互动式教学方法在自动化专业课程教学中的应用研究

陈 桂 陆 锋 盛党红

南京工程学院自动化学院 江苏南京 211167

互动式教学方法在自动化专业课程教学中的应用研究

陈 桂 陆 锋 盛党红

南京工程学院自动化学院 江苏南京 211167

互动式教学是目前高校学生对于教学方法的需求，是教育教学方法改革的需要。在分析比较互动教学方法各自特点和适用课程的基础上，将案例教学、问题探究式互动、项目教学等互动式教学方法分别应用实践到自动化专业的核心课程的教学中。实践结果证明，互动式教学方法提高了学生的自主学习能力和参与课程的积极性。

互动教学；自动化；案例教学；问题探究；项目教学

互动式教学模式将教学活动看作是师生进行交往与沟通，把教学过程看作是一个动态发展着的教与学相统一的交互影响和交互活动过程。在这个过程中，通过优化教学互动的方式，形成和谐的师生互动、生生互动、强化教与学的交互影响，达到提高教学效果的一种教学模式。大学教育要从以“教”为中心转变到以“学”为中心，确立“以学生为中心”的教育理念。大学课程在教学实施过程中，必须强调师生间的互动参与，从封闭单向走向开放互动，为学生创设发展的空间。[1]

美国高等教育界在20世纪80年代中后期提出了提高本科教学质量的7个策略。[2]这7个策略中的“鼓励学生和教师互动、鼓励学生之间相互合作、鼓励学生活动学习、对学生的学习给予及时反馈”4个策略强调了互动在教学中的地位。教师需要借助各种教学形式和教学手段引导学生思考，让学生掌握分析问题的方法，然后独立分析和解决问题。[3]

近年来，国内一些高校逐步开展的互动式教学对于提高教学质量发挥着越来越大的作用，在增强学生的综合素质和创新能力方面也显示出一定的优势，越来越引起人们的普遍关注。[4]西安理工大学以自动化专业课程教学为应用背景，建立以理论教学(教师)、学生、实践性环节培养等多主体的教学方式，在多主体之间建立交互式的教学信息互动模式，提出了多主体交互模式的操作方法。[5]我院则在运动控制类课程[6]与计算机控制技术等专业课程和实践环节的教学中进行了互动式教学模式的探索和尝试。[7]

1 自动化专业课程的教学特点

自动化专业的课程体系主要面向运动控制和过程控制两大方向构建。运动控制类的核心课程包括自动控制原理、电机与拖动基础、电力电子技术、计算机控制技术、运动控制系统以及MATLAB与控制系统仿真实习等。由于招生规模的扩大，专业课程教学模式不尽合理，教学活动仅仅简化为传授理性知识的认识活动，与学生缺少积极的情感互动和交流，学生的学习热情和创新能力受到抑制。因此，必须积极探索一种师生互动的专业课程教学模式，以适应培养具有高素质和创新潜质的应用型人才的需求。

互动式教学不仅促进学生重视课程学习，重视科学研究方法的锻炼，对学生创新能力的培养具有更重要的意义，而且互动式教学也是学生对教学方法的要求。通过对我校自动化学院本科学生的自动控制原理、计算机控制技术、运动控制系统和MATLAB与控制系统仿真实习等4门课程的问卷调查，学生对专业课的教学方法改革有强烈的需求，93%的学生认为互动教学在课堂教学中有非常重要的作用。

2 专业课互动教学的形式

从形式上看，互动教学就是在教与学的双方之间，一方给另一方发出信号或行动，另一方对此给出相应反馈的过程。成为互动双方的资格在于双方都具备对对方发出的信息或行动产生反馈的能力。

实现教学互动，首先需要尊重学生在教学中的主体地位，要善于激发学生听课的热情与积极性，其次需要根据教学过程中的不同阶段和不同教学内容灵活运用不同的教学互动形式。在专业课教学中，常用的互动式教学方法有案例式互动、讨论式互动、问题探究式互动、项目教学法等。

