翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

李宗帥　費(fèi)春國　王修巖

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性不強(qiáng)、創(chuàng)新性缺乏的問題，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法應(yīng)用于“自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”這門課程之中，本文以該門課程中電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)過程為依據(jù)，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的實(shí)施進(jìn)行了簡單的論述。實(shí)踐證明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、增強(qiáng)學(xué)生互動(dòng)能力、提高學(xué)生創(chuàng)新性等方面，具有很大的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法 創(chuàng)新性 主觀能動(dòng)性 實(shí)踐能力

【基金項(xiàng)目】中國民航大學(xué)院級(jí)優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目（205008030229）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）22-0225-02

一、引言

“自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”是自動(dòng)控制類專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的一門專業(yè)課，主要解決如何將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐中解決實(shí)際問題，學(xué)生應(yīng)該掌握控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的步驟、流程，能夠獨(dú)立完成簡單自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從課程體系角度分析，該門課程在課程體系中所處的地位如圖1所示，通過圖1可以看出自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)是控制理論與方法、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)、反饋檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)四個(gè)方面的綜合應(yīng)用，除此以外還涉及工程管理、成本等其他因素。從控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)需要解決的問題方面來考慮，主要涉及的問題如圖2所示，可見該門課程將會(huì)使學(xué)生體會(huì)到各專業(yè)課所學(xué)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合和綜合應(yīng)用的重要性。從以上分析可知，該門課程的很多基本知識(shí)學(xué)生在以前都是學(xué)習(xí)過的，關(guān)鍵在于綜合應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的模式是：學(xué)習(xí)先行→課堂內(nèi)化→評(píng)價(jià)反饋→研討總結(jié)，可見對(duì)于很多基礎(chǔ)理論知識(shí)都學(xué)習(xí)過的自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)這門課程，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法正好適用。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

隨著互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)上各種教學(xué)資源的普及，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式變得越來越具有可行性，圖3是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的過程，這種教學(xué)法在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、增強(qiáng)學(xué)生互動(dòng)能力、提高學(xué)生創(chuàng)新性等方面，具有很大的優(yōu)勢(shì)。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用舉例

電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是“自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”這門課程教材中的一個(gè)重要內(nèi)容，在教學(xué)中本文作者借鑒了翻轉(zhuǎn)課堂的思想來對(duì)引導(dǎo)學(xué)生完成這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

（一）基本知識(shí)講解

講解這部分內(nèi)容時(shí)，不再進(jìn)行非常詳細(xì)的講解，只是講解一些基本的概念，分析問題的思路等，主內(nèi)容包括：電梯的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過程、電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成以及選擇依據(jù)、電梯電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及控制器輸入輸出模塊的選擇依據(jù)等。

（二）布置電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作業(yè)

基本知識(shí)講解之后，布置電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作業(yè)，以組為單位來完成要求3-4人一組，每組不得超過4人，時(shí)間是1周，課下時(shí)間學(xué)生通過查找資料、同學(xué)交流、詢問教師等多種途徑，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同樣在此過程中將不熟的知識(shí)掌握。電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作業(yè)如下：

設(shè)計(jì)某電梯控制系統(tǒng)，假設(shè)已知：電梯有5層，額定載重1000kg，轎廂自重1200kg，曳引機(jī)的曳引比為1：1，需要電梯運(yùn)行速度1m/s。提示如下：

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）采用何種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？（PLC、工控機(jī)、單片機(jī)、繼電接觸器系統(tǒng)）；

（2）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的選擇？（執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及曳引電動(dòng)機(jī)的類型、功率、轉(zhuǎn)速、變頻器容量）；

（3）各種傳感器選擇以及數(shù)量需要？（限位、超重、平層等）；

（4）操作裝置以及位置顯示裝置？（呼梯按鈕、顯示等）；

（5）據(jù)此需要什么樣的處理器、輸入輸出模塊？數(shù)量？

（6）所需要的網(wǎng)絡(luò)形式是什么樣的？

（7）其他問題（例如供電）

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）主程序：軟件結(jié)構(gòu)，流程圖。

（2）子程序，分多少程序塊。

（三）以分組上講臺(tái)講解的形式進(jìn)行課堂研討交流

一周以后，以組為單位在課堂上進(jìn)行講解，每組需要制作PPT，到講臺(tái)上進(jìn)行講解，教師進(jìn)行實(shí)時(shí)講評(píng)，班里面的同學(xué)也可以提問交流。實(shí)踐證明，這種方法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，對(duì)很大一部分同學(xué)起到了督促作用，課堂氣氛也比較活躍。當(dāng)然該方法的缺點(diǎn)也是明顯的一般耗費(fèi)的學(xué)時(shí)比較多，因此在實(shí)際教學(xué)中，一般只采用1-2次翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，都是針對(duì)重點(diǎn)且綜合性較強(qiáng)的內(nèi)容實(shí)施。

四、實(shí)施過程中的鼓勵(lì)措施

不同學(xué)生的自制力以及學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性是不同的，所以這種大作業(yè)的平時(shí)成績相對(duì)很高的，一般是3-4分/次，對(duì)于表現(xiàn)比較好的學(xué)生或者上講臺(tái)講解的學(xué)生都給予高分平時(shí)成績的獎(jiǎng)勵(lì)。而且鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言，鼓勵(lì)不同的意見，對(duì)學(xué)生不要批評(píng)，當(dāng)學(xué)生講解錯(cuò)誤時(shí)，要先肯定他講對(duì)的地方，然后指出其錯(cuò)誤所在，這樣學(xué)生會(huì)感覺比較自信，也會(huì)易于接受。

五、總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法與傳統(tǒng)的教學(xué)方法有很大的不同，它從很大程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式促使教師的角色發(fā)生了變化，從之前的知識(shí)傳遞者，變成了推動(dòng)者、引導(dǎo)者，這對(duì)教師也提出了很大的考驗(yàn)和新的要求。同時(shí)從學(xué)生角度分析，對(duì)學(xué)生的自學(xué)能力、自制能力也提出了更高的要求。

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作者簡介：

李宗帥，男，碩士，講師，主要從事自動(dòng)化方面的教學(xué)研究工作。