翻轉課堂教學模式淺析

王波

摘? 要： 以“控制系統仿真”課程為例，基于翻轉課堂教學模式，對控制系統仿真課程進行實戰研究，總結出一套基于翻轉課堂教學模式的教學方法，以加深理論與實際的聯系，培養學生主動探究、獨立思考、協同合作的能力。該研究可為控制類課程的教學改革提供借鑒。

關鍵詞： 翻轉課堂; 控制系統仿真; 教學方法; 應用型人才

中圖分類號：G420? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）09-99-04

Absrtact： Taking the "Control System Simulation" course as an example， based on the flipped classroom teaching mode， this paper makes a practical research on the "Control System Simulation" course， and summarizes a set of teaching methods based on the flipped classroom teaching mode， so as to deepen the connection between theory and practice and cultivate students' abilities of active exploration， independent thinking and cooperation. This research can provide reference for the teaching reform of Control courses.

Key words： flipped classroom; control system simulation; teaching methods; application-oriented talents

0 引言

目前，在教育教學領域中特別是高等教育階段，綜合運用各種信息技術手段越來越廣泛，現階段很多課程都采用了互聯網自主教學模式，如“精品開放課程”、“微課”、“MOOC”等[1]，翻轉課堂也應運而生。為了適應這種新的教學形式，作為教學“第一現場”的傳統課堂也正面臨著改革，教師必須在提高自己的信息能力和創新能力的同時，還要主動探索新思路和新的教學方法，不斷學習適應這種教學模式，“翻轉課堂”的出現正是適應這種形式改變傳統課堂教學模式的一個有效途徑。

翻轉課堂（Flipped/Inverted Classroom）[2]，最初的教學形式就是教師創建教學資源，包括教學視頻及多媒體課件供學生課前預習，教師則通過教學終端在線答疑解惑，進行實時溝通，可以快速回答學生在預習過程中遇到的問題并掌握學生的學習狀態，便于課上教師調整教學方案，針對性教學，在課堂上師生可以面對面交流和完成作業的一種教學形式。與目前的網課還是有很大差別的，網課主要以教師主動教，學生被動聽為主，只是把教室搬到了網上[3]。目前，翻轉課堂的教學模式基本上是可以按照兩個步驟進行，第一步是教師布置學習任務，供學生課前學習，第二步是學生通過網上學習消化并吸收知識的過程。

“控制系統仿真”課程是自動化專業的學科專業拓展課程，是繼工程數學，自動控制理論、MATLAB程序設計課程后，以控制系統為研究對象，利用MATLAB數學工具箱對控制系統進行定性研究的課程。該課程對工程數學及控制理論水平要求相對高。①理論基礎要求高。該課程的基礎課程是工程數學及自動控制理論，公式多，難理解，極易混淆。②應用實踐性強。前序課程的理論、方法和模型都只是工具，將其用于解決實際問題才是控制系統仿真課程教學的目的。如果按“基本概念-控制算法-習題講解”的傳統教學模式，學生在課堂上看到的主要是數學模型的堆砌和不知何用的控制模型的羅列，那么學生對該門課程的興趣和學習的積極性將大打折扣，其實際應用性價值也得不到體現。

因此，本文基于控制系統仿真這門課程，提出翻轉課堂教學模式，總結出一套適用于類似于控制系統仿真這類實踐課程的教學模式，對翻轉課堂教學模式進行實踐研究。

1 翻轉課堂在控制系統仿真課程中的優勢

⑴ 便于教師因材施教

翻轉課堂教學模式的最大特點是自主性。課前學生根據教師布置的任務自行學習，不受時空限制，學習過程中遇到問題時，可以網上答疑，一對一有針對性的講解。課上教師可以有重點地講解，針對課前學生的自學情況，進行分層次、有主次地講解。課后還可以借助視頻回放仔細推敲，慢慢深入地理解，做到以人為本，因材施教。

