自動(dòng)控制原理“翻轉(zhuǎn)課堂+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式研究與思考

吳云凱 周揚(yáng)

[摘? ? ? ? ? ?要]? 自動(dòng)控制原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課具有理論性強(qiáng)、概念抽象、分析方法多、理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密但結(jié)合難等特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，教學(xué)質(zhì)量差。將“翻轉(zhuǎn)課堂+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式引入自動(dòng)控制原理教學(xué)中，采取讓學(xué)生在課外時(shí)間完成針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，并且將設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)伺服控制系統(tǒng)作為項(xiàng)目目標(biāo)，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，課堂變?yōu)榻處煘閷W(xué)生解答學(xué)習(xí)過程中的問題和交流的場(chǎng)所。對(duì)課程的課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)以及課后總結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，同時(shí)針對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式的應(yīng)用提出建議。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 自動(dòng)控制原理;翻轉(zhuǎn)課堂;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）31-0146-02

自動(dòng)控制原理是我校電子信息學(xué)院重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)作為很多工科專業(yè)的重要支撐性課程，具有理論性強(qiáng)、概念抽象、分析方法多、與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密、理論和實(shí)踐聯(lián)系密切及結(jié)合難等特點(diǎn)。在授課過程中需要大量的數(shù)學(xué)分析和推導(dǎo)，繪制大量的曲線和定理證明，學(xué)生普遍存在聽不懂、做不會(huì)、學(xué)習(xí)興趣低等問題。與此同時(shí)，即使學(xué)生充分掌握了課程的所有知識(shí)點(diǎn)，又存在著與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合難的困擾，理論知識(shí)不能得到運(yùn)用，學(xué)生無法掌握知識(shí)點(diǎn)的真諦。目前，自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)模式主要是采用教師講授，學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)復(fù)習(xí)，組織課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法。

如果我們改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式運(yùn)用到自動(dòng)控制原理課程教學(xué)中，采取讓學(xué)生在課外時(shí)間完成針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，并且結(jié)合“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方式，讓學(xué)生帶著一定的目標(biāo)或任務(wù)去學(xué)習(xí)，課堂變?yōu)榻處熃o學(xué)生解答學(xué)習(xí)過程中問題和交流的場(chǎng)所[1，2]。這樣，學(xué)生可以在實(shí)踐中理解知識(shí)，結(jié)合目標(biāo)重點(diǎn)學(xué)習(xí)，在研究中升華理論，以探索完成項(xiàng)目來引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

目前我國(guó)大學(xué)采取“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的課程，多數(shù)為文科課程、公共基礎(chǔ)類課程，有部分院校創(chuàng)新運(yùn)用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式強(qiáng)化教學(xué)成效[3]。針對(duì)自動(dòng)控制原理授課中知識(shí)抽象、難以理解、學(xué)習(xí)興趣低、學(xué)習(xí)效果差等問題，本文以提高學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制原理課程學(xué)習(xí)主動(dòng)性為目標(biāo)，開展“翻轉(zhuǎn)課堂+任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式探索，將抽象難以理解的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)通過自主學(xué)習(xí)、項(xiàng)目引領(lǐng)、交流互動(dòng)和課后反饋等教學(xué)環(huán)節(jié)，研究分析自動(dòng)控制原理課程中“可翻轉(zhuǎn)”內(nèi)容和適于項(xiàng)目化的章節(jié)，順應(yīng)現(xiàn)代化多媒體教學(xué)，顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極探索，以完成項(xiàng)目為目標(biāo)，獲得理想的教學(xué)效果[4]。

一、“翻轉(zhuǎn)課堂+任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施

在理論知識(shí)講授的基礎(chǔ)上，自動(dòng)控制原理課程重在強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)以及優(yōu)化知識(shí)的掌握，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高，采用“理論+實(shí)踐”相結(jié)合的教學(xué)模式[5]。教學(xué)過程中將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式與“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”模式相融合，教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求對(duì)內(nèi)容整合重構(gòu)，錄制教學(xué)視頻，設(shè)計(jì)合理的課程項(xiàng)目，通過獨(dú)立學(xué)習(xí)、小組合作、教師輔導(dǎo)等環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)過程組織時(shí)，即課前、課中、課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施，具體內(nèi)容如下。

（一）課前教學(xué)環(huán)節(jié)

1.深入研究教學(xué)大綱，明確學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，制定有針對(duì)性的引領(lǐng)項(xiàng)目。本文的項(xiàng)目目標(biāo)設(shè)定為設(shè)計(jì)一種“直流電機(jī)伺服控制

系統(tǒng)”。

2.教師在分析研究的基礎(chǔ)上制作課件、教案，設(shè)置學(xué)習(xí)情景和任務(wù)、教學(xué)微視頻。教師可以自己錄制視頻文件，也可以廣泛采用其他高校的微課、慕課以及各類教學(xué)視頻，集各學(xué)校在授課中的長(zhǎng)處，更好地展示自動(dòng)控制原理理論的應(yīng)用場(chǎng)景。

