鄭秀麗，陳明杰，遲明路，張星紅

（1.河南工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

“自動控制原理”是自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，也是從事工業(yè)控制領(lǐng)域工作必要的技術(shù)儲備?！白詣涌刂圃怼闭n程的特點是理論性較強(qiáng)[1-2]，應(yīng)用的先修數(shù)學(xué)知識包括復(fù)變函數(shù)、積分變換等，因此，該課程是偏理論、抽象化的。傳統(tǒng)的填鴨式、哺喂式教學(xué)方式會使課堂教學(xué)枯燥乏味，學(xué)生缺乏興趣，最終導(dǎo)致上課注意力不集中。如何增強(qiáng)課堂的趣味性，提高課堂教學(xué)效率，抓住學(xué)生注意力，在生動有趣的教學(xué)環(huán)境中讓學(xué)生掌握知識點，是任課教師需要思考的問題。

微課是一種新的課堂教學(xué)方式，利用現(xiàn)有的視頻制作軟件，預(yù)先將課程教學(xué)重點或難點制作成簡短的視頻資料，不考慮復(fù)雜的課程體系，因此，微課具有“碎片化”特征。在微課的制作過程中，可以利用錄屏軟件或者攝像機(jī)等設(shè)備，將課程的主要內(nèi)容制作成約10 min~15 min的短視頻。因為微課具有重點突出、教學(xué)時間短、趣味性強(qiáng)等特點，所以這種教學(xué)方法在創(chuàng)新型教學(xué)模式中已經(jīng)被廣泛使用；同時，隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，其在遠(yuǎn)程教學(xué)中的優(yōu)勢越發(fā)明顯。實際教學(xué)過程中，任課教師預(yù)先將微課資料上傳，便于學(xué)生預(yù)習(xí)，在課堂上則將主要教學(xué)內(nèi)容以微課的形式播放，剩余課堂時間主要進(jìn)行課堂的互動，包括解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑惑、課堂提問、課后習(xí)題的疑問等。這種“微課+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式已經(jīng)廣泛應(yīng)用在很多大學(xué)的教學(xué)中。因此，微課在實際教學(xué)過程中體現(xiàn)出了較高的適用價值。但是，若課堂教學(xué)過程單純地依靠微課形式，必然會引起其他弊端。例如，如果采用純視頻教學(xué)，會使課堂互動減少，教師不能掌握教學(xué)節(jié)奏，無法得到學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的實時反饋；同時，對于自我約束能力較差和注意力易分散的學(xué)生，采用純視頻教學(xué)可能導(dǎo)致學(xué)生課堂開小差，教學(xué)效果不理想。

SPOC（Small Private Online Course）是“小規(guī)模限制性在線課程”的縮寫[3-4]，其主要針對滿足選課要求的一部分學(xué)生，具有針對性的特點。因此，SPOC擁有較強(qiáng)的交互性，更注重線上、線下的互動，同時，還可以實時跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡。此外，當(dāng)代學(xué)生喜歡使用手機(jī)、筆記本等電子產(chǎn)品獲取信息，采用“學(xué)習(xí)通”APP的課堂教學(xué)，可以加強(qiáng)學(xué)生的參與度，師生互動的手段更加靈活，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

所以在具體應(yīng)用時，基于提高課堂趣味性的目的，“自動控制原理”課程在教學(xué)過程中嘗試采用小班上課形式，利用“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”的混合式課堂教學(xué)模式[5]，最大限度地發(fā)揮微課的優(yōu)點。通過讓學(xué)生在課堂教學(xué)中占主導(dǎo)作用，增強(qiáng)學(xué)生獲取知識的主觀能動性；并且在課堂教學(xué)過程增加一些與學(xué)生密切相關(guān)的問題，以問題為導(dǎo)向，展開理論知識的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生獨立分析問題解決問題的能力。

1 “微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”模式的趣味課堂

“自動控制原理”課程主要由系統(tǒng)基本概念、系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)時域分析、系統(tǒng)根軌跡分析、系統(tǒng)頻域分析、系統(tǒng)校正、離散系統(tǒng)分析與設(shè)計、非線性系統(tǒng)分析八章內(nèi)容組成，課程內(nèi)容多，學(xué)習(xí)時間長，基本都是從期初到期末的長時間戰(zhàn)線，單純依靠課堂講授，學(xué)生容易疲憊，學(xué)習(xí)效率越來越差。因此，“自動控制原理”課程依托超星泛雅學(xué)習(xí)平臺，構(gòu)建“自動控制原理”的SPOC網(wǎng)站，在課程的SPOC平臺上，可預(yù)先將相關(guān)微課、教學(xué)課件、習(xí)題、教材等資料上傳，以學(xué)生為課堂教學(xué)的主導(dǎo)，教師起到查缺補(bǔ)漏的作用，實施翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。

