基于翻轉(zhuǎn)課堂理念下“運動控制系統(tǒng)”教學方法研究
——以電動汽車驅(qū)動技術(shù)為例

楊 帆

南京林業(yè)大學 江蘇南京 210018

“運動控制系統(tǒng)”以交直流電動機為主要教學內(nèi)容，是自動化專業(yè)最重要的課程之一，是在自動控制原理基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，匯集了計算機控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)以及自動檢測技術(shù)等的綜合性課程。由于該課程系統(tǒng)性較強，知識點眾多、涉及領(lǐng)域較廣，因此如何創(chuàng)新教學模式以提升學生學習效率成為教育工作者必須思考和解決的問題[1]。當前“運動控制系統(tǒng)”教學存在內(nèi)容枯燥、形式單一的問題，因此學生學習積極性不強、學習效率不高，無法高質(zhì)量完成教學任務(wù)。此外，在培養(yǎng)方案修訂之后，教師開展專業(yè)課程的學時縮減，更是為教師在有限時間內(nèi)有效提升教學質(zhì)量提出了難題，教學改革迫在眉睫。

1 “運動控制系統(tǒng)”定位及教學現(xiàn)狀

1.1 “運動控制系統(tǒng)”定位

“運動控制系統(tǒng)”在電氣工程、自動化等專業(yè)課程教學中處于核心地位，是專業(yè)經(jīng)典課程之一，理論性強，同時對學生的實踐能力也有較高要求[2]。該課程全面、詳細、具體地介紹了運動控制系統(tǒng)中控制理論的應(yīng)用情況，自動控制原理、電機學以及電力電子技術(shù)等課程間各自獨立又相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了綜合性課程體系?！斑\動控制系統(tǒng)”既要求學生扎實掌握各項理論技術(shù)知識、加強積累，又重視學生問題分析能力和解決能力的培養(yǎng)，要求學生能夠掌握工程設(shè)計技術(shù)。因此，學生進一步提升自身學術(shù)素養(yǎng)就必須學好“運動控制系統(tǒng)”，以此為之后的學習和深造奠定基礎(chǔ)。從某方面來說，自動化及電氣工程專業(yè)學生對于該課程的掌握度決定了其在工業(yè)控制系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)中的優(yōu)勢，同時也對學校社會形象、在學科教學中的口碑產(chǎn)生直接影響。

1.2 “運動控制系統(tǒng)”教學現(xiàn)狀

“運動控制系統(tǒng)”是電氣自動化專業(yè)核心課程，同時也是該專業(yè)中教學難度較高的課程，究其原因：首先，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，“運動控制系統(tǒng)”內(nèi)容主要為直流交流電機，交流調(diào)速矢量控制、直流調(diào)速雙閉環(huán)控制等是其關(guān)鍵內(nèi)容，但是相較于其他課程而言結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、難度更高。其次，綜合性強，“運動控制系統(tǒng)”既包括了傳統(tǒng)的控制理論課程，也包括電機與拖動、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)以及微控制器等相關(guān)課程，理論知識復(fù)雜且抽象，對于學生理論知識、實踐技能以及問題解決能力均有較高要求，教學難度大。最后，相關(guān)參數(shù)計算煩瑣，系統(tǒng)復(fù)雜，因此在工程設(shè)計中需要采用定量結(jié)合定性的方式進行計算，這對于學生的定量求解能力有較高要求，且還會涉及其他學科知識，內(nèi)容繁雜，學生學習難度大，課程教學效率難以得到有效提升。對此，高校雖然可以通過產(chǎn)教融合的方法重新整合課程體系，為學生創(chuàng)造更多實踐機會，幫助學生在實踐中將理論知識化繁為簡，提高自身理論聯(lián)系實際的能力，但是對于部分并沒有產(chǎn)教融合條件的高校來說，探究自身教學方法存在的問題并積極加以創(chuàng)新才是最可行的策略。

傳統(tǒng)“運動控制系統(tǒng)”教學方法枯燥單一，課程內(nèi)容復(fù)雜且空洞，并不能有效激發(fā)學生對于課程學習的積極性，致使學習興趣不高，進而出現(xiàn)理論知識掌握不牢、實踐能力不強、無法滿足行業(yè)對于人才的需求等一系列問題，因此創(chuàng)新教學方法勢在必行[3]。在信息技術(shù)發(fā)展背景下，在教學過程中充分融合現(xiàn)代多媒體技術(shù)成為主流，也為“運動控制系統(tǒng)”教學提供了新的思路，翻轉(zhuǎn)課堂作為新型教育方法，其在教育中的優(yōu)勢逐漸凸顯。

2 當前“運動控制系統(tǒng)”教學存在的問題

2.1 理論教學與實踐教學脫節(jié)

