互動式教學(xué)方法在自動化專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

陳 桂 陸 鋒 盛黨紅

南京工程學(xué)院自動化學(xué)院 江蘇南京 211167

互動式教學(xué)方法在自動化專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

陳 桂 陸 鋒 盛黨紅

南京工程學(xué)院自動化學(xué)院 江蘇南京 211167

互動式教學(xué)是目前高校學(xué)生對于教學(xué)方法的需求，是教育教學(xué)方法改革的需要。在分析比較互動教學(xué)方法各自特點和適用課程的基礎(chǔ)上，將案例教學(xué)、問題探究式互動、項目教學(xué)等互動式教學(xué)方法分別應(yīng)用實踐到自動化專業(yè)的核心課程的教學(xué)中。實踐結(jié)果證明，互動式教學(xué)方法提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和參與課程的積極性。

互動教學(xué)；自動化；案例教學(xué)；問題探究；項目教學(xué)

互動式教學(xué)模式將教學(xué)活動看作是師生進(jìn)行交往與溝通，把教學(xué)過程看作是一個動態(tài)發(fā)展著的教與學(xué)相統(tǒng)一的交互影響和交互活動過程。在這個過程中，通過優(yōu)化教學(xué)互動的方式，形成和諧的師生互動、生生互動、強(qiáng)化教與學(xué)的交互影響，達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)模式。大學(xué)教育要從以“教”為中心轉(zhuǎn)變到以“學(xué)”為中心，確立“以學(xué)生為中心”的教育理念。大學(xué)課程在教學(xué)實施過程中，必須強(qiáng)調(diào)師生間的互動參與，從封閉單向走向開放互動，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)發(fā)展的空間。[1]

美國高等教育界在20世紀(jì)80年代中后期提出了提高本科教學(xué)質(zhì)量的7個策略。[2]這7個策略中的“鼓勵學(xué)生和教師互動、鼓勵學(xué)生之間相互合作、鼓勵學(xué)生活動學(xué)習(xí)、對學(xué)生的學(xué)習(xí)給予及時反饋”4個策略強(qiáng)調(diào)了互動在教學(xué)中的地位。教師需要借助各種教學(xué)形式和教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生掌握分析問題的方法，然后獨立分析和解決問題。[3]

近年來，國內(nèi)一些高校逐步開展的互動式教學(xué)對于提高教學(xué)質(zhì)量發(fā)揮著越來越大的作用，在增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面也顯示出一定的優(yōu)勢，越來越引起人們的普遍關(guān)注。[4]西安理工大學(xué)以自動化專業(yè)課程教學(xué)為應(yīng)用背景，建立以理論教學(xué)(教師)、學(xué)生、實踐性環(huán)節(jié)培養(yǎng)等多主體的教學(xué)方式，在多主體之間建立交互式的教學(xué)信息互動模式，提出了多主體交互模式的操作方法。[5]我院則在運動控制類課程[6]與計算機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)課程和實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中進(jìn)行了互動式教學(xué)模式的探索和嘗試。[7]

1 自動化專業(yè)課程的教學(xué)特點

自動化專業(yè)的課程體系主要面向運動控制和過程控制兩大方向構(gòu)建。運動控制類的核心課程包括自動控制原理、電機(jī)與拖動基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、運動控制系統(tǒng)以及MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實習(xí)等。由于招生規(guī)模的擴(kuò)大，專業(yè)課程教學(xué)模式不盡合理，教學(xué)活動僅僅簡化為傳授理性知識的認(rèn)識活動，與學(xué)生缺少積極的情感互動和交流，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力受到抑制。因此，必須積極探索一種師生互動的專業(yè)課程教學(xué)模式，以適應(yīng)培養(yǎng)具有高素質(zhì)和創(chuàng)新潛質(zhì)的應(yīng)用型人才的需求。

互動式教學(xué)不僅促進(jìn)學(xué)生重視課程學(xué)習(xí)，重視科學(xué)研究方法的鍛煉，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有更重要的意義，而且互動式教學(xué)也是學(xué)生對教學(xué)方法的要求。通過對我校自動化學(xué)院本科學(xué)生的自動控制原理、計算機(jī)控制技術(shù)、運動控制系統(tǒng)和MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實習(xí)等4門課程的問卷調(diào)查，學(xué)生對專業(yè)課的教學(xué)方法改革有強(qiáng)烈的需求，93%的學(xué)生認(rèn)為互動教學(xué)在課堂教學(xué)中有非常重要的作用。

2 專業(yè)課互動教學(xué)的形式

從形式上看，互動教學(xué)就是在教與學(xué)的雙方之間，一方給另一方發(fā)出信號或行動，另一方對此給出相應(yīng)反饋的過程。成為互動雙方的資格在于雙方都具備對對方發(fā)出的信息或行動產(chǎn)生反饋的能力。

實現(xiàn)教學(xué)互動，首先需要尊重學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，要善于激發(fā)學(xué)生聽課的熱情與積極性，其次需要根據(jù)教學(xué)過程中的不同階段和不同教學(xué)內(nèi)容靈活運用不同的教學(xué)互動形式。在專業(yè)課教學(xué)中，常用的互動式教學(xué)方法有案例式互動、討論式互動、問題探究式互動、項目教學(xué)法等。