SPOC平臺最主要的特點就是具有交互優(yōu)勢，教師可以使用電腦端平臺方便地編輯制作課程資料，或者使用手機(jī)中的“學(xué)習(xí)通”APP實現(xiàn)課堂教學(xué)的互動操作。學(xué)生也是采取相似的操作，可以使用電腦端泛雅平臺完成學(xué)習(xí)任務(wù)，也可以使用手機(jī)中的“學(xué)習(xí)通”APP進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分利用碎片化時間。

基于學(xué)生可以預(yù)先學(xué)習(xí)，在課堂教學(xué)過程中，可有效利用手機(jī)中的“學(xué)習(xí)通”APP。通過手機(jī)端超星（http://x.chaoxing.com/）投屏功能將“學(xué)習(xí)通”中的簽到、搶答、選人、評分等課堂互動活動投放到教室的電腦屏幕，使“學(xué)習(xí)通”互動環(huán)節(jié)的操作公開可視化，提高了學(xué)生教學(xué)過程的參與度，增強(qiáng)了課堂的趣味性與互動性，實現(xiàn)了每位參與者得分情況的實時顯示，提升了學(xué)習(xí)的競爭樂趣和學(xué)生的積極性?！皩W(xué)習(xí)通”課堂活動庫包括簽到、投票、選人、搶答、主題討論、課堂聯(lián)系、問卷、評分、分組任務(wù)等多種形式，因此，在課堂活動的過程中有多種方式提高課堂趣味性。例如：可以利用搶答的形式，加深學(xué)生對一些基本概念的理解；可以利用主題討論的方式，以問題的形式把主要知識點涵蓋進(jìn)去；還可以采用課堂練習(xí)的形式，把重點內(nèi)容再次進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，加深印象；對于不善于表達(dá)和不活躍的學(xué)生，可以利用問卷的形式，讓學(xué)生在線上回答問題，而不需要在眾目睽睽之下進(jìn)行回答，避免因為緊張無法回答而失去學(xué)習(xí)好本課程的信心。

在課堂互動過程中，可以將學(xué)生學(xué)習(xí)生活中的例子引入課堂的問題及練習(xí)中，提高理論與實際的聯(lián)系程度，讓學(xué)生體會到“自動控制原理”課程的具體應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)理論知識的興趣。例如：講到時域分析中穩(wěn)態(tài)誤差部分時，可以將學(xué)生的考研作為一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，期望的考研成績?yōu)榻o定輸入信號，學(xué)生的實際考研成績?yōu)檩敵鲂盘枴W(xué)習(xí)過程中的玩游戲、吃飯、娛樂等都是干擾信號，全國統(tǒng)一的研究生入學(xué)考試為檢測裝置，制定學(xué)習(xí)計劃等為控制器，被控對象就是學(xué)生自身。同時，還可有一個內(nèi)環(huán)反饋系統(tǒng)，實時調(diào)整控制策略。具體的閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖1 可以看到平時生活中常見的語言對應(yīng)著控制系統(tǒng)中每個部分的概念，可以讓學(xué)生直觀地理解閉環(huán)控制系統(tǒng)及誤差的概念。比如，同學(xué)們制定了非常好的學(xué)習(xí)計劃，但是在具體執(zhí)行過程中卻不是出去吃飯，就是用手機(jī)玩游戲，學(xué)習(xí)進(jìn)度受到外界干擾，不能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)；此時，可以采用削弱干擾的方法提高學(xué)習(xí)效率，將手機(jī)等電子產(chǎn)品關(guān)閉，硬性規(guī)定自己不外出，堅持一段時間會有良好的效果。還有的同學(xué)在平時做測試題時經(jīng)常要翻書，這樣做的結(jié)果是不能了解自己實際的學(xué)習(xí)效果，相當(dāng)于測量裝置沒有起作用，反饋信號不準(zhǔn)確。學(xué)生根據(jù)每次的測驗結(jié)果的誤差調(diào)整學(xué)習(xí)計劃類似于自適應(yīng)控制算法，最終目標(biāo)是使得實際考研成績與期望考研成績之間的穩(wěn)態(tài)誤差最小。

2 “微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”模式的趣味課堂教學(xué)過程設(shè)計

