基于翻轉(zhuǎn)課堂的“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程教學(xué)模式改革與實(shí)施

陳曉云，王 娟，張 艷

(大連民族大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，遼寧 大連 116605)

“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程是自動(dòng)化專業(yè)本科階段的一門(mén)核心課程，該課程以電機(jī)與拖動(dòng)中的交直流電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，基于自動(dòng)控制原理中的控制理論思想，充分運(yùn)用電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等課程的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。因?yàn)檫@些課程在本門(mén)課中形成了一個(gè)完整的體系，所以任何一門(mén)課的不足都會(huì)影響學(xué)生對(duì)整個(gè)體系的理解，涉及面寬、知識(shí)點(diǎn)多，是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率的難點(diǎn)。

該課程現(xiàn)行的教學(xué)方法，由于教學(xué)內(nèi)容繁多枯燥，學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣，造成了老師備課講課辛苦，學(xué)生上課不認(rèn)真聽(tīng)講。而且隨著培養(yǎng)方案的修訂，專業(yè)課程學(xué)時(shí)縮減，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)有一定的難度。為提高課堂教學(xué)效率，改革教學(xué)模式勢(shì)在必行。

針對(duì)“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)很多高校進(jìn)行了改革探索[1-2]，但大部分改革都是針對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的，取得不錯(cuò)的效果。翻轉(zhuǎn)課堂( The Flipping Classroom) 是一種混合使用技術(shù)和親自動(dòng)手活動(dòng)的教學(xué)環(huán)境[3]。翻轉(zhuǎn)課堂在國(guó)內(nèi)外課堂教學(xué)中有很多成功的案例，筆者根據(jù)多年來(lái)對(duì)這門(mén)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合大連民族大學(xué)的實(shí)際情況，從調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的角度出發(fā)，引入翻轉(zhuǎn)課堂到教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的主動(dòng)性和積極性，力求在教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解與掌握，改善課堂教學(xué)效率，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。

1 現(xiàn)有課堂教學(xué)模式存在的問(wèn)題

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程在自動(dòng)化本科專業(yè)的課程體系中占據(jù)重要地位，在各高校積極推進(jìn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新形勢(shì)下，“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程的培養(yǎng)目標(biāo)明確定位為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)人才，以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力為宗旨，然而本課程在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下存在弊端明顯。

傳統(tǒng)教育模式隱藏的假設(shè)是：“知識(shí)比學(xué)生重要”，是以灌輸知識(shí)為主，教學(xué)過(guò)程包括課前備課、課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)三個(gè)部分。三個(gè)部分的主體均為教師，學(xué)生課前是否預(yù)習(xí)、課上是否認(rèn)真聽(tīng)、是否聽(tīng)得懂，課后是否及時(shí)歸納總結(jié)，這些問(wèn)題都得不到有效監(jiān)督與檢驗(yàn)。雖然這種教學(xué)方法有助于教學(xué)過(guò)程按照教學(xué)計(jì)劃按部就班進(jìn)行，確保了教學(xué)進(jìn)度。但教師是主角，學(xué)生是被動(dòng)式的接受，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。以“學(xué)生為中心”，是要把學(xué)生看得比知識(shí)重要，對(duì)學(xué)生的理解、肯定、糾正，納入教學(xué)過(guò)程中。

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程通常由兩個(gè)階段組成:第一階段是“信息傳遞”，是通過(guò)教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；第二個(gè)階段是“吸收內(nèi)化”，是在課后由學(xué)生自己來(lái)完成的。

傳統(tǒng)教學(xué)只注重學(xué)習(xí)過(guò)程的第一步“信息傳遞”，也就是課堂環(huán)節(jié)上，從而忽略了第二步“吸收內(nèi)化”。這一過(guò)程被放在缺少幫助的課后環(huán)節(jié)中，導(dǎo)致用于師生互動(dòng)、同伴協(xié)作和交流的課堂，常常被教師一個(gè)人占用來(lái)做知識(shí)傳授。改變教學(xué)模式，從單向的講授，改為在課堂上學(xué)生積極參與，提出問(wèn)題與小組互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生思考與討論所學(xué)，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，不做旁觀者。

翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行了重構(gòu)。“信息傳遞”是學(xué)生在課前進(jìn)行的，老師不僅提供了視頻，還可以提供在線輔導(dǎo)；“吸收內(nèi)化”是在課堂上通過(guò)互動(dòng)來(lái)完成的，教師能夠提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，在課堂上給予有效輔導(dǎo)，同學(xué)之間相互交流更有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的吸收內(nèi)化。

