控制工程基礎的翻轉課堂雙語教學改革實踐

李中凱+候昆峰+張慧琴

（中國礦業大學，江蘇 徐州 221116）

摘要：將雙語教學和翻轉課堂模式引入“控制工程基礎”的教學過程，探討教學方法并分析實踐結果。雙語教學適合采用小班授課的方式，將英文原版教材、英文課件和英文微課作為主要資料；課堂研討與小組項目作業是翻轉課堂實踐的重要形式。

關鍵詞：控制工程基礎；雙語教學；翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0083-02

《控制工程基礎》是機械工程專業的主干課程，目的在于培養學生建立控制系統數學模型和系統動態性能分析的能力。它是機電專業的基礎課程，如果能夠良好地掌握課程中的英文詞匯和知識點的英文形式，必將有利于機電專業其他英文資料的學習，實現課程的國際化對接。一些控制工程基礎的雙語教學改革被開展，例如：從理論教學、實踐教學和課程考核形式三方面進行了探索，提出了在理論教學中增加機械工程案例教學，在實踐教學中采用實物器件與軟件相結合的方式[1]。探索了雙語課程的師資水平、授課材料和教學方法等，分析了不同階段中英文授課和學生作業的中英文所占比例[2]。翻轉課堂（Flipped Class Mode，FCM）[3]是近年來在世界各國興起的一種教學模式，在翻轉課堂中，課堂時間主要由實驗和課內討論等活動所填充，而傳統的課堂講解則通過微課等形式在課外時間完成。把翻轉課堂模式引入控制工程基礎的雙語教學，教師進行知識點概要講解，學生在課外根據微視頻進行自主學習，課堂上教師與學生基于案例進行討論和交流，開展翻轉課堂雙語教學實踐。

一、課程教學存在的問題

1.內容抽象，部分知識點難以理解。控制工程基礎課程包含的內容較多，包括系統動態數學模型、系統時間和頻率特性分析、系統穩定性分析、系統相對誤差分析和系統綜合與校正等，是一門綜合性和理論性很強的課程。一般開設于大三上學期，內容包含很多較難理解的概念、數學公式、理論推導和復雜圖形等。學生如果對基本知識掌握不牢固，就會感到該課程學習困難。

2.教師單向傳授知識，學生學習興趣低。由于學時短和教學任務緊湊，控制工程基礎課堂經常采取講授教學模式。雖然教師授課和學生聽課是我國教育界普遍采用的教學模式，但是，這種單向的授課方式無法提高學生的知識應用能力，導致學生探索和發現問題的能力較弱；而教師嘗試改變教學模式，通常需要扎實的知識基礎和付出多倍的備課時間，投入較大。

3.專業課程的國際化對接能力弱。課程國際化是拓展學生國際視野的重要方式，但我國目前高校課程缺乏國際化。在全中文的專業課教學中，學生很少能夠了解專業學術英語，不能及時了解國外先進的工程理念和前沿技術的發展，缺乏與國際的接軌；且某些高校的研究生招生考試中指定的控制工程基礎專業課教材為英文教材，全中文教學不利于學生的深造與個人發展。

二、課程教學改革的途徑

1.課程人數設置。上課人數對于翻轉課堂具有重要影響，翻轉課堂適合采用小班授課。采用層次型班級開課模式，即開設1—2個小班，每個小班人數限制在20—30人左右，進行翻轉課堂雙語教學。另外，開設1—2個60—90人的班級，以中文教學為主，配合少量雙語教學。學生英語水平是英語授課一個關鍵要素，應選拔英語水平較高的學生進入小班授課，可以將雅思或大學英語四、六級等作為選拔標準。注意，分層次專業課授課僅是在雙語教學準備不太充分的情況下，作為試點和過渡的一種形式。經過幾輪授課，待雙語課程建設與教師隊伍建設完善之后，應實施全面的翻轉課堂雙語教學，充分體現教育公平。

