依托项目：项目名称：移动机器人的定位技术与路径规划研究 项目编号：2017FH001-102
项目类别：云南省地方本科高校(部分)基础研究联合专项项目
摘要：本文基于翻转课堂的教学理念，对教学流程的三个阶段——课前准备、课堂教学、课后作业进行重构，形成了翻转课堂教学模式。在此基础上，对本科高校自动化专业的《现代控制理论》课程进行翻转课堂教学模式方案设计。设计的方案不仅能够促进教学效率的提高，还能够促进学生实践能力和创新探索精神的培养，对同类工科专业的课程教学具有参考意义。
关键词：翻转课堂；现代控制理论；教学模式
Research on Flipped Classroom Teaching Mode in “Modern Control Theory”
Abstract: Based on the teaching concept of flipped classroom，this paper reconstructs the three stages of teaching process -- pre-class preparation，classroom teaching and homework after class，and forms the flipped classroom teaching model.On this basis，the flipped classroom teaching mode of “Modern Control Theory” course of automation major in universities is designed.The designed scheme can not only promote the improvement of teaching efficiency，but also promote the cultivation of students' practical ability and spirit of innovation and exploration.It is of reference significance to the teaching of similar engineering majors.
Keywords: flipped classroom，Modern Control Theory，teaching model
1 引言
翻转课堂是一种新型的教学模式，它颠覆了传统教学中教师在课堂上传授知识，学生在课后通过训练内化知识的模式[1]。翻转课堂的知识讲授不在课堂上，而是通过现代信息技术的辅助，在课前完成。翻转课堂对于高效利用课堂时间、增强师生互动、提高学生学习兴趣、扩展问题探索深度、开启创新思维均具有积极作用，是值得借鉴的[2,3]。
《现代控制理论》是自动化专业学生的必修基础课，它在自动化专业的课程体系中起着承上启下的重要地位[4]。目前很多高校对于这门课程都采用传统的集体授课方式进行讲授，但由于该门课程与其他课程的衔接比较紧密，理论性、逻辑性比较强，教学学时的压缩和学生理解能力的限制导致教学内容无法进行广度和深度拓展，艰涩枯燥的理论推导不能激发学生学习的主动性，因此传统的教学方式在实际中是不合适的，它不能兼顾学生学习的个性化特点。考虑到翻转课堂的优势，结合教师在实际教学过程中遇到的问题，对《现代控制理论》的翻转课堂教学模式进行研究具有重要的实践意义。
2 翻转课堂教学模式组成
传统课堂教学的教学流程包括课前准备、课堂教学和课后作业三个方面，而翻转课堂的教学流程则是对原有的教学流程进行了重构，包括课前准备、课堂教学和课后拓展三个方面。在翻转课堂的教学里，课前准备阶段借助了现代化的信息技术手段，根据课前任务进行自学和视频观看，同时还可以和同伴进行交流讨论，这样就使得课前自学有保障；课堂教学阶段则围绕作业、学生完成课前任务时生成的问题开展教学，使得教学内容有侧重点，教学效率也更高，教学中同样也要注重师生互动和生生互动；课后拓展阶段则针对课堂教学的内容和学生的层次化水平进行不同程度的拓展，让学生在巩固基础知识的前提下，实现更多的自主学习和专业探索。
伴随着信息技术的不断发展，翻转课堂的教学也可以充分的借助现代信息技术手段，以达到更好的教学效果。基于此，需要对教学环节的六个方面进行重构，分别是：教学目标、教学内容、教学方式、教学策略、教学资料和教学评价。
对教学目标来说，可以根据教学流程分为两个部分:课前准备要实现的是基础学习目标，即对知识的记忆、理解和应用；课堂教学实现的是能力、思维发展目标，即对知识的应用、分析和评价，在教师的指导和答疑下对知识进行再创造。从思维模式的角度分析，翻转课堂的教学目标就是不仅要培养学生的低阶思维，更要培养学生的高阶思维，使学生能够将学习和思考结合起来，实现“知行统一”。
传统教学的教学内容都是在课堂上通过教师讲授的方式进行传播的，在翻转课堂里，教学内容分为课前和课堂两个阶段。课前教学内容可以是基本知识点、基本规则和基本应用，由学生借助各种现代化信息平台进行自主学习，比如看“中国大学慕课”、“智慧树”上的精品课程视频，或者教师自己录制的微课视频等，在观看视频的同时完成相应的练习。教师根据学生对课前任务的完成情况和反馈信息有针对性的来组织课堂教学内容，课堂教学内容就变得更有指导意义和应用价值。
课前的教学，学生主要是通过演示、视听、阅读等方式进行自主学习的，是一种被动接受的方式；课堂的教学为了促进学生对教学内容的理解和掌握，可以采用小组讨论、探究实践、教其他人或者同伴互教的学习方式，是一种主动探究的方式。
翻转课堂的教学策略应使用广义的教学策略，即既包含教师教的策略，又包含学生学的策略。在教学过程中，不应局限于某一种教学策略，而应本着有效教学的原则合理的、综合性的使用教学策略。正所谓“教学有法、教无定法、贵在得法”，教学策略应用的目标就是实现有效的教学，在使学生知识深度和广度得到发展的同时，能力、思维也得到发展。