總之，翻轉(zhuǎn)課堂模式可以改變傳統(tǒng)教學(xué)領(lǐng)域一個(gè)長(zhǎng)期存在的現(xiàn)狀。

2 改革的依據(jù)及可行性

互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式變得可行和現(xiàn)實(shí)。學(xué)生可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用優(yōu)質(zhì)教育資源自主學(xué)習(xí)，不再單純依賴授課老師教授知識(shí)，老師在課堂上角色發(fā)生了變化，主要解決學(xué)生遇到的各種問(wèn)題或者指導(dǎo)學(xué)生做作業(yè)，與傳統(tǒng)教學(xué)模式剛好顛倒，老師更多的責(zé)任是去理解學(xué)生的問(wèn)題和引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識(shí)[4]。

目前翻轉(zhuǎn)課堂在國(guó)內(nèi)外課堂教學(xué)中有很多成功的案例，翻轉(zhuǎn)課堂轉(zhuǎn)換了教學(xué)的核心角色，真正地實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”。學(xué)生由被動(dòng)式的聽(tīng)課轉(zhuǎn)換為主動(dòng)式的深入學(xué)習(xí)和研究。學(xué)生成為掌控學(xué)習(xí)過(guò)程的主角，而教師演變?yōu)閷W(xué)習(xí)過(guò)程的輔助者和指導(dǎo)者。而“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程，是自動(dòng)化專業(yè)的主干課程，所有工科院校自動(dòng)化專業(yè)都開(kāi)這個(gè)課程，不乏一些國(guó)家級(jí)重點(diǎn)課程，該課程教學(xué)內(nèi)容相對(duì)明確且固定，視頻資源豐富，比較適合以“學(xué)生為中心”的教學(xué)。

3 改革的設(shè)計(jì)與實(shí)施

依據(jù)應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程自身特點(diǎn)，將本課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)為課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)和課后總結(jié)三個(gè)階段的教學(xué)活動(dòng)。

3.1 課前準(zhǔn)備

教師根據(jù)課程內(nèi)容，提出明確的學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)計(jì)一系列的項(xiàng)目作業(yè)，推薦精品課視頻和拓展資源等，通過(guò) QQ 群或 Email 等網(wǎng)絡(luò)通信工具向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和要求，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

學(xué)生根據(jù)自身特點(diǎn)和時(shí)間安排，在學(xué)習(xí)網(wǎng)站上直接查找學(xué)習(xí)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師指導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)小組，相互督促，團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同參與完成項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證和PPT演講的制作等任務(wù)。課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段，教師和學(xué)生的具體分工和任務(wù)見(jiàn)表1。

表1 課前準(zhǔn)備階段教師和學(xué)生分工任務(wù)表

3.2 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)的目的是為了幫助學(xué)生解決自學(xué)過(guò)程中的難題，幫助學(xué)生消化所學(xué)理論知識(shí)，并鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。

開(kāi)展課堂交流討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考總結(jié)，對(duì)自己提出的創(chuàng)新想法與大家討論交流，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和自主創(chuàng)新精神。課程重要的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容還要教師歸納知識(shí)點(diǎn)。在課堂上學(xué)生匯報(bào)自己小組的PPT，學(xué)生講完，同學(xué)提問(wèn)，老師點(diǎn)評(píng)歸納，教室氣氛變得輕松、活潑，學(xué)生掌握了課程的主要內(nèi)容，老師關(guān)注每一個(gè)同學(xué)。此過(guò)程中教師和學(xué)生的分工任務(wù)見(jiàn)表2。

表2 課堂教學(xué)教師和學(xué)生分工任務(wù)表

3.3 課后總結(jié)

針對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)項(xiàng)目任務(wù)，在每一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)完成后，都有一個(gè)綜合性的模塊化的測(cè)驗(yàn)或報(bào)告。便于學(xué)生自主地對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行主動(dòng)的總結(jié)和差缺補(bǔ)漏，此階段具體實(shí)施過(guò)程中教師和學(xué)生的任務(wù)分工見(jiàn)表3。

表3 課后總結(jié)階段教師和學(xué)生分工任務(wù)表

通過(guò)以上三個(gè)階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生在以下方面發(fā)生了改變。

(1)“翻轉(zhuǎn)”讓學(xué)生自己掌控學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂后，學(xué)生可以根據(jù)自身時(shí)間和學(xué)習(xí)習(xí)慣來(lái)安排自己的學(xué)習(xí)。學(xué)生在課下看教師的視頻講解，完全不必像在課堂上教師集體教學(xué)那樣緊繃神經(jīng)，擔(dān)心遺漏什么，或因?yàn)榉中亩簧辖虒W(xué)節(jié)奏。學(xué)生觀看視頻的節(jié)奏快慢全在自己掌握，懂了的快進(jìn)跳過(guò)，沒(méi)懂的倒退反復(fù)觀看，也可停下來(lái)仔細(xì)思考或筆記，甚至還可以通過(guò)聊天軟件向老師和同伴尋求幫助，學(xué)習(xí)在輕松的氛圍中進(jìn)行。