⑵ 有助于提高學生自主學習的能力，擴展知識的范圍，啟發學生的思維

相比傳統教學，翻轉課堂教學模式確實能激發學生自主學習的主觀能動性。學生在課前的自主學習過程中，通過觀看教師制作的PPT及視頻資料[4]，一定會主動發現一些不能理解或理解不透徹卻又在現有學習資料中找不到答案的問題。學生帶著疑問就會想方設法查找資料解決，去圖書館找相關書籍或網上資源，或與同學探討論證。總之，在這個尋找答案的過程中必定會有新發現，收獲更多新知識，掌握更多新本領，勢必提高學生自主學習的能力，知識更加豐富，不斷地啟發新思維，新思想。慢慢地學生不再完全依賴教師了，依賴心理漸漸變弱了，在學習過程中不斷成長，學習興趣會大大提高。特別是控制系統仿真的課程，學生通過教師給與的課前學習內容，自己主動動手仿真，看到了仿真效果，就會結合實際系統模型和學過的知識分析仿真結果，這樣不但可以弄懂前序課程中不理解的知識點，還可以進一步拓展，掌握新方法。就像很多課程實習一樣，學生動手做了，體驗到成功的喜悅了，自然學習興趣就濃厚了，啟發了學生的創新思維。

⑶ 增強學生學習時間分配的主動性與靈活性

翻轉課堂教學模式是以學生自主學習為導向的，學生學習時間是可以自由支配的，只要是課前能夠完成老師指定的學習任務，其余時間都可以自由安排。時間上靈活了，學生也相對自由了，通過針對性的仿真練習，能夠很好的理解課程中枯燥、晦澀難懂的公式及定理，通過練習，找到問題，課上和老師進行探討，深入學習，使學生學習更加主動靈活。

2 翻轉課堂教學模式實施計劃

根據控制系統仿真課程的特點及大綱要求，教師需要整體把握翻轉課堂的各個環節，爭取最大限度地提升翻轉課堂在控制系統仿真課程教學中的效果。我們從翻轉課前、翻轉課中、翻轉課后三個方面闡述。

⑴ 翻轉課前

控制系統仿真過程總體上分為系統建模、仿真建模、仿真實驗和實驗結果分析這四個步驟，結合仿真的三要素：系統，模型，計算機，搭建框圖如圖1所示。

教師首先要結合實際仿真案例，按照上圖仿真三要素構思設計本節課學習任務單，針對晦澀難懂的內容，推送引導式、案例式等教學資源及相應仿真練習。然后學生自主學習并完成相關訓練及測試，提出問題與困惑，可以課前與同伴交流。

學習任務單的合理設計，是課程設計的關鍵。好的任務單設計可以反應學習效果，并成為發展學生自主學習能力的有效支架。擬設計的任務單如圖2所示。

⑵ 翻轉課堂

翻轉課堂主要是依據課前布置的學習任務進行專題講解及討論[5]。控制系統仿真建立仿真模型包括三個基本的內容：建模、仿真實驗、結果分析。控制系統的數學模型是進行仿真的主要依據，根據所建立的控制系統的數學模型，用適當的算法和仿真語言轉換為計算機可以實施計算和仿真的模型。根據所使用仿真軟件語言編寫仿真程序，將仿真模型載入計算機，再按照預先設計的實驗方案運行仿真模型，得到一系列仿真實驗結果。通過分析仿真實驗結果，來檢驗仿真模型和仿真程序的正確性，多次反復分析和修改，最終可以得到預期或滿意的仿真結果。可以先對之前布置的仿真任務完成情況進行提問，看掌握情況，是否得到了滿意的仿真效果，還可以設計問題讓學生分組討論并通過仿真驗證，對課堂教學內容的小組匯報、案例探討與辯論、反饋評價等。

仿真流程設計框圖如圖3所示。

⑶ 翻轉課后

針對重點及難點內容，有針對性的預留仿真案例，供學生自主學習。

控制系統仿真的課堂教學環節，不可避免地具有時間及學生知識儲備差異的局限性，仿真案例的安排也要結合學生學習狀態而分層次設置，要求每一位同學都能在課后通過仿真案例掌握本節課的知識點，還要在仿真的過程中理解并消化本次課的內容，根據實際情況建立團隊合作或是分組合作的方式，在學習交流過程中共同進步。對于學有余力的同學可以設置難度高一些的案例，以拓寬其知識面。結合課堂教學開展探究式實踐活動，學以致用，促使學生自己搜索資料，拓寬自己的知識面，全面提高學生的自主學習能力。