“運動控制系統(tǒng)”具有內(nèi)容抽象、理論性強、學習難度大的特點，且綜合了其他諸多學科，涉及知識范圍廣，這對學生的知識體系結(jié)構(gòu)有較高地要求。此外，部分高校在進行課程教學時會傾向于先進行理論知識教學，在課時最后開展實踐教學的模式，這就造成理論教學與實踐教學脫節(jié)[4]。學生在前期的理論知識學習中無法通過直觀實踐掌握知識，也無法在后期的實踐學習中回顧理論知識，進而產(chǎn)生系統(tǒng)概念，造成實踐能力不足、理論知識應(yīng)用不當?shù)葐栴}，無法充分運用所學知識高效解決實際遇到的問題，綜合能力難以提升。

2.2 教學直觀性不強

“運動控制系統(tǒng)”課程特點突出，運動控制在軍事、工業(yè)、航空等各個領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，學生在學習過程中要求教學有直觀工程背景。但是，多數(shù)高校在進行課程教學時僅進行應(yīng)用背景的介紹，并無其他提升教學直觀性的措施，造成學生對于課程知識無法形成感性認知，更無法通過實踐熟練掌握知識技能。

2.3 課程內(nèi)容陳舊

“運動控制系統(tǒng)”雖是自動化、電氣工程等專業(yè)的核心課程，但是也存在內(nèi)容更新緩慢、示例滯后于時代發(fā)展的問題。直流交流電機調(diào)速是“運動控制系統(tǒng)”課程最主要的教學內(nèi)容，而在電力電子、控制理論等不斷發(fā)展背景下，自動化技術(shù)、直流交流調(diào)速系統(tǒng)均有較快發(fā)展，調(diào)速系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化特點愈發(fā)明顯[5]。若仍以教科書為唯一教學工具，不重視教學內(nèi)容的更新，必然無法有效提升教學質(zhì)量和水平，培養(yǎng)出的人才也無法滿足行業(yè)健康發(fā)展的要求，畢業(yè)生難以快速適應(yīng)崗位需要，競爭力不強。

2.4 學生參與積極性待提升

以學生為中心尊重學生主體地位是工程教育改革的重要內(nèi)容，需要重點培養(yǎng)學生主動學習、高質(zhì)量解決實際工程問題的能力[5]。但是當前部分高校的教學仍沿用傳統(tǒng)“填鴨式”教學模式，學生被動接受新知，即使部分教師重視學生主動性的發(fā)揮，學生也會因為課程難度大、自信心不足無法有效提升自身自主學習能力。對此，高校必須分析問題出現(xiàn)的原因并加以有效解決，提升教學質(zhì)量和水平。

3 翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用的可行性以及積極作用

3.1 可行性

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及教育改革的深入推進，使得翻轉(zhuǎn)課堂這一教學模式在“運動控制系統(tǒng)”課程教學中的可行性明顯提升。通過翻轉(zhuǎn)課堂，學生能夠利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)自主搜索學習相關(guān)的資料和視頻并進行自主學習，擺脫了對于授課教師的過度依賴。在此教學模式下，教師的角色也會發(fā)生變化，由之前的單向傳授理論知識轉(zhuǎn)向指導(dǎo)學生正確自主學習，并引導(dǎo)學生在遇到難題后自主思考，運用所學理論知識解決遇到的難題[6]。無論是國內(nèi)還是國外，翻轉(zhuǎn)課堂在各學科教學中均有諸多成功應(yīng)用的案例，真正做到了尊重學生主體地位，幫助學生由之前的被動聽課轉(zhuǎn)向主動研究?！斑\動控制系統(tǒng)”課程作為自動化專業(yè)核心課程，教學資源極為豐富，且課程內(nèi)容固定，學生能夠通過互聯(lián)網(wǎng)準確獲取學習資源，因此翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用極為適用，可行性強。

3.2 積極作用

3.2.1 提升課堂互動性

提升課堂互動性是翻轉(zhuǎn)課堂最突出的優(yōu)勢之一，所謂互動不僅包括師生之間的互動，也包括生生之間的互動[7]。在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下，教師轉(zhuǎn)變了自身角色，從理論知識傳遞者轉(zhuǎn)為學習引導(dǎo)者，對于與學生交流的效果有更加嚴格地要求。另外，學生通過課堂上與其他學生的交流能夠?qū)崿F(xiàn)生生優(yōu)勢互補，每個學生都可作為知識的傳播者和學習者[8]。例如在“運動控制系統(tǒng)”教學中的電動車驅(qū)動技術(shù)學習中，教師可以鼓勵學生按照自身興趣通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)查詢電動車工程中運動控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用實例，并自行制作PPT，在課堂教學中進行講解，在進行自主學習的同時成為知識的講授者，在講解之后教師和其他學生對該學生形成客觀評價。這樣不僅能夠提升學生的語言表達能力和知識總結(jié)能力，還能夠激發(fā)學生參與積極性，通過師生、生生間的互動活躍課堂氛圍，創(chuàng)造良好自主的學習環(huán)境。

