翻转式教学在计算机控制技术课程的应用研究

    陈婵媛

    摘要：翻转式教学将学习的自主权交给学生，学生在教学过程中不再被动地接受知识，这是信息时代出现的一种较新颖的教学模式，但由于改革的难度，角色转变的困难，信息技术水平等限制，各高校仍普遍采用传统教育模式。今年疫情期间，为响应教育部“停课不停教，停课不停学”的号召，以在线学习为主要形式的翻转式教学模式有机会在多地获得推广。下文将基于疫情期间翻转式教学模式在计算机控制技术课程中的应用经验，总结并研究未来后疫情时代翻转式教学模式的推广及应用。

    关键词：翻转式教学;在线学习;计算机控制技术

    中图分类号：G642? ? ? ? 文献标识码：A

    文章编号：1009-3044（2021）17-0102-03

    开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

    The Application and Research of Flipped Teaching Mode in Computer Control Technology Course

    CHEN Chan-yuan

    （Guangzhou Institute of Science and Technology， Guangzhou 510640， China）

    Abstract： Flipped teaching transfers the autonomy of learning to students， and students no longer passively accept knowledge in the teaching process， this is a relatively new teaching mode in the information age. However， due to the difficulty of reform， the difficulty of role transformation and the limitations of information technology， colleges and universities still generally adopt the traditional education mode. During the epidemic this year， in response to the call of the Ministry of Education to “suspend classes without stopping teaching， and without stopping classes”， the flipped teaching model with online learning as the main form has the opportunity to be promoted in many places. Based on the application experience of flipped teaching mode in computer control technology course during the epidemic period， the promotion and application of flipped teaching mode in the future post epidemic era were summarized and studied.

    Key words： flipped teaching; online learning; computer control technology

    1 引言

    近年來，随着网络技术的发展和教育理念的革新，涌现出多种新型教育模式，如翻转教学、混合式教学等，这些教育理念的共通之处便是他们均基于在线教学方法。在线教学使学习更加灵活、自主、个性。但由于传统教学模式已经深入人心，新型教育模式在教师角色、课程模式和管理模式上与传统教育模式有较大差异，教育改革的难度不容小觑，因此目前国内各高校仍主要采用传统的教育模式。2020年初，新型冠状肺炎病毒席卷全球，考虑到疫情的影响，教育部发布了《教育部关于2020年春季学期延期开学的通知》[1]，为响应此要求，本着“停课不停教、停课不停学”理念，各高校相继开展线上教育。这一举措给高校教师带来挑战的同时，也推进了基于线上教学的新型教学模式的发展。

    本文将基于疫情期间计算机控制技术课程的翻转式教学经验，分析翻转式课堂相较于传统课堂的优劣势，研究如何在后疫情时期将翻转式课堂与传统课堂有机融合，达到教学的高效性、创新性、新颖性。

    2 计算机控制技术课程特点及教学现状

    《计算机控制技术》是机械电子工程专业的学科拓展课，以《自动控制原理》为先修课程，从基本概念入手，引导学生掌握计算机控制系统的理论知识，掌握PID控制、模糊控制以及神经网络控制等算法，并了解计算机控制系统中发展的新技术[2]，是一门理论性与实践性并重的课程。《计算机控制技术》需要实现模型的建立，离散信号的处理，并根据被控对象特点选择设计最优控制技术，学习过程中涉及较复杂的数学知识以及《自动控制原理》的基础知识，具有概念晦涩、原理抽象、知识繁杂的特点。