(2)“翻轉(zhuǎn)”增加了學(xué)習(xí)中的互動(dòng)。翻轉(zhuǎn)課堂最大的好處就是全面提升了課堂的互動(dòng)，具體表現(xiàn)在教師和學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間。

當(dāng)教師更多的成為指導(dǎo)者而非內(nèi)容的傳遞者時(shí)，也有機(jī)會(huì)觀察到學(xué)生之間的互動(dòng)。教師在教學(xué)過(guò)程中注意到學(xué)生小組之間相互學(xué)習(xí)和借鑒，而不是依靠教師作為知識(shí)的唯一傳播者。教師的目標(biāo)是讓學(xué)生確定學(xué)習(xí)作為自己的目標(biāo)，并真正理解課程的內(nèi)容，而不是爭(zhēng)取完成任務(wù)。

例如在“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程講授應(yīng)用部分時(shí)，以往都是老師舉例學(xué)生聽(tīng)，翻轉(zhuǎn)課堂改革后，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣點(diǎn)，查閱運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到對(duì)象中，做了PPT進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，并在課堂演講。不同同學(xué)小組找了不同的應(yīng)用對(duì)象，這樣即訓(xùn)練了學(xué)生對(duì)知識(shí)的歸納總結(jié)能力，又鍛煉了在眾人面前語(yǔ)言表達(dá)能力，收到良好的效果。尤其是一些平日缺課較多的同學(xué)，為了得到獎(jiǎng)勵(lì)的平時(shí)成績(jī)，參與的積極性非常高，專業(yè)課堂出現(xiàn)了少有的掌聲和活躍氣氛。

4 課程考核方法實(shí)施方案

考核方式在開(kāi)課時(shí)就在課堂上公布并讓學(xué)生提意見(jiàn)，反饋適當(dāng)調(diào)整后盡可能使考核公平公正。傳統(tǒng)的“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”課程考核包括期末考試、平時(shí)成績(jī)比例分配是70%和30% 。改革后，課程期末總成績(jī)平時(shí)成績(jī)占的比重加大，讓學(xué)生注重過(guò)程學(xué)習(xí)，而不是期末突擊幾天的死知識(shí)記憶。平時(shí)成績(jī)由課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目報(bào)告、出勤情況等構(gòu)成，實(shí)行課堂做與課程無(wú)關(guān)事一票取消平時(shí)成績(jī)的做法，讓學(xué)生上課全身心投入。課程結(jié)課總成績(jī)構(gòu)成為：總成績(jī)=期末50%+課堂表現(xiàn)20%+小組項(xiàng)目10%+個(gè)人項(xiàng)目報(bào)告10%+出勤10%。其中，課程講授的理論部分仍然采用傳統(tǒng)的期末筆試測(cè)試，課堂表現(xiàn)根據(jù)學(xué)生講PPT和課堂活躍度情況打分；小組項(xiàng)目則要根據(jù)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)、同伴評(píng)價(jià)、口頭測(cè)試、自己負(fù)責(zé)部分的完成情況等綜合評(píng)價(jià)；個(gè)人項(xiàng)目則主要根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案、獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力、項(xiàng)目報(bào)告完成情況等方面評(píng)價(jià)。

5 結(jié) 論

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施能夠充分調(diào)動(dòng)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性， 將被動(dòng)的聽(tīng)、抄、背，變?yōu)橹鲃?dòng)的閱讀、思考、理解、講授和討論。通過(guò)對(duì)2013、2014兩個(gè)年級(jí)學(xué)生的試行，從學(xué)生成績(jī)和問(wèn)卷調(diào)查學(xué)生反映來(lái)看，效果良好，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)學(xué)生的綜合能力得到不同程度的提高。學(xué)生能夠針對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行歸納整理、融會(huì)貫通，并重新組織語(yǔ)言將理解的內(nèi)容有理有據(jù)地表述出來(lái)，與大家進(jìn)行順利的溝通和交流。

(2)學(xué)生的工程意識(shí)得到提高。通過(guò)一些創(chuàng)新性和綜合性課程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠意識(shí)到工程實(shí)踐與理論原理之間的聯(lián)系與區(qū)別，逐漸傾向于用工程思維考慮問(wèn)題．

(3)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。課堂效果好，這門(mén)課程的及格率也明顯提高，以往專業(yè)課60分萬(wàn)歲的現(xiàn)象明顯改善，更重要的是通過(guò)改革教學(xué)模式，發(fā)現(xiàn)了很多有不同特點(diǎn)的學(xué)生，也使師生關(guān)系更加融洽。