自動控制原理“翻轉(zhuǎn)課堂+項目驅(qū)動”教學(xué)模式研究與思考

吳云凱 周揚

[摘? ? ? ? ? ?要]? 自動控制原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課具有理論性強、概念抽象、分析方法多、理論與實踐聯(lián)系緊密但結(jié)合難等特點，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，教學(xué)質(zhì)量差。將“翻轉(zhuǎn)課堂+項目驅(qū)動”教學(xué)模式引入自動控制原理教學(xué)中，采取讓學(xué)生在課外時間完成針對知識點和概念的自主學(xué)習(xí)，并且將設(shè)計一個直流電機伺服控制系統(tǒng)作為項目目標(biāo)，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，課堂變?yōu)榻處煘閷W(xué)生解答學(xué)習(xí)過程中的問題和交流的場所。對課程的課前準備、課堂教學(xué)以及課后總結(jié)三個環(huán)節(jié)進行詳細規(guī)劃，同時針對“翻轉(zhuǎn)課堂+項目驅(qū)動”教學(xué)模式的應(yīng)用提出建議。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 自動控制原理;翻轉(zhuǎn)課堂;項目驅(qū)動

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? [文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）31-0146-02

自動控制原理是我校電子信息學(xué)院重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時作為很多工科專業(yè)的重要支撐性課程，具有理論性強、概念抽象、分析方法多、與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密、理論和實踐聯(lián)系密切及結(jié)合難等特點。在授課過程中需要大量的數(shù)學(xué)分析和推導(dǎo)，繪制大量的曲線和定理證明，學(xué)生普遍存在聽不懂、做不會、學(xué)習(xí)興趣低等問題。與此同時，即使學(xué)生充分掌握了課程的所有知識點，又存在著與實際應(yīng)用結(jié)合難的困擾，理論知識不能得到運用，學(xué)生無法掌握知識點的真諦。目前，自動控制原理課程的教學(xué)模式主要是采用教師講授，學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)復(fù)習(xí)，組織課內(nèi)實驗的方法。

如果我們改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式運用到自動控制原理課程教學(xué)中，采取讓學(xué)生在課外時間完成針對知識點和概念的自主學(xué)習(xí)，并且結(jié)合“項目驅(qū)動”教學(xué)方式，讓學(xué)生帶著一定的目標(biāo)或任務(wù)去學(xué)習(xí)，課堂變?yōu)榻處熃o學(xué)生解答學(xué)習(xí)過程中問題和交流的場所[1，2]。這樣，學(xué)生可以在實踐中理解知識，結(jié)合目標(biāo)重點學(xué)習(xí)，在研究中升華理論，以探索完成項目來引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

目前我國大學(xué)采取“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的課程，多數(shù)為文科課程、公共基礎(chǔ)類課程，有部分院校創(chuàng)新運用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式強化教學(xué)成效[3]。針對自動控制原理授課中知識抽象、難以理解、學(xué)習(xí)興趣低、學(xué)習(xí)效果差等問題，本文以提高學(xué)生對自動控制原理課程學(xué)習(xí)主動性為目標(biāo)，開展“翻轉(zhuǎn)課堂+任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式探索，將抽象難以理解的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識通過自主學(xué)習(xí)、項目引領(lǐng)、交流互動和課后反饋等教學(xué)環(huán)節(jié)，研究分析自動控制原理課程中“可翻轉(zhuǎn)”內(nèi)容和適于項目化的章節(jié)，順應(yīng)現(xiàn)代化多媒體教學(xué)，顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極探索，以完成項目為目標(biāo)，獲得理想的教學(xué)效果[4]。

一、“翻轉(zhuǎn)課堂+任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式的設(shè)計與實施

在理論知識講授的基礎(chǔ)上，自動控制原理課程重在強調(diào)學(xué)生對實際控制系統(tǒng)的建模、設(shè)計以及優(yōu)化知識的掌握，同時注重對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高，采用“理論+實踐”相結(jié)合的教學(xué)模式[5]。教學(xué)過程中將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式與“任務(wù)驅(qū)動”模式相融合，教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求對內(nèi)容整合重構(gòu)，錄制教學(xué)視頻，設(shè)計合理的課程項目，通過獨立學(xué)習(xí)、小組合作、教師輔導(dǎo)等環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)過程組織時，即課前、課中、課后三個教學(xué)環(huán)節(jié)進行設(shè)計與實施，具體內(nèi)容如下。

（一）課前教學(xué)環(huán)節(jié)

1.深入研究教學(xué)大綱，明確學(xué)生應(yīng)該掌握的知識點和技能點，對學(xué)生進行學(xué)情分析，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，制定有針對性的引領(lǐng)項目。本文的項目目標(biāo)設(shè)定為設(shè)計一種“直流電機伺服控制

系統(tǒng)”。

2.教師在分析研究的基礎(chǔ)上制作課件、教案，設(shè)置學(xué)習(xí)情景和任務(wù)、教學(xué)微視頻。教師可以自己錄制視頻文件，也可以廣泛采用其他高校的微課、慕課以及各類教學(xué)視頻，集各學(xué)校在授課中的長處，更好地展示自動控制原理理論的應(yīng)用場景。

