自動控制原理課程的混合式教學模式實踐研究

邢卉　孫曉云　王明明　鄭海青

關鍵詞：混合式教學;自動控制原理;部分翻轉課堂;智慧平臺

慕課快速發(fā)展引發(fā)了傳統(tǒng)課堂變革，智慧平臺的出現(xiàn)改進了教育互動模式，線上和線下相結合的混合式教學大量涌現(xiàn)。作為一種能夠有效拓展課堂學習時空邊界的教學新形式，混合式教學綜合了網(wǎng)絡教育與傳統(tǒng)學校教育的優(yōu)勢，成為國內高校教育改革的新趨勢。我國部分高校采取線上直播授課的教學活動，使得另外一種模式的線上與線下混合式教學飛速發(fā)展。

本教學組為實現(xiàn)以學生為中心、以學生學習成果為導向的教育理念，保證自動控制原理課程的教學質量，對線上直播教學、線下部分翻轉課堂教學、線上智慧平臺學習相結合的新型混合式教學模式進行了實踐探索。

1課堂教學設計重構

本次教學案例為電氣與電子工程學院自動化專業(yè)的電1802-1、2、3班，共計90人，教學班人數(shù)較多。根據(jù)本校具體情況，課堂教學實施的方式包括少量學時的線上直播授課和部分翻轉課堂教學。經(jīng)過對學生實際情況調研和教學組研討，本門課程的教學利用了騰訊課堂、QQ平臺、雨課堂等多種工具（如表1所示）。線上授課時注重對知識點進行片段化重組，目標是提升學生關注力，增強學習體驗;線下授課時采用部分翻轉課堂模式，增加學生思考環(huán)節(jié)和互動環(huán)節(jié)，提高學生學習效率。

1.1線上直播教學設計

與線下授課相比，線上教學時學生的注意力更容易轉移，在45分鐘時長的課程中容易出現(xiàn)“神游”現(xiàn)象。為保證教學質量，教學內容的安排盡可能碎片化，每個知識點的講授控制在10分鐘內，并盡可能補充一些實例使其具體化和形象化。在每個知識點講授結束后，以提問形式進行多次互動，鼓勵學生們在討論區(qū)回答問題，對于不積極回答問題的學生進行隨機點名。線上教學過程中，學生們可以隨時在討論區(qū)提出問題，教師看到問題后，及時在課堂答疑。

采用這種講授、交互、答疑相結合的方式，提升學生關注度和學習體驗，增強線上遠程教學的學習效果。

1.2部分翻轉課堂的線下教學設計

自動控制原理教學班的人數(shù)較多，標準的翻轉課堂形式難以顧及到全體學生，故在線下教學中采用了基于雨課堂的部分翻轉課堂教學，實現(xiàn)以學生為中心的教學。

在課堂教學內容的安排方面，首先增加了若干限時提交選擇題和計算題。選擇題的知識主要涉及概念或定理的理解，答題時間一般為1～3分鐘，每次課會有1～2道，答題結果即時顯示，教師根據(jù)答題情況靈活修正課堂教學計劃。圖1所示為奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)部分的單選題答題結果，正確率為64%，表明學生對此知識點的理解不夠，教師延長了該知識點的講授時間。計算題設計在例題講解之后，題型和內容與例題近似，答題時間設置為10～15分鐘，每周1～2道，要求學生紙面作答并提交或拍照通過雨課堂平臺上傳（如圖2所示）。學生答題時，通過在教室中走動觀察，可以查看大部分學生的解題過程，了解學生出錯的點在哪里，及時糾正。例如，在圖2所示的連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的求解時，可以利用歸納的穩(wěn)態(tài)誤差表得到e=R/K。其中，R是輸入信號的系數(shù)，K是系統(tǒng)的開環(huán)增益。在計算過程中，大部分同學在K值的求解上出現(xiàn)錯誤。開環(huán)增益K對應的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)要求是時間常數(shù)表示法，而大多數(shù)學生在結構圖化簡后得到的傳遞函數(shù)為零點極點表示法。兩種不同的表示法帶來了不同的開環(huán)增益系數(shù)K。這個錯誤與基礎理論的掌握關系不大，而是體現(xiàn)了知識的靈活應用。通過隨堂練習及時發(fā)現(xiàn)并糾正這個錯誤，可以給學生留下更深刻的印象。

