“機械控制工程基礎(chǔ)”多融合式教學(xué)改革實踐

周 丹，李 柯

（南昌理工學(xué)院機電工程學(xué)院，江西 南昌 330044）

0 引言

伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”不斷催生著各類新穎的教育理念和教學(xué)方式，諸如微課、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等在教學(xué)活動中不斷普及。新技術(shù)背景下，如何針對人才的多元化需求，充分融合教育與技術(shù)、創(chuàng)新教學(xué)模式、提升教學(xué)效果，是當(dāng)前教學(xué)改革面臨的迫切問題[1]。

“機械控制工程基礎(chǔ)”是機械工程類本科專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及范圍廣、知識點多、計算量大，并且與實際系統(tǒng)有緊密聯(lián)系。傳統(tǒng)課程教學(xué)呈現(xiàn)出：理論內(nèi)容多，實踐應(yīng)用少，且兩者融合較差；教學(xué)形式和手段較單一，學(xué)生參與度不高；課程實驗環(huán)節(jié)效果不明顯；課堂講授時間過長學(xué)生難以消化理解。諸多原因造成學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)主動性不強，導(dǎo)致整體教學(xué)效果不佳[2]。

同時伴隨著人們閱讀方式的改變，電子式和碎片化成主導(dǎo)，尤其是大學(xué)生群體。通過對相關(guān)專業(yè)的學(xué)生進行課程教學(xué)的問卷調(diào)查，分析出符合學(xué)生新穎的課堂教學(xué)方式。文章針對機械控制工程基礎(chǔ)課程展開線上線下融合式教學(xué)，充分利用學(xué)生學(xué)習(xí)特點，在于提升教學(xué)效果。

1 線上線下融合式教學(xué)模式

1.1 線上資源創(chuàng)建

2020年2月開始全國大學(xué)生實行“停課不停學(xué)”在線課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生提前感受線上自主學(xué)習(xí)。隨后各大高校與超星平臺進行合作，推出“一平三端”教學(xué)平臺，普及各大高校。

根據(jù)該課程的實際情況，結(jié)合超星“一平三端”教學(xué)平臺制作線上教學(xué)模塊。主體分為視頻資源、軟件仿真、題庫設(shè)計和分組任務(wù)。

（1）視頻資源：引用超星平臺下吉林大學(xué)劉振澤老師建立的《控制工程基礎(chǔ)》線上視頻資源。基礎(chǔ)課程教材大同小異，涉及知識點都是相同的。視頻教學(xué)完全能夠滿足學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。但為了配合線上與線下實現(xiàn)教學(xué)或者教材的同步，線下課堂教學(xué)使用的PPT資源同步放在了教學(xué)平臺上，方便學(xué)生課后進行鞏固復(fù)習(xí)。

（2）軟件仿真：該課程理論性較強，要讓學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，需教師及時解惑來增強學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。Matlab軟件是控制系統(tǒng)建模與仿真重要軟件，把部分模擬實驗?zāi)K放在線上，有效解決實驗限時限地的影響。通過仿真能及時驗證學(xué)生課后知識推導(dǎo)及建模過程是否正確，進一步增強學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。

（3）題庫設(shè)計：針對不同知識點設(shè)置不同程度和不同類型的題庫，對學(xué)生進行測試。教師根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整線下教學(xué)內(nèi)容，劃分好每堂課的重難點。

（4）分組任務(wù)：線上學(xué)習(xí)達不到學(xué)生心理預(yù)期，會降低學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。如何結(jié)合線下課堂教學(xué)提升學(xué)生積極性？可采用自主分組，進行限時任務(wù)，在線上進行提交，采用一定的打分制進行評分。

1.2 教學(xué)過程實施

針對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生作為授課對象，采用線上線下融合式教學(xué)。以線上自主預(yù)習(xí)+線下課堂針對性教學(xué)為主線，并配合線上分組限時任務(wù)和軟件模擬仿真。

（1）線上自主預(yù)習(xí)。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講授為主，學(xué)生被動吸收。融合式教學(xué)以學(xué)生為主體，教師根據(jù)學(xué)生自學(xué)情況調(diào)整線下課堂教學(xué)內(nèi)容。在每堂課結(jié)束后，教師根據(jù)教學(xué)進度安排下堂課教學(xué)內(nèi)容，并提前設(shè)置線上預(yù)習(xí)任務(wù)及對應(yīng)測試題。

