PBL與翻轉課堂在集散控制系統課程中的應用

【摘要】本文是將PBL（Problem-Based Learning）與翻轉課堂相結合的教學方法用于集散控制系統課程學習。課程需采用問題導向法，由任課教師提出適當的情境教學問題，學生在問題引導下自主學習，通過分組探討互動提高學生積極性，增強課堂自主靈活性。整個教學過程有助于學生最大程度的融入課堂，提升課程學習內容直觀性，做到以學生為中心。該教學方法有助于學生在認識與探究的過程中培養自主學習能力、提高知識綜合運用能力。

【關鍵詞】PBL翻轉課堂集散控制系統

0引言

隨著信息在控制理論技術領域的飛速發展，集散控制系統逐漸成為工業生產過程控制領域中不可或缺的控制技術[1]。集散控制系統課程的特點是理論性強，且具有較強的實際操作性，涉及到儀表、控制、通信、軟件編程等多方面理論知識，需要學生具有較全面的知識框架體系以及具體的實際操作運用經驗。但是在高校課程學習中，學校或企業往往出于學生人身安全考慮以及企業生產本質安全要求，學生能在工業現場參觀實踐的機會相對較少，因此學生對集散控制系統課程的直觀認知和課程理解方面仍存在較多問題。教師勢必要轉變教學理念與方式，應用更加多元化的教學方法，進一步革新課堂教學方法，使課程知識與實際工業生產相結合。應用PBL教學法與翻轉課堂結合的方式，能使學生在問題引導下最大程度的開發線下自主學習能力，在課堂上通過翻轉課堂與討論交流產生思維碰撞，讓更多人能融入課堂，提升學習興趣與學習意愿，在實際的課堂教學中提高學生的自主學習能力和綜合能力。

1、PBL與翻轉課堂結合的可行性

（Problem-Based Learning，PBL）PBL教學方法是以問題為導向、以學生為主體的啟發式的教育教學方法，與傳統教育以教師為中心的“滿堂灌式”教學方法完全不同[1]。翻轉課堂（Flipped Classroom）是近些年各大高校普遍應用的一種教育方法，智慧平臺教室的普及應用也給翻轉課堂的教學效果增添色彩[2]。在翻轉課堂中教師與學生的關系不再是傳統的以教師講授為主的教學模式，而是將課堂交還給學生，學生自主通過互聯網絡平臺有目的的學習，運用提出問題、習題練習、溝通互動、回答問題、頭腦風暴等形式對知識進行內化的方法。一般高校學生都具備一定的理論知識基礎，實踐經驗普遍相對匱乏。針對于集散控制系統課程的學習面臨的各種困難，譬如現場設備儀表直觀性認知不全、如何對多公司系統進行了解區別、以及現場總線通信方面知識薄弱等實際問題，教師可采用PBL聯合翻轉課堂的形式，在實際集散控制系統教學方面進行教學方法轉換，借助于師生互動平臺共同拓展課堂知識，豐富課堂思想內容，提升課堂效果，由此吸引更多學生的融入課程并為他們今后走上工作崗位奠定基礎[3]。

2、PBL與翻轉課堂課程設計

2.1創設課程情境問題

集散控制系統課程共有56學時，其中理論學時48，另有增加8個實踐學時，學習組態王或JX-300XP系統進一步熟悉硬件系統以及組態建設操作，給學生更多的自主學習時間，最終目的使教學與理論結合更貼近工業過程控制。針對本學院2016級自動化專業，集散控制系統課程采用小班化教學，每班各有32人，各分為5組。授課方法均采用基于PBL與翻轉課堂聯合的教學方法，教師在提出問題時，可以結合課程的重難點部分并設置相對應的學習情境問題，鼓勵學生帶著問題探尋最終答案。例如：國內外各大公司生產的集散控制系統產品包括霍尼韋爾Experion PKS、浙大中控ECS-100、艾默生DeltaV等等，學生在實際課堂中很多時候是不方便直觀的了解有關軟硬件構成，對集散控制系統的分散過程控制裝置、通信系統、操作管理裝置這三大組成部分一知半解[1]。為了對集散控制系統的三大組成部分有明確的認知，并了解各個控制系統之間的區別。學生可以根據分組在課堂外通過網絡、書籍、文獻等等資源查找每組對應的系統知識并進行擴展學習，在探尋結果的過程中進一步擴寬個人知識廣度。在這一過程中，學生面對的不只是是課本上枯燥的文字或者數字，他們能了解到各類控制器、調節閥，動態的仿真過程，豐富的組態界面。