其次，當學生課堂反應沉悶時，及時采用彈幕和隨機點名工具，活躍課堂氣氛的同時掌握學生學習進度（如圖3和圖4所示）。教師在每次講解完內容量大或存在難度的知識后，會與學生交流并詢問對該知識點的掌握情況，但是課堂上熱烈響應的大多是已經(jīng)學會的學生，沒有掌握的同學會怯于表達自己。彈幕可以在課堂上匿名表達，沒有學會的同學更勇于承認還未掌握。圖3所示為某次課上彈幕的結果，0表示學生沒有理解長除法的步驟，1表示學生已經(jīng)掌握。圖4所示為某次課堂上隨機點名結果。由于教師會先提出問題，再進行隨機點名，為了能正確回答問題，每次點名結果出現(xiàn)前，同學們都會有短暫的熱烈討論。這種小活動刺激了學生學習的積極性。

課程教學完成后，雨課堂統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示包括習題、彈幕、隨機點名等在內的師生互動次數(shù)超過1100次。

2線上智慧平臺資源

項目組在2017年錄制了“自動控制原理”慕課視頻，并在超星網(wǎng)絡教學平臺上線。該學習視頻每小節(jié)時長控制在10分鐘左右，特點是內容全面、結構完整，適合于學生在課后復習或者對課上沒有掌握的知識進行查漏補缺（如圖5所示）。

最新版教材中增加了大量的微動畫視頻，時長多在1分鐘內，非常適合碎片時間反復觀看學習。教學組根據(jù)視頻知識點設計線上練習題發(fā)布在雨課堂平臺，習題旁添加視頻二維碼，學生們在完成練習時會多次掃描二維碼觀看視頻，完成對重要知識點的復習（如圖6所示）。課堂教學遇到知識難點，又受限于課時長度無法反復講解時，教師會在課后及時錄制講解視頻發(fā)布到雨課堂平臺。

翻轉課堂中設計的學生答題及其他互動環(huán)節(jié)占用了時長，教學內容中部分知識被設計為課前或課后的自學點。自學知識點歸納為5頁內的PPT，并設計學習后的選擇題或填空題，以引導學生完成自主學習，如圖7所示。課堂教學遇到知識難點，又受限于課時長度無法反復講解時，教師會在課后及時錄制講解視頻發(fā)布到雨課堂平臺，如圖8所示。

3突出過程評價的考核方式

新型混合式教學模式的引入必須有考核方式的改進做支撐。要引導學生在課堂和課下的學習中用功，課上和課后的練習題、自學知識點等過程環(huán)節(jié)需要作為期末考核的組成部分。為檢測新教學模式的教學質量，教學組還設置了期中考試環(huán)節(jié)來及時反饋學生的學習效果。學期中的所有學術環(huán)節(jié)都納入最后的期末考核，通過設置合理的考核權重，實現(xiàn)對學生學習過程及學習成果的綜合考評，“自動控制原理”的評價考核體系如圖9所示。

結語

線上線下混合式教學開展以來，教學組與時俱進、創(chuàng)新教學方式。從教學數(shù)據(jù)統(tǒng)計和學生評價來看，學生課內注意力顯著增強，對課程的主動參與意識提高，對教師的教學滿意度提升。同時，授課過程中也存在一些問題：有些學生自制力差，不積極參與課上互動，無法順利完成練習題。針對這些問題，需要教師們加強與學生的溝通，必要時進行一對一的談心和輔導，多給予這些學生鼓勵和幫助。

開展線上直播教學與部分翻轉課堂的混合式教學，是教師們面臨的新挑戰(zhàn)。在總結經(jīng)驗的基礎上，還需要教師們不斷努力，改進不足，進一步提升教學效果。多樣化教學方式的采用，客觀上提升了教師們的信息化教學素養(yǎng)，促進了線上線下混合式教學的發(fā)展。

作者簡介：邢卉（1980— ），女，漢族，河北石家莊人，博士，副教授，研究方向：圖像處理。