3 課程評價體系

⑴ 過程性評價機制，客觀評價學生

控制系統仿真課程實踐性強，理論基礎要求高，需要結合幾門基礎課程及專業課程的知識，要有一定的綜合分析和解決問題的能力。學生在自主學習過程中，需要對幾門課程綜合分析，弄懂一個問題往往要查閱很多資料，所以單純的一張期末考試卷不能夠很好的反映學生的實際水平，翻轉課堂教學模式在控制系統仿真課程教學中可以改善原有考核的一些弊端，但還需要在實踐中觀察其應用效果，不斷總結與完善。控制系統仿真課程過程評價體系（圖4）中對每一個過程都有相應的評分標準。

⑵ 測試與反饋評價體系的建立

目前有很多網絡平臺可以搭建課程測試與反饋評價體系。測試及反饋系統的建立，使學生在自主學習及課堂訓練，團隊合作和集中討論后能夠及時評測學習效果，讓學生不斷發現問題，解決問題，不斷修正學習方法，提高學習能力與知識提升。課后通過案例仿真進行測試，根據測試結果給與不同的評價，形成一套適合本類課程的評價標準。例如仿真模型搭建、仿真結果分析、仿真過程講解及學習反思等進行客觀評價，進行打分。本門課程還要進行合理的反饋評價，及時聽取學生的意見和建議，實時調整講授方法及學習過程。通過測試及反饋評價體系，正確把握課程的講授規律和使用適合學生的學習方法。

4 翻轉課堂的應用挑戰

⑴ 傳統觀念的束縛

翻轉課堂的實施也受著很多因素影響。比如在疫情影響下幾乎所有課程都是在網上開展的，應用了很多網絡資源和教學平臺，網課也受到過很多質疑，從學習效果來看，并不都是很理想的，這也和學生的自主性、主動學習能力有很大關系。對于控制系統仿真這類課程來說，是比較適應這種課堂模式教學的，對于實操性強的課程，授課效果比較好。

⑵ 學生學習的自覺性

自覺性是翻轉課堂能否順利實施的關鍵因素，往往就是自覺性差導致學習成績不理想，而翻轉課堂就是需要學生自主學習，主動學習，要想方設法不斷增強學生自我約束力、時間觀念，培養主動學習習慣是翻轉課堂順利實施的重中之重。所以，在高等教育領域，特別是實際操作性強的專業課程，學生要有一定的自控能力，在教師的正確引導下翻轉課堂將取得比傳統教學更好的效果。

⑶ 教師的人格魅力

在開展課堂教學過程中，教師儲備的知識會在面授過程中不自覺的加入到課堂教學中，這些隱形知識的傳輸在翻轉課堂模式下傳輸渠道被裁剪掉，所以，翻轉課堂模式教學過程中，也要注意這方面的影響。

⑷ 現代化教學手段對教師提出更高要求

眾所周知，目前所提及的翻轉課堂教學模式主要的教學資源是視頻資料，有些還有教師自己錄制視頻文件，設計有針對性的練習題目用于學生網上練習，這就要求教師掌握一定的相關技術，如信息搜索與加工、網絡視頻制作工具的使用、資源管理等。現代化教學手段的正確使用，是翻轉教學模式重要的組成部分，對學生的學習效果有著決定性的影響。

5 結束語

翻轉課堂可以有益的補充我們現行的教學方式，在信息技術快速發展的趨勢中，翻轉課堂教學模式的成功運用勢必會給學生帶來積極、主動、高效的學習，如何加強學生自主學習能力和自我約束力是翻轉課堂順利實施的重中之重，需要在后續的翻轉課堂教學模式實施中進一步總結經驗，提出更有效的應對方法，保證翻轉課堂取得預期的效果。

參考文獻（References）：

[1] 李曉東，曹紅暉.基于微課的翻轉教學模式研究：以大學影視英語課堂為例[J].現代教育技術，2015.25（9）：70-76

[2] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012.4：46-51

[3] 鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013.1：58-64

[4] 楊九民，邵明杰，黃磊.基于微視頻資源的翻轉課堂在實驗教學中的應用研究——以“現代教育技術”實驗課程為例[J].現代教育技術，2013.10：36-40

[5] 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，2013.9：46-51