設(shè)計一種直流電機伺服控制系統(tǒng)，要通過運用自動控制原理課程的相關(guān)知識環(huán)節(jié)解決該伺服電機的速度控制問題。在教學(xué)視頻準備中，要將自動控制原理課程的相關(guān)知識點都進行串連，并且逐一講解在該控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。一個直流伺服電機控制系統(tǒng)是由以下幾部分構(gòu)成的：被控制量是電機軸的旋轉(zhuǎn)速度、參考值為設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度所對應(yīng)的電壓、比較單元為差分放大器、控制單元為運算放大器、校正單元為直流伺服電機、反饋形式為負反饋。那么在視頻準備時，就要將控制對象、參考值、控制單元、校正、反饋這些知識點對應(yīng)到伺服電機控制系統(tǒng)中。

3.教師設(shè)置在線練習(xí)題，使用QQ、微信或一些專用的教學(xué)軟件上傳學(xué)習(xí)資料，學(xué)生在觀看完教學(xué)視頻后，可以獨立完成自測題目，考查對知識點的掌握程度。這樣，學(xué)生能夠及時確認掌握度，發(fā)現(xiàn)疑難問題，便于在課堂上與同學(xué)、教師交流，進而提高學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力。練習(xí)題的結(jié)果會及時反饋給教師，并以此為依據(jù)進行有目的的備課，更好地服務(wù)于課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（二）課堂講解環(huán)節(jié)

課堂講解環(huán)節(jié)是“翻轉(zhuǎn)課堂”知識強化的關(guān)鍵，也是“項目驅(qū)動”教學(xué)法實施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況以及練習(xí)題反饋信息，在課前針對重點認真?zhèn)湔n，課上提出項目目標(biāo)，并進行仔細解讀，將直流電機伺服控制系統(tǒng)的每一部分對應(yīng)于自動控制原理的關(guān)鍵知識點逐一提煉，詳細講解。

伺服電機控制系統(tǒng)由6個子任務(wù)功能模塊構(gòu)成，每個子任務(wù)功能模塊都對應(yīng)了自動控制原理課程的知識點，整個伺服電機控制系統(tǒng)的設(shè)計涵蓋了自動控制原理課程幾乎全部重點內(nèi)容，自動控制原理課程的知識點安排及對應(yīng)的解決子功能模塊問題的知識點如上圖所示，在課堂教學(xué)過程中，針對項目系統(tǒng)中每一個子任務(wù)所對應(yīng)教材章節(jié)的知識點對學(xué)生進行訓(xùn)練。

（三）課后及實驗環(huán)節(jié)

學(xué)生在課上時間與授課教師充分交流后進行實驗，將課堂上已經(jīng)整理設(shè)計好的項目思路進行仿真實現(xiàn)，或者實物實現(xiàn);在實際操作的過程中遇到問題后，再次回到課本或者觀看教學(xué)視頻進行深入理解和重新認定，在此過程中，學(xué)生對課本的理論知識又有了一次更加深刻直觀的認識。學(xué)生在課程和項目完成后，將理論知識和項目設(shè)計過程以及產(chǎn)生的實驗結(jié)果、心得體會等寫成報告，上交老師。

在課程結(jié)束后，學(xué)生和教師都要進行教學(xué)評價與反饋。在交流溝通平臺中進行留言或留帖，把形成的新觀點、操作中遇到的常見問題及解決方案、學(xué)生的學(xué)習(xí)心得與反思等進行系統(tǒng)整理后上傳到在線教學(xué)平臺中共享。

二、總結(jié)與建議

自動控制原理課程的“翻轉(zhuǎn)課堂+項目驅(qū)動”教學(xué)模式，可以幫助學(xué)生明確建立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，清晰自己的學(xué)習(xí)思路，培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力，是一種行之有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和課程參與度的方式。該模式不僅適用于自動控制原理這門課程，也適用于各種實踐性和操作性較強的課程，然而，在這種教學(xué)模式在實施中需要注意以下三個問題：

1.并不是所有課程都適合采用，要根據(jù)課程性質(zhì)、課程間的銜接關(guān)系、學(xué)生的接受度和可承受度來確定是否采用。

2.必須明確同一門專業(yè)課知識點不一定都適合此模式教學(xué)，教師要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

3.在項目進行中，最好對學(xué)生進行分組，加強知識交流的同時提升團隊意識。

參考文獻：

[1]鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計研究[J].開放教育研究，2013，19（1）：58-64.

[2]劉蕓，曾睿.翻轉(zhuǎn)課堂國內(nèi)外實踐分析研究[J].才智，2016（21）.

[3]閆璽璽，陳艷麗.“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)信息安全課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探討[J].計算機時代，2019（3）.

[4]王坤.“自動控制原理”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究與思考[J].教育現(xiàn)代化，2019（4）.

[5]晶妍，陳紅兵.項目驅(qū)動課堂教學(xué)模式在《自動控制原理》課程中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2019（7）.

編輯 馬燕萍