基于學習共同體的混合式教學
——以“控制工程基礎”課程為例

周洪波 張 敬 李 鍶 李榮華 舒凱斌

（湖南理工學院機械工程學院 湖南·岳陽 414006）

0 引言

《機械工程控制基礎》是一門理論性、系統性和邏輯性非常強的機械類專業基礎課，是控制論與機械工程技術理論之間的交叉學科。該課程的學習具有如下兩個特點：

（1）課程本身要大量用到Laplace變換、復變函數理論，所以要想學好該課程，必須具備良好的高等數學基礎，如線性代數、微積分以及復變函數；

（2）相關專業知識的能力要求高。比如構建實際系統的物理模型，需要有良好的電路（主要是模擬電路）、大學物理、電機與拖動、機械原理的基礎。

因而在學習過程中，部分數學、物理基礎差的學生，會逐漸喪失對于該課程的學習興趣；還有部分學生把該課程當成數學來學，掌握的只是一些方程的變換和圖形的畫法，忽略了控制的基本思想以及這些數學方程背后的物理定律與規律，陷入紙上談兵的怪圈，難以應用所學理論知識去解決實際工程問題。此外，該課程不同于那些上手相對容易、結果直觀的實踐設計類課程或應用技術類課程，必須深入理解每一個相關的概念和理論實現過程，才能很好地掌握控制科學的相關知識點。

傳統的一言堂式的教學模式已經明顯無法解決出現的問題，課堂上師生互動越來越少，問題分析、算法設計、結果仿真分析的具體過程被幻燈片一帶而過，理論知識消化困難，越學越難，學生的自信心受到嚴重挫折，學習興趣自然消失殆盡如何構建高效、高質量的學習模式，將被動式學習轉化為主動學習，是教學管理中急需解決的問題。

2020年，公共衛生事件突發使得教育進入了網絡時代，計算機及網絡在大家的生活、學習、工作中變得越來越重要。混合式教學，即將在線教學和傳統教學的優勢結合起來的一種“線上+線下”教學。該模式以學生為教學主體，以過程考核為導向，在線上和線下統籌開展教學活動。建立基于混合式教學模式的師生學習共同體，達到師生之間相互影響、共同進步，營造良好的學習氛圍，是實現線上和線下教學活動有序進行的重要手段。

1 基于學習共同體的混合式教學模式構建

基于學習共同體的混合式教學模式構建分三階段進行，以教室里的實體教學為中心，設為課中、課前和課后。課前以線上學習為主，課中以實體教學為主，課后以線上與線下學習相結合為主，三個環節均在專業教師的指導下進行，做到線上與線下相貫通。具體教學活動設計如圖1所示：

圖1：混合式學習模式教學活動設計

1.1 課前環節

課前環節主要由學生使用移動終端，采用在線學習的方式完成。具體是給予學生充分的學習自主權。為保證教學效果，教師需要在前期教學資料設計和督促鼓勵學習方面下足功夫。第一，課前推送給學生的學習資料，主要包括教研室教師共同設計和錄制的微課、微課上所使用的PPT、相關的以記憶和理解為主的練習題、還有一些教師精心尋找設計的與課題相關或者與育人有關的各種資料，目的是提高學生的學習興趣和潛移默化的培養學生的道德修養和職業素養。教學視頻的設計宜短小精悍、內容不能太難。預習測驗設計的題目也應該是基礎性的，不能太難以至于打擊學生的學習積極性。培養學生道德水平和職業素養的視頻應力求豐富、貼近學生的實際，容易使學生產生共鳴。第二，在課前環節教師還應做到監督鼓勵。一方面利用軟件的功能進行監督管理。例如，學習時長排名，視頻學習，作業完成情況等，教師應及時表揚并給予一定獎勵，用以培養學生自主學習的主動性、積極性，培養學生的學習自信心。另一方面教師應及時關注學生的預習測驗結果和預習反饋，及時掌握學生自主學習的情況和動態，以便對學生進行督促學習和課堂上有針對性的講解。