線上預(yù)習(xí)和測試受很多因素影響。為了細致掌握學(xué)生線上預(yù)習(xí)情況，線下課前10分鐘測試，教師根據(jù)結(jié)果構(gòu)建該堂課側(cè)重點。通過線下課堂講解分析，課程結(jié)束前再對該知識點進行測試，了解學(xué)生總體掌握情況。

（2）分組限時任務(wù)。長期單一的教學(xué)模式，學(xué)生興致慢慢減弱，參與度越來越低且效果越來越差。采用分組限時任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生語言組織能力和團隊協(xié)作能力。

分組任務(wù)評分采用教師50%+組內(nèi)互評25%+組間互評15%+自評10%。為了保證團隊團結(jié)一致，學(xué)生自己組隊。為了避免學(xué)生依賴他人，每組每位成員都必須進行現(xiàn)場講解，組內(nèi)成員根據(jù)貢獻值進行組內(nèi)互評。通過現(xiàn)場展示團隊討論結(jié)果，其他小組進行組間互評。

通過分組限時任務(wù)環(huán)節(jié)，首先鞏固了重要知識點；其次小組討論增強學(xué)生溝通與協(xié)作能力；限時也可以讓學(xué)生明白時間的重要性，系統(tǒng)只接受規(guī)定時間內(nèi)的討論成果；最后，現(xiàn)場講述加強學(xué)生語言表達能力，想法準(zhǔn)確無誤地表達出來，也讓學(xué)生體驗角色互換。

（3）軟件模擬仿真。該課程主要是對機械類控制系統(tǒng)進行建模并判斷系統(tǒng)的性能。但通過理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生很難直觀感受課程的應(yīng)用性。Matlab軟件有兩部分內(nèi)容進行系統(tǒng)建模仿真，函數(shù)命令和Simulink仿真。線上提供仿真軟件及安裝使用教程，并布置相關(guān)建模仿真任務(wù)，讓學(xué)生不限時間自主仿真。學(xué)生通過對不同控制系統(tǒng)進行建模仿真了解系統(tǒng)的性能，并驗證理論建模結(jié)果，加深對理論知識的理解。

2 考核方式改革

傳統(tǒng)考核采用平時30%+考試70%，對學(xué)習(xí)過程追蹤相對較少，考試成績決定課程學(xué)習(xí)效果。線上線下融合式教學(xué)打破傳統(tǒng)考核方式，注重學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生注重每一個教學(xué)環(huán)節(jié)。該教學(xué)采用線上積分50%（其中簽到10%+視頻20%+分組任務(wù)20%+課堂互動10%+討論10%+作業(yè)15%+線上測試15%）和線下集中考試50%。

3 教學(xué)效果對比

經(jīng)過一個學(xué)期線上線下融合式教學(xué)，對比傳統(tǒng)教學(xué)模式，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，教改班的總體成績優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式班。從數(shù)據(jù)顯示，使用線上資源（視頻資源和PPT資源），能認(rèn)真完成線上任務(wù)的學(xué)生普遍綜合測評成績較好。綜合設(shè)計題主要為區(qū)分學(xué)生理論知識是否準(zhǔn)確掌握。教改班學(xué)生綜合設(shè)計題普遍優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班，反映了學(xué)生理論知識能夠拓展并應(yīng)用。同樣，線上分組任務(wù)參與度高的學(xué)生綜合設(shè)計題得分更好。

學(xué)期結(jié)束后對教改班進行滿意度調(diào)查，了解學(xué)生接受程度及需改進的地方。通過數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生大部分認(rèn)為二者互補，充分發(fā)揮了學(xué)生的自主性，更能體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程的主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。也有同學(xué)提出如果想更好地提高學(xué)習(xí)效果，需要學(xué)生有自主學(xué)習(xí)的意愿，應(yīng)加強線上學(xué)習(xí)的獎懲措施。有學(xué)生提出，學(xué)習(xí)的氛圍也能夠直接影響學(xué)習(xí)積極性，應(yīng)加強與學(xué)生的及時互動。

圖1 新舊教學(xué)效果對比

4 結(jié)束語

該課程具有突出的工科特點，涉及知識面廣，公式推導(dǎo)多。傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式知識點的長期運用欠佳。采用線上線下融合式教學(xué)，以學(xué)生為中心，注重過程分析，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)心理，及時線上建模仿真，分組限時討論，多角度進行線上線下融合教學(xué)。通過新舊模式對比，融合式教學(xué)過程跟蹤明顯，學(xué)生互動較多，教學(xué)效果更好。