2.翻轉課堂實施形式。翻轉課堂包括課外和課堂兩個環節。在課外環節，教師根據教學內容抽取和總結出重要的知識點，依據知識點制作成微視頻和設計課前練習題，學生根據微視頻進行獨立自主的學習，并完成相應的練習題。課堂環節主要包括教師講解、師生互動和學生小組合作。針對控制工程基礎，可在每章抽取3—5個核心知識點，教師通過實例、理論、應用和啟發思考題等，把知識點講透，為學生的課外自主學習提供基礎。

3.雙語教學的教材選用與課件形式。實行雙語教學首先要選擇一本經典的英文原版教材。英文原版教材信息量大且內容繁多，而中文教材則相對簡練，為了充分發揮兩種教材各自的優勢：（1）選用英文教材作為主講教材[4]，提煉英文教材中的知識點，配合英文多媒體課件，在課堂上進行知識點的概要性講解和案例研討，學生必須在課外借助微視頻等資料進行知識點的自主學習；（2）選用中文經典教材作為參考書，且中英文教材的習題可配合使用；（3）多媒體課件采用全英文的制作方式，簡練展示關鍵的專業詞匯及相關定義。

4.控制工程基礎的實驗?？刂乒こ袒A的實驗教學內容包括典型系統時間響應、二階系統頻率響應和控制系統校正。實驗是理解控制原理的一種直觀形式，而軟件實驗有助于課堂講授和學生上機操作仿真。通過Matlab軟件可以有效簡化實驗教學，采用Matlab可以使知識點生動形象地表示出來，有利于學生直觀清晰地理解和掌握抽象難懂的知識點。

三、教學實施效果的討論

1.課程網站平臺有助于推動翻轉課堂雙語教學的實施。課程網站可以劃分為用戶模塊、交流學習模塊、資源模塊、監督模塊等，例如，在資源模塊中，學生可以找到教學微視頻、教學課件、課程習題、課程優秀文章等資料。課程網站平臺是教學資源的存儲體，表現在學生可以通過電腦、智能手機等途徑獲取微視頻資源；課程網站中的留言板、學生問題和教師解答資源形成了一種知識庫，可以對后續年級的專業課學習提供良好的借鑒。

2.微視頻在翻轉課堂教學中直接影響學生課前學習的效率與積極性。教師根據課程教學目標和內容以及參考教材，抽煉和總結出每章節必須掌握的核心知識點與難點，對知識點相關內容進行整合簡化。需要講解的教學內容可以采用公式、文字PPT，配合動畫或者視頻播放的形式，豐富微視頻的效果以避免視頻枯燥。每個微視頻包含1個知識點，時間大致在8—15分鐘左右。在微視頻授課中，對于某一個知識點盡可能從多角度講解，這樣有助于避免知識的單調性。例如，講解控制系統穩定性時，教師除了講解通過理論計算來分析控制系統的穩定性以外，也可以引入基于Matlab和LABVIEW的實驗，這樣既擴大了學生的知識面，也可以調動學生對探索未知知識的興趣。

3.翻轉課堂的專業課雙語教學要增加課堂研討和小組項目作業的環節。根據控制工程基礎內容，設計典型案例，建立案例庫，使用生動、形象的案例調動學生課堂研討的積極性。要改變學生課堂參與和活躍度低的現狀，僅靠知識點提問是不夠的，必須通過一些實際控制系統的分析、設計案例，來體現知識點在實際中被運用的情況。另外，小組項目作業也是一個非常重要的環節，設置4—6人的小組，以章節為單位給每個小組設計不同的協作作業。小組成員在課后時間通過資料查找、討論分析，完成項目作業并形成PPT資料。各小組在課堂上進行項目作業匯報，形成各小組之間相互學習和競爭的效果。教師要注意小組項目作業的合理的難度和工作量，并把個人完成情況反映到學生的平時成績中。

參考文獻：

[1]李澤，楊歆豪.“控制工程基礎”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2014，（2）：109-110.

[2]劉天宇.現代控制工程雙語教學探索[J].高教學刊，2015，（12）：40-41.

[3]鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境下基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013，19（1）：58-64.

[4]Katsuhiko Ogata. Modern control engineering （Fifth Edition），現代控制工程（第五版）（英文版）[M].北京：電子工業出版社，2011.