    在课堂教学过程中，由于本课程原理较复杂，理论讲解较枯燥，知识点密集，导致学生学习过程中出现理解困难，知识掌握不扎实，学习热情下降等现象。在传统课堂模式下，存在以下缺陷：（1）清晰的讲解和有限的学时之间的矛盾，计算机控制技术这类理论性较强的学科，要将知识点讲解透彻，势必将耗费较多课堂时间，而学时有限，且计算机控制技术知识点繁多，在有限的学时实现有效的讲解，给教师和学生均带来较大考验;（2）研究表明，学生能够集中注意力的时间大概为10～18分钟，而传统课堂一般为45分钟，这就导致学生的注意力无法在整堂课时刻集中，而对于知识点如此密集的课程，学生将错过一些知识点，影响教学效果;（3）传统课堂属于瞬时教学，无法回顾。在复杂枯燥的理论讲解中，课堂气氛相对沉闷压抑，学生处于被动接受状态，只是一味接受经过教师反复“咀嚼”过的知识点，缺乏自我思考，思维并不活跃，往往会存在课上似懂非懂，课后遗忘迅速的现象，而一旦遗忘，又无法重新回顾教师课堂讲解的过程;（4）由于计算机控制技术需要很多先修课程的知识支撑，学生的学习速度和理解能力受自身知识水平、个性和学习特点限制而各异，在传统教学模式下，即使教师充分分析每一类学生的学习特点，也很难做到面面俱到，个体和群体的矛盾仍旧存在;（5）传统教学模式的填鸭式教育方式无法让学生感受到学习的快乐，学生大部分学习过程与创造力无关，个性和好奇心也在被消磨。以上在传统教学模式下计算机控制技术课程的不足，困扰着众多高校教师，新的教学模式亟待探索。

    3 基于线上课程的翻转式教学在计算机控制技术课程中的应用

    3.1 翻转式教学特点

    翻转式是在新时代背景下诞生的新兴教育模式，它的发展很大程度上依赖于网络通讯技术的发展，可较好地解决传统教学模式的不足。

    （1）翻转式课堂[3]亦可译为颠倒课堂，它重新调整了学生和教师的角色。在这种课堂模式下，学生占据学习的主导权，学习时间及进度的安排也更灵活、自主。教师也不再是课堂的绝对权威，将成为学生学习过程的引路人，为学生提供优质全面的学习资料，并创造学生间、学生与教师间讨论、质疑、协作的条件。

    （2）翻转式教学模式可实现“教”与“学”的统一，学习的进度只由学生知识掌握的精熟程度决定。在传统教学模式中，由于班级中每个学生的学习能力和学习特点参差不齐，教师对于教学速度及难度的把控较困难，无法顾及所有学生。在翻转式教学模式中，学生根据自己的学习情况自主安排进度，教师负责将教学视频制作精良，教学资料准备充足。学习进度完全根据学生学习情况自主安排，真正实现“教”与“学”的统一。

    （3）翻转式教学模式下，学生可无限次回看、随时暂停教学视频，自行把握学习节奏。而传统课堂的瞬时教育，学生一旦没跟上教师节奏，将丢失重要知识点的讲解;一旦遗忘，课后也无法回顾教师讲解过程。

    3.2 翻转式教学在计算机控制技术课程中的应用

    基于“停课不停教、停课不停学”的号召，各高校全面开启全新线上教学模式，此次疫情也成了高校融合线上教学的催化剂，使得高校教师及学生有机会体验新型教学模式，直观感受其与传统教育模式的差别，在此基础上，也有机会进行拓展分析和思考。

    3.2.1 翻转式教学的应用形式

    为给全国大学生提供疫情期间较好的教育资源，2020年初教育部组织22个在线课程平台开放了1291门国家精品在线课程。基于如此丰富的优质教育资源，各高校采取的远程教学有多种形式：（1）由于线上教学平台的课程不是为应对疫情临时仓促制作上线的，是近些年来教育部精心组织、精心培育、精心遴选的好老师的好课，具有质量保证，因此任课教师可筛选并采用线上教学平台的优秀课程作为学生线上学习的主要资料，而不必为应对疫情匆忙制作线上课程，达到较好的教学质量的同时减轻教师压力;（2）任课教师亦可自行采用腾讯会议、QQ会议等软件进行直播授课，并且在直播之前可以要求学生根据资料预习，这种教学模式的优点是：不同高校学生特点相差较大，任课教师对于本校学生的特质更了解，课堂内容及教学深度的把握会更精准，更适应本校学生;直播授课，教师可在上课过程中与学生进行互动，随时提问，掌控学生的学习状态;在教师的监督下，学习效率也较高;（3）糅合如上两种教学模形式，教师根据课程特点，遴选优质教学资源;学生根据教师精心挑选的线上课程进行学习，并进行相应的测试;教师收集学生的测试情况以及学生的反馈，录制视频或直播进行答疑、重难点剖析、课后题分析、总结知识点，形成一个较好的课堂反馈及学习闭环。学生亦可自行掌握学习进度，反复观看视频，大幅度发挥学生的主观能动性。第三种教学模式即属于基于线上教学的翻转式教学模式，同时具备第一种和第二种教学模式的优点。