传统教学资料局限于教材和教师讲义，在信息化的时代，翻转课堂的教学资料的来源则更为丰富。中国大学慕课、智慧树、学堂在线等各种教学平台上的精品课程、网络开放课程都是方便、快捷、实用的教学资料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
翻转课堂的教学评价强化过程性的评价，即更加注重对学生学习过程和内容进行评价。比如说，测验、讨论、提问、作业都可以作为平时成绩；鼓励学生录制微课进行个人展示，也记录为平时成绩的一部分。增加过程化评价的比重，可以改善学生的学习态度和主动性，促进学生勤于思考，从而促进教学质量的提高。
3 《现代控制理论》翻转课堂教学模式方案设计
以《现代控制理论》课程为例进行教学流程重构的翻转课堂教学模式方案设计。
3.1 课前准备
在课前准备阶段，教师主要进行课程微视频的设计和录制、课前练习设计、网上答疑交流及根据学生的完成情况设计课堂教学。
《现代控制理论》课程理论性比较强，设计的微视频应该尽量减少严密、艰涩、难懂的理论推导，尽可能用Matlab仿真实验、实际案例等直观的方式引出课程的主要知识点，使知识点的呈现更为直观、简洁、易懂和精炼。
考虑到学生学习能力的个性化和层次性特点，根据知识点的难易程度，分别制作基础型、稳健型和拓展型三类微视频，学生根据自己的实际情况选择性地进行观看。
在制作微视频的同时，教师还需要根据教学内容设计相应的练习，练习的设计不仅仅是对学生知识掌握程度的测试，更要引导学生对自身的学习进度进行反思，要让学生主动思考：“我会什么？”、“我想学什么？”、“我遇到了什么问题？”以及“我怎样解决问题？”。
教师通过交流平台中学生提出的问题、学生对课前任务的完成情况和测评结果，总结形成有针对性的教学内容和探究题目用于课堂教学，同时对课堂教学内容和教学方式进行设计。
3.2 课堂教学
《现代控制理论》课程具有理论性强、难度偏大的特点，教师在课堂上需要用足够的时间对艰涩难懂的重点内容进行讲解，同时将学生在课前准备阶段中出现的共性问题集中解答。在翻转课堂的教学模式中，由于学生在课前对基本知识点进行了自主学习，因此，相比较于传统的教学模式，课堂教学时间可以适当缩短，提高了教学效率。例如，对于“状态观测器”这一内容的讲解，在课前的微视频中可以借助Matlab仿真软件，分别搭建引入状态反馈前后的系统模型，并得到相应的单位阶跃响应曲线，通过观察曲线的差异来分析状态反馈对系统动态性能和稳态性能的影响；而在课堂教学中，就只需要对学生进行理论讲解。
课堂教学中的师生互动和生生互动是为了让学生能够将理论知识应用于实践。在互动过程中，教师可以根据学生的学习水平以及学生自己的意愿将学生进行分组。各组自行分工协作完成教师分配的课堂任务，教师在该过程中对各组的协作学习进行答疑和指导，以促进学生对知识的掌握，同时也促进学生对知识深度和广度的更多探索。在完成课堂任务后，教师组织学生对各组的完成情况进行交流与汇报，对学生的课堂表现、协作过程和任务结果进行集中点评，并对整堂课的知识脉络进行总结和梳理，重在鼓励学生进行积极探索和交流协作。在整个过程中，除了有教师评价，还需要有学生自评和他评，这些都记录在学生的过程性评价中。
3.3 课后拓展
翻转课堂的课后拓展主要包括两个方面，课后作业和知识拓展。
课后作业的目的是让学生巩固知识，强化对理论知识的掌握和应用。作业可以分为书面作业和网上作业：书面作业的形式与传统教学模式类似；网上作业不仅易于实现作业批改，方便进行成绩统计和学习效果分析，还可以实现网上答疑，使教学不受时间、地点的限制，有助于教学效率的提高。
知识拓展是为了强化学生高阶思维的培养，真正实现“学思结合、知行统一”。教师根据学生的学习能力和个性化差异，依托学校的创新实践项目，设计不同层次的探究目标，让学生自主选择感兴趣的、合适的项目目标进行实践探究，并在探究实践过程中给予指导。当然，学生也可以自行设计探究项目进行拓展研究，以此来扩展知识深度和广度。例如，可以对倒立摆控制系统提出不同的评价指标，让学生分别基于Matlab、Automation Studio实验平台进行设计调试，教师在学生的设计过程中针对问题进行指导和答疑，促进学生掌握不同的设计方法。
4 结论
本文在翻转课堂教学理念的基础上对教学的六个环节——教学目标、教学内容、教学方式、教学策略、教学资料和教学评价进行重构，然后以自动化专业的基础必修课程《现代控制理论》为例，进行了翻转课堂教学模式的方案设计。设计方案不仅能够提高教学效率，而且能够促进培养学生的实践能力和创新能力，对于同类工科专业的课程改革具有一定的参考意义。
参考文献
[1]辛海燕.翻转课堂和个性化学习理念深度融合的高效教学研究[J].求知导刊,2016,(3):141-142.
[2]陈晓菲.翻转课堂教学模式的研究[D].武汉:华中师范大学,2014:05.
[3]蒋兴加,姚彩虹.基于《自动控制理论》立体化翻转课堂教学探讨[J].大众科技,2017,19(215):124-126.
[4]李华雄.《现代控制理论》课程的CDIO模式教学改革[J].现代教学论坛,2017,(25):117-118.
作者简介：通讯作者：赵海茹（1989.12-），女，云南玉溪人，玉溪师范学院，助教，硕士，研究方向：控制系统仿真与优化；
王蕊（1988.11-），女，云南元江人，玉溪师范学院，助教，硕士，研究方向：通信与信息系统；
周慧（1986.07-），女，河南周口人，玉溪师范学院，讲师，硕士，研究方向：通信与信息系统。
论文作者:赵海茹 王蕊 周慧
论文发表刊物:《知识-力量》2019年9月35期
论文发表时间:2019/8/8
标签：课堂论文; 学生论文; 课前论文; 教学内容论文; 作业论文; 教师论文; 课堂教学论文; 《知识-力量》2019年9月35期论文;