2.2翻轉課堂與思維碰撞

翻轉課堂不同于傳統的教師主導型、教師授課型的教學方法，翻轉課堂的教學方法是將學習主動權交于學生手里，讓學生主動去了解整個知識環節體系的歷史進程并探尋其未來發展趨勢。這與PBL以學生為主體的思想是相符的。前期自主學習環節完成后，教師可根據課堂需要隨機抽取幾組進行匯報發言，學生可按照自己課下所搜集的關鍵信息結合自己的觀點以此作為教學情境問題答案的支撐材料，在此基礎組內延伸擴展，整理為小組發言PPT。隨后各小組之間進行交流探討，產生思維碰撞，通過互動環節了解到更多的有關于集散控制系統的知識。在這一環節中，討論交流既是PBL教學法的關鍵環節，也是翻轉課堂必不可缺的環節，通過討論交流不僅能對教師情境問題作出回答，還能進一步挖掘課程知識并由此提出新的問題，譬如在了解集散控制系統后，還可以想到集散控制系統在化工廠、火電廠中的鼓風機防喘振控制或者鍋爐補給水處理系統控制中如何具體應用等問題，以及深入了解精餾塔、鍋爐三沖量控制等。這一過程可以考察學生的自主學習能力、語言表達能力以及團隊協作能力，這都是步入社會必須掌握的能力。

2.3歸納總結

PBL與翻轉課堂兩種教學方法都是為了踐行以學生為中心的教育理念，但是課程中教師必須具有對各環節的掌控能力，做好引導與輔助工作。課程環節的最后需由老師與學生共同歸納總結，對課程初期設置的情境問題給予回答，教師要著重強調課堂知識的重難點，并對學生表現進行評價，形成正面評價，鼓勵更多的學生積極參與自主學習。

3.反思與評價

集散控制系統該課程涵蓋的知識內容豐富，應用PBL與翻轉課堂的教學方法，學生能根據自主線下學習獲取到更多渠道、更多方面的知識，擴寬了自我的思維視野，一定程度上加深了其對控制行業的了解程度，對其今后在控制方向就業有較好的促進作用。在課堂討論交流的時候，個人知識面的豐富可通過互動產生思想碰撞，能進一步擴展集體的教學資源，極大的豐富了教學內容。與此同時，自主學習能夠強化學生知識記憶能力，資源收集能力與材料歸納能力，培養其獨立思考能力。教師通過班級學生信息反饋，絕大部分同學對課程教學效果肯定，表示通過PBL與翻轉課堂教學法聯合靈活性較強的教學方式能鍛煉自主學習的能力，提高學習效率與質量，同時也是對學生學習狀態的監督與促進，整體對課程教學滿意度較高。教師在課堂進行教學觀察，運用PBL與翻轉課堂的教學方法在集散控制系統學習中能較好的提升學生學習積極性，使更多人參與學習過程，融入課堂氛圍，促進學生對知識的掌握能力。在課堂上教師也需要對課堂中存在的問題進行思考和改進，設置過程考核環節也應該以多樣的考核形式進行評價，如課堂發言、PPT制作、習題練習、組態軟件學習等方式進行多元化評價，不拘泥與單純測試。思考如何在設置情境問題時更吸引學生，增強情境問題的懸念感，以此吸引更多學生主動參與到課堂中。此外在翻轉課堂以及分組討論中會存在部分學生不配合或者不發言等問題，這都需要教師在掌控整體教學課堂時留意并積極引導。

參考文獻：

[1]何衍慶，黃海燕，黎冰.集散控制系統原理及應用（第三版）[M]化學工業出版社，2009.

[2]周映華，承勇.淺談PBL教學法在化工類的元素化學教學中的應用[J].教育教學論壇，2019.8（33）：170-171.

[3]孔平，張建青，閔建忠.明確教師角色定位，融入PBL教育理念[J].衛生職業教育，2019.16（37）：67-68.

[4]趙學梅，林宇，宋娟.翻轉課堂聯合PBL教學模式在臨床藥理學教學中的實踐與思考[J].中國高等醫學教育2019.5：（113-114）.

作者簡介：賀丹（1992.06），女，本科，研究方向，工業信息控制，寧夏理工學院Email：heyaya20@163.com