2.1 案例式互動

案例式互動是運用多媒體等手法呈現(xiàn)精選典型案例或者工程實例，按照“案例解說-嘗試解決-剖析方案-理論學(xué)習(xí)”的程序進(jìn)行。這種方法直觀具體，生動形象，并且是實際應(yīng)用案例，所以學(xué)生印象深刻，課堂教學(xué)氣氛活躍。案例教學(xué)無疑是一種好的互動形式。但這種方法的缺點是理論性學(xué)習(xí)不夠系統(tǒng)深刻，典型案例的選擇難度較大，課堂知識容量較小，同時，要求教師有較深厚的工程實踐經(jīng)驗。在我校自動化學(xué)院的專業(yè)課程教學(xué)中，要求至少有15%～20%的學(xué)時講授該課程的教學(xué)內(nèi)容在工程中的應(yīng)用實例。例如，在運動控制系統(tǒng)課程中實施案例教學(xué)，在講述“直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”內(nèi)容部分時，先選擇一個直流電動機(jī)的PWM調(diào)速系統(tǒng)作為實際案例，分析該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，調(diào)速主電路和控制器部分；然后分別針對這兩部分設(shè)計，實現(xiàn)直流電動機(jī)的調(diào)速要求。這樣的案例引用，提高學(xué)生對基本概念和理論的理解和運用能力。在工程實例分析中，要注意對學(xué)生的不同觀點進(jìn)行概括和評析，展現(xiàn)如何運用理論知識解決實際問題的方法和過程。

2.2 討論式互動

討論式互動是圍繞某一主題展開教學(xué)雙方互動，有利于達(dá)成教學(xué)目的。其方法一般為教師提出討論的主題，學(xué)生根據(jù)主題提出相關(guān)問題，思考討論問題，師生共同尋找問題答案，最后進(jìn)行歸納總結(jié)。討論式互動的關(guān)鍵是教師要從單一的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，而且要確立學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位。圍繞問題組織教學(xué)活動，使學(xué)生參與教學(xué)過程，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使學(xué)生從被動的知識接收者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的積極參與者。這種方法主題明確，條理清楚，探討深入，能充分調(diào)動學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性。但缺點是組織難度大，學(xué)生所提問題的深度和廣度具有不可控制性，往往會影響教學(xué)進(jìn)程。

2.3 問題探究式互動

問題探究式互動是教師在課前針對某一內(nèi)容的教學(xué)目的、教學(xué)重點難點等問題，歸納互動問題，并逐一向?qū)W生拋出，學(xué)生在查閱資料、廣泛思辨的基礎(chǔ)上，分組討論或者自己講授，最后達(dá)到了解熟悉所學(xué)內(nèi)容的目的，同時開闊思路。這種方法能充分調(diào)動學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，但要求教師必須充分備課，歸納出的問題要涵蓋該教學(xué)內(nèi)容的所有知識點。例如，在計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)中，教師首先選取與應(yīng)用緊密聯(lián)系的“計算機(jī)控制系統(tǒng)輸入輸出通道”章節(jié)設(shè)計探究的問題，將所有內(nèi)容歸納成20個問題，學(xué)生分組討論，2周以后學(xué)生每組針對所討論的問題逐個演講，在學(xué)生分析講解結(jié)束后，教師對學(xué)生的演講進(jìn)行點評。學(xué)生不僅學(xué)會了使用網(wǎng)絡(luò)和圖書館的數(shù)字資源查詢資料，而且更重要的是通過閱讀大量文獻(xiàn)對計算機(jī)控制系統(tǒng)的有關(guān)輸入、輸出通道中的相關(guān)技術(shù)、器件等有了清楚的認(rèn)識，對這門課的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚。這樣在課堂上學(xué)生更愿意參與互動教學(xué)，積極思考問題。同時引導(dǎo)學(xué)生對重要的知識點在課后通過查找資料等方式進(jìn)行更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。

2.4 項目教學(xué)法

項目教學(xué)法是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個項目的全過程，通過項目的實現(xiàn)過程學(xué)習(xí)掌握某一課程的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生全部或部分獨立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決在處理項目中遇到的困難，提高了學(xué)生的興趣，自然能調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。項目教學(xué)法是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。該方法最顯著的特點是以項目為主線，教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”的被動教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。該方法比較適合于獨立的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對于MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實習(xí)這樣的實踐性環(huán)節(jié)，在講述了MATLAB在控制系統(tǒng)分析和設(shè)計中的相關(guān)函數(shù)、工具箱后，可以給每名學(xué)生一個課題，用項目教學(xué)的形式，讓學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識，解決問題。

我校自動化學(xué)院本科學(xué)生對于自動控制原理、計算機(jī)控制技術(shù)、運動控制系統(tǒng)課程和MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實習(xí)等4門課程的問卷調(diào)查顯示：學(xué)生期望的互動教學(xué)方法依次是為實例分析(50%)、課堂提問(37%)、課堂討論(30%)、實踐模擬(27%)、項目研究(20%)。不論采用何種互動式的教學(xué)方法，對于教師的要求是在課堂教學(xué)的過程中盡可能地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生的思維。