基于“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”模式的趣味課堂教學(xué)過程設(shè)計如圖2所示，分為課前環(huán)節(jié)（主要是課前發(fā)布習(xí)題及線上自學(xué)教學(xué)課件等）、課中環(huán)節(jié)（主要是課堂練習(xí)、師生實時交流、課堂討論等）和課后環(huán)節(jié)（“學(xué)習(xí)通”交流答疑）三個部分。教師和學(xué)生通過“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”的教學(xué)模式實現(xiàn)在各個階段需要完成的教與學(xué)任務(wù)目標(biāo)，教學(xué)過程中體現(xiàn)了以學(xué)生為主導(dǎo)、教師為引導(dǎo)的混合式趣味課堂教學(xué)方式的特點。

圖2 趣味課堂教學(xué)過程設(shè)計

2.1 課前環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備

在基于“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”的線上、線下混合式趣味教學(xué)中，課前環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備是在課堂教學(xué)開始的前一周在SPOC平臺上發(fā)放課前需要預(yù)學(xué)習(xí)的任務(wù)單，以便學(xué)生能夠有充足的學(xué)習(xí)時間。為學(xué)生量身定制學(xué)習(xí)計劃，學(xué)生預(yù)先按照時間節(jié)點完成視頻學(xué)習(xí)和課前作業(yè)任務(wù)，在課前學(xué)習(xí)任務(wù)單中說明課堂上將要進(jìn)行的教學(xué)活動流程和方式，為趣味課堂提前做好布置。同時，教師需要將教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的PPT、課程教學(xué)大綱、課程教學(xué)計劃、上課方式等上傳到SPOC平臺上，以供學(xué)生課前自學(xué)參考。

2.2 課中環(huán)節(jié)的互動學(xué)習(xí)

在基于“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”的線上、線下混合式趣味教學(xué)中，教學(xué)模式將從教師主導(dǎo)整個課堂教學(xué)過程的形式過渡到以教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主導(dǎo)，教師掌控課堂教學(xué)節(jié)奏的教學(xué)模式。課堂教學(xué)過程呈現(xiàn)自主交流、互助學(xué)習(xí)的模式，課堂成為教師進(jìn)行簡短講解，重點進(jìn)行考評及點評，師生、生生之間進(jìn)行交流以及課前和課中問題答辯匯報及分享的場所。

基于上述目的，將基于“泛雅+學(xué)習(xí)通”形式的趣味課堂教學(xué)活動設(shè)計成分段式教學(xué)模式，以集中學(xué)生的注意力，課堂教學(xué)內(nèi)容分為五個階段：

1）知識考評。對學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容進(jìn)行考評，考評采用快問快答的形式，幫助學(xué)生加深理解和記憶。題目主要有搶答題和必答題兩種類型，題型主要是填空、選擇和判斷，實現(xiàn)手段主要是“學(xué)習(xí)通”活動庫中的選人、搶答以及課堂提問等方式。

2）內(nèi)容講解。在課堂教學(xué)中，結(jié)合微課對復(fù)雜教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，教師對課程內(nèi)容的難點進(jìn)行凝練總結(jié)，有針對性地調(diào)整課堂講解的節(jié)奏和速度，并針對性地回答學(xué)生的問題。

3）課堂學(xué)習(xí)。針對所教內(nèi)容進(jìn)行課堂練習(xí)，以便加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解及記憶。如一階系統(tǒng)時域性能分析可以以溫度計的性能指標(biāo)為例。

4）學(xué)習(xí)競賽。要求學(xué)生以小組形式對課前環(huán)節(jié)發(fā)布的問題進(jìn)行分析及討論，給出解決方案，并進(jìn)行現(xiàn)場的答辯分享。例如，可以根據(jù)對液位系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制精度分析，加深對穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差的理解。

5）總結(jié)評價。在小組匯報的基礎(chǔ)上進(jìn)行點評，由教師和學(xué)生共同進(jìn)行所有課堂教學(xué)過程中的活動評分。教師在課堂教學(xué)的最后著重對課堂學(xué)習(xí)過程中所涉及的綜合理解及應(yīng)用的知識點進(jìn)行總結(jié)，并針對學(xué)生的錯誤進(jìn)行分析，給出正確的解決方案，起到幫助學(xué)生鞏固、提高所學(xué)知識和技能的作用。