3.2.2 提升學生學習自主性

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的實施能夠使學生隨時隨地學習，打破了時間和空間的限制，不再囿于有限的課堂學習，學生完全可以按自身學習習慣安排自主學習時間和內(nèi)容。通過老師的講解視頻，學生能夠在課下對課上遺漏內(nèi)容及重點內(nèi)容進行反復(fù)學習，充分提升了學習的有效性。視頻觀看的優(yōu)勢是節(jié)奏快慢由學生自己掌握，可跳過簡單且已經(jīng)掌握的知識，反復(fù)觀看難點內(nèi)容，適時進行筆記的記錄和思考[9]。另外，學生還能夠通過學習平臺與其他學生進行溝通，對于難點問題可以向老師尋求幫助，學習氛圍更加輕松，學生學習自主性和積極性得到有效提高。

4 基于翻轉(zhuǎn)課堂理念下“運動控制系統(tǒng)”教學方法

4.1 課前準備

首先，教師需要對電動汽車驅(qū)動技術(shù)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容以及重難點有詳細了解，進而明確教學任務(wù)，并根據(jù)課程設(shè)置項目作業(yè)。教師可以通過多種通信工具或者網(wǎng)絡(luò)學習平臺發(fā)布學習任務(wù)、推薦拓展資源、發(fā)布教學視頻，鼓勵學生自主學習，及時解答學生疑問[10]。學生可以在教師的指導(dǎo)下組建學習小組，小組成員共同查找電動汽車驅(qū)動技術(shù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資料，同時團結(jié)協(xié)作、相互溝通和監(jiān)督，通力合作完成老師布置的項目任務(wù)，另外制作項目PPT，為課堂學習做好準確。

4.2 課堂教學

課堂教學與傳統(tǒng)教學模式不同，翻轉(zhuǎn)課堂模式下的課堂教學主要用于幫助學生更好消化理論新知，解決自學過程中遇到的難點。同時加強課堂交流，提升學生組織能力和語言表達能力[11]。課堂中學生間要進行交流討論，教師引入課程后鼓勵學生積極參與探討并提出問題。如電動汽車驅(qū)動中涉及何種技術(shù)、運動控制系統(tǒng)在電動汽車發(fā)展中的應(yīng)用前景等。課堂上學生需要展示和匯報小組制作的項目PPT，講解過程中教師要善于發(fā)現(xiàn)問題并及時點評，評價以鼓勵為主，同時對學生們提出的問題加以指導(dǎo)，完成后教師對知識點進行詳細歸納，集中解決學生遇到的重難點問題。需要注意的是，教師在課堂教學環(huán)節(jié)要盡量關(guān)注到每一個學生，提升學生參與感和積極性，全面提升學生綜合能力。

4.3 課后總結(jié)

電動汽車驅(qū)動技術(shù)項目任務(wù)完成后，教師需要對學生的學習加以點評，予以綜合測驗。教師通過測驗可以掌握學生對知識點的理解情況和教學質(zhì)量，也能幫助學生了解自身學習過程中的缺點和不足，進而予以優(yōu)化[12]。在這一環(huán)節(jié)中，教師的主要任務(wù)就是制定復(fù)習測試題目、進行學習小結(jié)、給出項目報告，而學生在此過程中的主要就是復(fù)習所學知識、進行活動記錄，最終獲得階段成績。

4.4 優(yōu)化課程考核方法

在傳統(tǒng)教育模式下，“運動控制系統(tǒng)”課程僅包括期末成績和平時成績兩大主要部分，其中前者占比70%。這一評價考核方式會使學生過度重視學習理論知識以應(yīng)對考試，無法有效提升學生課堂學習積極性[13]。對此，教師需要對考核方式予以優(yōu)化，可將課程成績劃分為期末考試、個人項目報告、課堂表現(xiàn)以及小組合作、出勤率等多個部分，全面考查學生學習態(tài)度和學習成果，提升評價的客觀性和全面性。

結(jié)語

在新的社會發(fā)展背景下，高校教學面臨更大挑戰(zhàn)，在進行“運動控制系統(tǒng)”課程教學時，高校及教師必須認識到當前教育模式存在的問題并予以積極革新，創(chuàng)新教育方法，充分利用翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢，提升學生學習積極性和主動性，促使學生掌握理論基礎(chǔ)知識的同時，提高自身解決問題的實踐能力，為自動化及電氣工程行業(yè)發(fā)展輸送更多高質(zhì)量綜合性人才。