入互動，能夠調動學生積極性、培養學生團結協作能力。通過課上的問題，也能反饋出教學資料的不足，促進教師改進教學資料，提高自身對教學情況的掌握。

三、翻轉課堂教學模式具體實現

翻轉課堂在電子綜合實訓中的應用大致分為四個階段。

（一）課題準備階段

根據教學大綱制定詳細的教學任務，采用翻轉課堂的教學模式，以獨立的知識點為單位，整個知識體系按照系統設計的框架分為幾個子模塊。

電子系統設計模塊：電子系統的構成、構建、設計與實現；信號采集處理模塊：信號獲取、調理、數據采集、傳輸；系統可靠性設計：系統可靠性、抗干擾設計；常用傳感器模塊：紅外模塊、溫濕度模塊、GSM模塊、煙霧模塊、GPS模塊；系統調試模塊：系統調試流程。

通過課題組成員與教師溝通以及前期的知識儲備，確定相應的選題，示例如下：基于pcduino的視頻監控系統、智能無線溫控風扇、基于微信公眾平臺與Arduino的智能溫室系統、空中鼠標、智能垃圾桶、基于OpenCV和pcDunio的人臉識別系統、ICU遠程監護系統、家居設備智能集控等。

（二）建立課程教學資源

教師根據知識點制作PPT、教學視頻、微課等多種形式的教學資源。由于系統設計的多樣性，在教學資源中并不能包含所有的知識點，需要教師收集相關知識點的網絡資源，并將資源發布于在線教學平臺上。

（三）方案實施

實訓歷時4周，每周用兩天的時間進行師生交流并檢查實訓進度，對教學模式及教學資源提供反饋。根據反饋結果，在系統的功能性、可擴展性、可操作性等方面進行總結，確定進一步修正方案。

（四）總結及考核

考核作為實訓重要的一部分，具體包括最后的成果展示、小組答辯、實訓報告、課上課下的交流活躍度等。

四、實施效果

實施翻轉課堂教學模式后，整個實訓期間學生的態度都很積極，從設計方案到不停地修正方案一直到方案的實現，每組都達到了預期的效果。但是經過實踐的檢驗，雖然每組都獨立地完成了系統設計，設計效果上還是存在明顯的差距。在小組分配中，組員的個人學習能力及適用能力對設計有很大的影響。除此之外，課題的難易度也要從整體上宏觀把握。基于翻轉課堂的教學模式的實施還需要進一步調整。

本文在分析“電子控制綜合實訓”課程的基礎上，設計了基于翻轉課堂的教學模式，并運用于課程教學中。實踐證明這種模式能夠提高學生的學習效率、提高學生自主學習的積極性、發掘學生的潛力，適合“電子控制綜合實訓”課程。當然，在實施的過程中會遇到一些問題，因此需要我們不斷地進行修正。

參考文獻：

[1]郭文良，和學新.翻轉：背景、理念與特征.教育理論與實踐

[J].2015，（11）.

[2]陳怡，趙呈領.基于翻轉課堂模式的教學設計及應用研究

[J].現代教育技術.2014，（2）.

[3]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].現代教育技術2013，（9）.