    3.2.2 计算机控制技术的翻转式教学模式

    疫情期间计算机控制技术教学采取上面提到的第三种教学模式，其翻转式教学过程主要由以下几部分组成：（1）根据教育部公布的开放在线学习平台信息，对各平台的相关优秀课程进行遴选，最终选择发布于MOOC平臺，由北京交通大学测控技术与仪器专业的王爽心教授、齐红元副教授、陈广华高工讲授的“计算机控制技术”课程，此门线上课程属于北京交通大学的校级精品和优质课程，授课目标、课程大纲也均与我校“计算机控制技术”课程的相关要求相符;（2）根据教学计划及课表，拟定计算机控制技术学习计划安排表，并组建教学辅导QQ群，按照课表在规定的上课时间发布学习内容及计划，做好每堂课考勤，保证学生每周的学习时间，做到有限制的自由;（3）课后，要求学生完成对应课时相应知识点的测试题，并提出质疑和疑惑;（4）根据学生作业及提问情况，教师收集并总结重难点，针对以上内容录制解答视频或直播分析解答并讨论。

    根据翻转式教育模式在计算机控制技术课程的应用经验，可做如下总结和反思：（1）教学资料准备仍有待进一步完善，由于疫情的暴发较突然，大部分高校教师的线上教学经验不足，前期也未有足够时间进行线上资料的准备，因此提供给学生的资料不够全面充足，为实现更好的学习效果，可给学生提供更多的应用实例，相关论文等资料作为拓展学习;（2）学生自觉性是对远程学习的一个较大考验，由于教师无法面对面观察学生学习状态，整个学习过程较大程度上依赖于学生的自我控制和自我约束能力，大部分教师通过软件签到打卡方式进行考勤监督，但仍存在较大漏洞，因此需通过寻找更有效的方式监督学生学习情况，或者培养学生的自我约束能力来解决这一问题;（3）由于所有的教学过程均在线上完成，虽然针对学生的疑问，专门录制视频进行答疑，但相较于线下教学其沟通和反馈仍不够及时;（4）这一教学模式下，学生和教师的角色均发生了较大的转变[4]，对于学生来说，不仅可以充分发挥学生的自主性，还可以开发出学生头脑中的创造性和潜力;对于教师，传统教学模式中，教师占据绝对主导权，用知识点充斥课堂的每一分钟，这不仅给教师带来较大的教学压力，还会导致学生失去参与感，影响教学效果，在翻转式教学模式中，教师可以根据学生的反馈和意见，录制相应知识点的讲解视频，或者在直播中与学生进行讨论。教师的教学更有针对性，可以更加了解学生的学习状况和特点，重新审视自身的教学活动和方式，促进教学水平的提升。

    4 翻转式教学未来实施方案

    本学期计算机控制技术课程所采取的基于线上课程的翻转式教学模式，在疫情期间发挥了很大的作用，也有机会将停留在理论层面的翻转式教学模式应用到实践中，对于后疫情时期具有较重要的启发和借鉴意义。