2.3 課后環(huán)節(jié)的提升

為實現(xiàn)學(xué)生課程知識的內(nèi)化與遷移，課后環(huán)節(jié)主要進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)的跟蹤、指導(dǎo)與交流答疑工作。主要手段是教師在SPOC平臺上或課堂教學(xué)的最后發(fā)布課后作業(yè)任務(wù)，學(xué)生線下完成作業(yè)任務(wù)并在線上提交。同時，師生之間可以通過SPOC平臺在線上交流課后任務(wù)及學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，從而實現(xiàn)學(xué)生實時在“學(xué)習(xí)通”消息版塊或?qū)W習(xí)討論區(qū)進(jìn)行師生或生生之間的討論互動，進(jìn)一步鞏固、提高課堂學(xué)習(xí)效果。

2.4 考核方式的改善

學(xué)生課程學(xué)習(xí)過程的合理評價對教學(xué)效果有很大的影響[6]，提高過程性考評的比重，能夠有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的原始動力，從而促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和吸收。“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”的線上、線下混合式趣味教學(xué)模式的優(yōu)勢恰恰在于學(xué)生可以實時得到自己的過程性成績積分。學(xué)生通過課堂的搶答、測試、競賽、答辯及課后作業(yè)的完成等相關(guān)活動獲得相應(yīng)的過程性成績積分，提高自己的平時成績，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，形成了教學(xué)過程的正反饋。

按照“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”線上、線下混合式趣味教學(xué)的步驟，“自動控制原理”課程總成績由期末成績和過程性成績構(gòu)成，其中，過程性成績占總成績的40%，期末成績占總成績的60%。過程性成績主要有四個部分，即過程性成績=在線學(xué)習(xí)成績（10%）+過程化評價成績（25%）+階段性測驗成績（25%）+作業(yè)成績（40%）。其中，在線學(xué)習(xí)成績是學(xué)生在線學(xué)習(xí)課的成績，一般采用微課的形式考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，通過“學(xué)習(xí)通”統(tǒng)計學(xué)生的學(xué)習(xí)時間和答題情況，成績由系統(tǒng)自動生成，占過程性成績的10%；過程化評價成績由課堂表現(xiàn)給定，包括“學(xué)習(xí)通”活動庫中各個環(huán)節(jié)如簽到、選人、搶答、分組討論等課堂活動，由教師和學(xué)生共同評定，占過程性成績的25%；階段性測驗成績是學(xué)期進(jìn)行到一半或1/3時進(jìn)行的試卷測試，由教師根據(jù)學(xué)生卷面給分，占過程性成績的25%；作業(yè)成績是由課后作業(yè)的完成情況評定，通過教師批閱和學(xué)生互相批閱的方式，由老師和學(xué)生共同評定，占過程性成績的40%。

同時，“自動控制原理”課程將過程性成績的占比提高到了40%，可以有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并形成正反饋。因此，“泛雅+學(xué)習(xí)通”教學(xué)模式能夠把學(xué)生的課堂表現(xiàn)體現(xiàn)在最終的總成績上，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力，促進(jìn)了學(xué)生對知識的理解和吸收。

3 “微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”模式的趣味課堂實踐效果

可以在“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”平臺網(wǎng)站的后臺看到學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從SPOC平臺得到的學(xué)生學(xué)習(xí)時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，大多數(shù)學(xué)生喜歡在下午和晚上進(jìn)行學(xué)習(xí)，但也有一定數(shù)量的學(xué)生喜歡在夜深人靜的時候?qū)W習(xí)。大約96.71%的學(xué)生是通過移動端即手機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)的，因為手機(jī)便攜、快捷，通過手機(jī)可以隨時利用碎片化時間學(xué)習(xí)，在學(xué)生中應(yīng)用比較普遍，這也恰恰體現(xiàn)了SPOC平臺移動端的易用便利性。

從SPOC平臺還可以看到學(xué)生的綜合成績有了顯著提高，如圖3所示，全體學(xué)生成績均在80~100分?！拔⒄n+泛雅+學(xué)習(xí)通”的教學(xué)方式提高了課堂教學(xué)的趣味性，活躍了課堂氛圍，極大地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的獨立思考能力得到了提升，學(xué)生在遇到問題時可以很熟練地運(yùn)用各種方式解決問題。

圖3 學(xué)生綜合成績分布情況

4 結(jié)論

通過“微課+泛雅+學(xué)習(xí)通”進(jìn)行教與學(xué)，基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)在“自動控制原理”課程中實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，增強(qiáng)了課堂的趣味性，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心與創(chuàng)造力，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到了較大提高?！拔⒄n+泛雅+學(xué)習(xí)通”模式的趣味課堂體現(xiàn)了以學(xué)生為主導(dǎo)、教師為引導(dǎo)的理念，實現(xiàn)了知識傳授和知識內(nèi)化的混合，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和對知識的理解及運(yùn)用能力，為未來的繼續(xù)深入學(xué)習(xí)打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。