設(shè)計(jì)一種直流電機(jī)伺服控制系統(tǒng)，要通過運(yùn)用自動(dòng)控制原理課程的相關(guān)知識(shí)環(huán)節(jié)解決該伺服電機(jī)的速度控制問題。在教學(xué)視頻準(zhǔn)備中，要將自動(dòng)控制原理課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)都進(jìn)行串連，并且逐一講解在該控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。一個(gè)直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)是由以下幾部分構(gòu)成的：被控制量是電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度、參考值為設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度所對(duì)應(yīng)的電壓、比較單元為差分放大器、控制單元為運(yùn)算放大器、校正單元為直流伺服電機(jī)、反饋形式為負(fù)反饋。那么在視頻準(zhǔn)備時(shí)，就要將控制對(duì)象、參考值、控制單元、校正、反饋這些知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)到伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中。

3.教師設(shè)置在線練習(xí)題，使用QQ、微信或一些專用的教學(xué)軟件上傳學(xué)習(xí)資料，學(xué)生在觀看完教學(xué)視頻后，可以獨(dú)立完成自測(cè)題目，考查對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。這樣，學(xué)生能夠及時(shí)確認(rèn)掌握度，發(fā)現(xiàn)疑難問題，便于在課堂上與同學(xué)、教師交流，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力。練習(xí)題的結(jié)果會(huì)及時(shí)反饋給教師，并以此為依據(jù)進(jìn)行有目的的備課，更好地服務(wù)于課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（二）課堂講解環(huán)節(jié)

課堂講解環(huán)節(jié)是“翻轉(zhuǎn)課堂”知識(shí)強(qiáng)化的關(guān)鍵，也是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況以及練習(xí)題反饋信息，在課前針對(duì)重點(diǎn)認(rèn)真?zhèn)湔n，課上提出項(xiàng)目目標(biāo)，并進(jìn)行仔細(xì)解讀，將直流電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的每一部分對(duì)應(yīng)于自動(dòng)控制原理的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)逐一提煉，詳細(xì)講解。

伺服電機(jī)控制系統(tǒng)由6個(gè)子任務(wù)功能模塊構(gòu)成，每個(gè)子任務(wù)功能模塊都對(duì)應(yīng)了自動(dòng)控制原理課程的知識(shí)點(diǎn)，整個(gè)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涵蓋了自動(dòng)控制原理課程幾乎全部重點(diǎn)內(nèi)容，自動(dòng)控制原理課程的知識(shí)點(diǎn)安排及對(duì)應(yīng)的解決子功能模塊問題的知識(shí)點(diǎn)如上圖所示，在課堂教學(xué)過程中，針對(duì)項(xiàng)目系統(tǒng)中每一個(gè)子任務(wù)所對(duì)應(yīng)教材章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。

（三）課后及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

學(xué)生在課上時(shí)間與授課教師充分交流后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將課堂上已經(jīng)整理設(shè)計(jì)好的項(xiàng)目思路進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，或者實(shí)物實(shí)現(xiàn);在實(shí)際操作的過程中遇到問題后，再次回到課本或者觀看教學(xué)視頻進(jìn)行深入理解和重新認(rèn)定，在此過程中，學(xué)生對(duì)課本的理論知識(shí)又有了一次更加深刻直觀的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在課程和項(xiàng)目完成后，將理論知識(shí)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程以及產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、心得體會(huì)等寫成報(bào)告，上交老師。

在課程結(jié)束后，學(xué)生和教師都要進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋。在交流溝通平臺(tái)中進(jìn)行留言或留帖，把形成的新觀點(diǎn)、操作中遇到的常見問題及解決方案、學(xué)生的學(xué)習(xí)心得與反思等進(jìn)行系統(tǒng)整理后上傳到在線教學(xué)平臺(tái)中共享。

二、總結(jié)與建議

自動(dòng)控制原理課程的“翻轉(zhuǎn)課堂+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式，可以幫助學(xué)生明確建立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，清晰自己的學(xué)習(xí)思路，培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力，是一種行之有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和課程參與度的方式。該模式不僅適用于自動(dòng)控制原理這門課程，也適用于各種實(shí)踐性和操作性較強(qiáng)的課程，然而，在這種教學(xué)模式在實(shí)施中需要注意以下三個(gè)問題：

1.并不是所有課程都適合采用，要根據(jù)課程性質(zhì)、課程間的銜接關(guān)系、學(xué)生的接受度和可承受度來確定是否采用。

2.必須明確同一門專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)不一定都適合此模式教學(xué)，教師要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3.在項(xiàng)目進(jìn)行中，最好對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，加強(qiáng)知識(shí)交流的同時(shí)提升團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘曉流，宋述強(qiáng)，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].開放教育研究，2013，19（1）：58-64.

[2]劉蕓，曾睿.翻轉(zhuǎn)課堂國(guó)內(nèi)外實(shí)踐分析研究[J].才智，2016（21）.

[3]閆璽璽，陳艷麗.“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)信息安全課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探討[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2019（3）.

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編輯 馬燕萍