1.2 課中環節

課堂的實體教學是該混合式教學模式的重點教學環節。教師進行多媒體教學，采用工程導向式教學方式，著重講解課程中的難點和重點問題。針對學生預習情況，學生難以理解的問題重點闡述，學生能夠依據自己的能力解決的問題，交由學生思考解決，教師起輔助作用。課程講解完成后，教師布置作業。

為促進學生間的交流協作，根據超星學習通平臺數據統計分析結果，將學生分組。建立教師負責制的層次性學習群體和組長負責制的學習共同體，然后指導小組討論學習。討論完畢后，由小組代表輪流發言，教師點評。該學習共同體將學習好的和差的學生綁定到一起，通過完成小組任務實現幫帶。同時為分散的學習個體配置學習同伴，增強同伴學習的激勵作用，提高團隊協作能力。

1.3 課后環節

課后環節也是教學環節中重要的一環，主要先由學生在線完成，再由教師與學生在線下反思總結。首先由學生完成教師推送的課后作業，學生做錯的題由軟件進行統計后便于教師對學生掌握情況進行反饋。學生有什么問題也可以寫在指定的區域發送給教師，便于教師對學生的疑難問題進一步釋疑。其次，一個單元結束后，要進行一個在線單元測驗，題目不宜多，考核重要的和學生平時易錯的知識和技能點。最后，在實體課堂上組織一次學習體會分享會。組織學生對學習這部分內容的收獲、進步及不足、改進進行發言，教師跟進表揚和鼓勵。

2 教學實施過程

2.1 構建課前/課后線上資源

課程組本著“學生為中心”的教育理念，采用線下多媒體教學為主，輔以線上資源作為有效和必要補充的形式，提高學生學習的效率。錄播“微課”小視頻，將課程按知識點進行分解，對應每個知識點錄制不多于20分鐘的小視頻；錄制復習視頻資源，對每章重點內容進行梳理、總結；整理客觀題目，針對每節課知識點設計相應的客觀題目；整理章節試題資源，針對每章重點內容設計試題，包含主觀題和客觀題；建設課程試卷庫，針對全課程內容設計綜合性題目，結合基礎試題，進行合理組合形成課程試卷庫。

2.2 課中線下教學策略

一個優異的教學系統如何以最優的路徑實現最佳收斂呢？課堂教學策略便是實施的最佳手段。本課程總體的教學策略是：理論模塊采用工程問題式導向教學；實驗模塊采用工程任務式導向教學。具體教學策略是融合現代教育技術手段，應用具體的教學方法、教學設計來實施。

2.3 教學反饋

為了持續改進課程教學質量，我們利用網絡平臺大數據的功能，尋找學習“漏洞”，合理調整課前、課中和課后環節教學內容安排。如根據課前任務完成度和達成度，合理調整上課教學方式和制定后續課前任務；又如根據平臺對學生學習參與度、試題正確率等方面的數據分析，調整上課內容和設計教學環節。總之，本著持續改進的原則，建立完整的反饋機制，形成學習—反饋—再學習的閉環。提高本課程培養目標的達成度。

3 教學案例

以“控制系統數學模型”一節為例，進行教學過程設計。

3.1 課前自學

教師課前3天發布教學目標和課輔資料，學生以組為單位自由學習討論，完成測試。

3.2 課堂教學設計

（1）提出問題——啟發式教學。從教師實際參與的無人直升機自主飛行控制案例simulink模型導入，如何建立系統數學模型？

（2）案例分析。在課堂具體化建模的內容，進行詳細講解。

（3）小組討論。教師總結知識點并強調重難點，提出拓展問題：運動的模態有哪些？

4 結語

本文構建基于學習共同體的混合式教學模式，借助信息技術開展線上和線下的師生互動，在控制工程基礎課程教學過程中，能充分調動學生的創造性、主動性，能有效提高教師及學生的專業素質，提升學生的創新潛能。