3 專業(yè)課互動教學(xué)的實踐效果

筆者在2010級自動化專業(yè)2個班級的計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)中，采用問題探究式的互動模式，將課堂交給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位。在分組演講的過程中，第一組學(xué)生還有些忸怩，只是按照教材中的概念和思路照本宣科，或者由一名學(xué)生將本組的幾個問題全部分析講解，其他學(xué)生沒有主動參與；后面的4組每名學(xué)生均有精彩的表現(xiàn)，自己制作演講PPT，查閱以前所學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程中的相關(guān)內(nèi)容，通過實例或者學(xué)生感興趣的方式將提出的問題講解的生動透徹，使其他學(xué)生容易接受和理解，大家對課堂的專注度都很高，氣氛活躍。同時，教師適時和恰當(dāng)?shù)脑u價，可以捕捉學(xué)生的閃光點，讓學(xué)生體驗成功的喜悅，也可以形成良好的生生、師生的互動過程，使整個教學(xué)過程沉浸于和諧的氛圍中。

實踐表明，采用問題探究方式的互動教學(xué)，在一定程度上提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和參與課程的積極性，學(xué)會了系統(tǒng)地應(yīng)用所學(xué)知識，并且掌握了綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和其他資源促進(jìn)學(xué)習(xí)的方法。同時，由于學(xué)生的自學(xué)能力有區(qū)別，學(xué)習(xí)態(tài)度有差別，在后續(xù)的實踐過程中，需要更多地對參與互動積極性不高的學(xué)生加強(qiáng)引導(dǎo)，提出更為具體的要求。

運動類控制課程群的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)采用運用立體化教學(xué)模式，構(gòu)建理論與實驗融合、虛擬與現(xiàn)實融合、課內(nèi)與課外融合的教學(xué)體系，突破了傳統(tǒng)單項死板的以知識傳授為主的教學(xué)模式，為學(xué)生提供了親自參與、形象直觀的交互環(huán)境，尊重學(xué)生的主體意識，為學(xué)生思考、探索和創(chuàng)新提供了巨大的空間。

互動教學(xué)模式不僅具有反饋和雙向互動的特點，學(xué)生甚至可能直接獲取教師沒有講授的外部信息。因此，學(xué)生的主體性即主動性、自主性、獨立性能夠得以充分發(fā)展。

4 結(jié)束語

以上探討了互動式教學(xué)方法在自動化專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用方式，可以為其他同類專業(yè)的課程教學(xué)模式改革提供理論依據(jù)。教學(xué)互動可以激發(fā)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性與主動性，營造和諧的教學(xué)氛圍。對于人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升，學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高都具有重要的實踐意義。在實施教學(xué)方法的改革過程中，還需要考慮到教學(xué)評價體系改革的必然性和必要性。

[1] 劉獻(xiàn)君.大學(xué)課程建設(shè)的發(fā)展趨勢[J].高等教育研究,2014,35(2):62-69.

[2] 王嘉毅,詹妮特·弗悌娜.美國高等學(xué)校提高本科教學(xué)質(zhì)量的七條對策[J].高等教育研究,2007,28(3):100-105.

[3] 張龍.中美高校專業(yè)課教學(xué)的比較研究[J].繼續(xù)教育研究,2012(11):187-189.

[4] 于浩淼.互動式教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的推動作用研究[J].教育與職業(yè),2010(21):141-143.

[5] 弋英民,劉涵,錢富才.多主體交互式教學(xué)模式在自動化專業(yè)課程教學(xué)中的研究與實踐[J]. 教學(xué)研究,2012,35(1):68-70,74.

[6] 陳桂,陸鋒,宋麗蓉.計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)改革研究與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2009(3):52-53.

[7] 林健,汪木蘭,盛黨紅.運動控制類課程群立體化實踐教學(xué)體系改革與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2014(3):40-42.

[8] 王潤芳.傳統(tǒng)教學(xué)與互動教學(xué)相結(jié)合[J].邊疆經(jīng)濟(jì)與文化,2011(12):63-72.

Research on Interactive Teaching Method in Specialized Courses of Automation

Chen Gui， Lu Feng， Sheng Danghong
Nanjing Institute of Technology， Nanjing， 211167， China

Interactive teaching is the demand of college students in teaching methods， and it is the requirement of the reform of teaching. Analyze the features of different interactive teaching methods and their applied courses. The case-based teaching， problems exploration，project-based teaching methods are practised in the teaching procedure of automation core curriculum. The results prove that interactive teaching can improve the students' ability of autonomous learning and initiative of curriculum participation.

interactive teaching method； automation； case-based teaching； problems exploration； project-based teaching

2014-11-05

陳桂，碩士，副教授，自動化學(xué)院副院長。

南京工程學(xué)院教學(xué)研究重點項目(編號：GY201109)；南京工程學(xué)院校級教學(xué)改革項目(編號：JG201306，JG201312，JG201313)。