    线下的传统课堂教学模式较单一，教师和学生的角色固化，学生的参与度很低，而翻转式课堂教学模式形式较多样，教师和学生的角色较灵活，教师传授知识的同时，充分调动学生的积极性，属于启发式教育。翻转式教育模式给学生带来新鲜感和参与感，能在一定程度上激发学生的学习热情。传统教学模式也有其突出优势：1）教师和学生均已熟悉此种教学模式，教师在教学过程中驾轻就熟，能很好地完成教学内容;2）面对面教学，教师在授课过程中可以时刻掌握学生学习状态，随时调整教学进度和方法;3）面对面教学，对学生起到监督作用，对学生自制力要求相对较低;4）可对学生的疑问做出即时回答。因此，在后疫情时期仍将以线下教育为主，但翻转式教育模式也有其用武之地。

    基于疫情期间翻转式教育在计算机控制技术课程中的应用经验，综合线下教学，翻转式教学可有以下具体实施流程：1）线上资料准备：翻转式教育给学生充足的自主学习空间，为给学生提供更良好的线上学习资源，教师需花费较多时间制作视频、动画等作为知识传播工具，配置相关拓展资料和习题。线上教学以信息技术为载体，将知识点清晰地呈现给学生，学生在课前即可深入了解相關学时教学内容，实现有效预习;2）收集学生反馈：学生通过线上资料学习，完成相应习题，实现自我检测，也给教师提供参考信息，掌握学生学习情况，另外，学生也可提出疑问，教师总结分析以上反馈内容，有针对性地准备线下课堂;3）线下教学：不同于疫情期间的教学模式，后疫情时期，线下教学仍将是高校教学主体，教师可按照课前收集的学生知识掌握情况展开教学。由于学生课前已做预习，对教学内容已有铺垫，知识点的教学过程并不会占用整堂课的时间，翻转课堂的关键点就是有效支配课堂上多出来的时间。余下时间教师可做更多知识点的延伸及应用，使教学更有深度;亦可设置讨论环节，发散学生思维，培养学生主动学习、积极思考的习惯，将教学质量提升一个台阶;4）课后：经过这一闭环式学习，学生已经较好地掌握知识点，此时的课后作业可以更具开放性，创造性和应用性，激发学生开放性思维。

    由于工科的大部分学科均具有理论性强，概念晦涩、原理抽象、知识繁杂等特点，仅仅依靠线上课程及资料，学生会存在较多疑惑，无法自行融会贯通，因此线下教学仍承担着较重要的角色;此外，线下教学虽然可以实现教师与学生的面对面教学和沟通，由于知识晦涩，学生无法一次性理解所有的知识点，此时线上资料又成为较好的辅助工具，学生可以随时回看调取相应知识点的教学解析视频。此形式的翻转课堂，实现了线下教学与线上教学的有机融合，既可发挥教师的引导作用亦可培养学生独立思考的能力。

    5 总结

    翻转式教育属于网络时代出现的新型教育模式，其充分利用互联网的便利性，给师生带来全新的教学体验，即使学生自身条件、受教育水平、个性等各异，也可很好地适应此种教育模式，解决了传统教学模式中群体与个体的矛盾。[5]根据本学期翻转课堂在计算机控制技术学科中的应用经验，翻转课堂也有其不足，因此在未来的应用当中，基于线上教育的翻转课堂还需与线下的传统教学模式融合，以期达到互补作用，既能发挥学生的主观能动性，培养学生独立思考问题的能力，又能在教师指引下，按照要求完成课程要求，并实现广度和深度上的延伸。

    参考文献：

    [1] 教育部.教育部关于2020年春季学期延期开学的通知[A/OL].（2020-01-27）[2020-02-18].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202001/t20200127_416672.html.

    [2] 陈红卫.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2018.

    [3] 萨尔曼·可汗.翻转课堂的可汗学院：互联时代的教育革命[M].杭州：浙江人民出版社，2014.

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    [5] 鲍国强，王剑钊，薛剑.基于“互联网+”时代背景下的翻转课堂研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2019（5）：73-74.

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    [8] 叶潮流，李德才，檀明，等.基于MOOC的“数据库原理与应用”混合式教学改革与实践[J].实验技术与管理，2020，37（7）：217-221.

    [9] 刘瑶，贾永峰，李明宝，等.混合式教学模式在理论力学课程中的应用研究[J].山西建筑，2020，46（1）：173-175.

    【通联编辑：王力】