2.1 案例式互动

案例式互动是运用多媒体等手法呈现精选典型案例或者工程实例，按照“案例解说-尝试解决-剖析方案-理论学习”的程序进行。这种方法直观具体，生动形象，并且是实际应用案例，所以学生印象深刻，课堂教学气氛活跃。案例教学无疑是一种好的互动形式。但这种方法的缺点是理论性学习不够系统深刻，典型案例的选择难度较大，课堂知识容量较小，同时，要求教师有较深厚的工程实践经验。在我校自动化学院的专业课程教学中，要求至少有15%～20%的学时讲授该课程的教学内容在工程中的应用实例。例如，在运动控制系统课程中实施案例教学，在讲述“直流电动机调速系统”内容部分时，先选择一个直流电动机的PWM调速系统作为实际案例，分析该系统的组成结构，调速主电路和控制器部分；然后分别针对这两部分设计，实现直流电动机的调速要求。这样的案例引用，提高学生对基本概念和理论的理解和运用能力。在工程实例分析中，要注意对学生的不同观点进行概括和评析，展现如何运用理论知识解决实际问题的方法和过程。

2.2 讨论式互动

讨论式互动是围绕某一主题展开教学双方互动，有利于达成教学目的。其方法一般为教师提出讨论的主题，学生根据主题提出相关问题，思考讨论问题，师生共同寻找问题答案，最后进行归纳总结。讨论式互动的关键是教师要从单一的知识传授者转变为学生学习的引导者，而且要确立学生在课堂教学中的主体地位。围绕问题组织教学活动，使学生参与教学过程，激发其学习的主动性和积极性，使学生从被动的知识接收者转变为学习的积极参与者。这种方法主题明确，条理清楚，探讨深入，能充分调动学生的积极性、创造性。但缺点是组织难度大，学生所提问题的深度和广度具有不可控制性，往往会影响教学进程。

2.3 问题探究式互动

问题探究式互动是教师在课前针对某一内容的教学目的、教学重点难点等问题，归纳互动问题，并逐一向学生抛出，学生在查阅资料、广泛思辨的基础上，分组讨论或者自己讲授，最后达到了解熟悉所学内容的目的，同时开阔思路。这种方法能充分调动学生的积极性、创造性，但要求教师必须充分备课，归纳出的问题要涵盖该教学内容的所有知识点。例如，在计算机控制技术课程教学中，教师首先选取与应用紧密联系的“计算机控制系统输入输出通道”章节设计探究的问题，将所有内容归纳成20个问题，学生分组讨论，2周以后学生每组针对所讨论的问题逐个演讲，在学生分析讲解结束后，教师对学生的演讲进行点评。学生不仅学会了使用网络和图书馆的数字资源查询资料，而且更重要的是通过阅读大量文献对计算机控制系统的有关输入、输出通道中的相关技术、器件等有了清楚的认识，对这门课的学习兴趣更加浓厚。这样在课堂上学生更愿意参与互动教学，积极思考问题。同时引导学生对重要的知识点在课后通过查找资料等方式进行更进一步的学习，培养学生思考问题、解决问题的能力。

2.4 项目教学法

项目教学法是学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程，通过项目的实现过程学习掌握某一课程的教学内容。学生全部或部分独立组织、安排学习行为，解决在处理项目中遇到的困难，提高了学生的兴趣，自然能调动学习的积极性。项目教学法是一种典型的以学生为中心的教学方法。该方法最显著的特点是以项目为主线，教师为引导，学生为主体，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式，使学生真正成为学习的主体。该方法比较适合于独立的实践教学环节。对于MATLAB与控制系统仿真实习这样的实践性环节，在讲述了MATLAB在控制系统分析和设计中的相关函数、工具箱后，可以给每名学生一个课题，用项目教学的形式，让学生综合应用理论知识，解决问题。

我校自动化学院本科学生对于自动控制原理、计算机控制技术、运动控制系统课程和MATLAB与控制系统仿真实习等4门课程的问卷调查显示：学生期望的互动教学方法依次是为实例分析(50%)、课堂提问(37%)、课堂讨论(30%)、实践模拟(27%)、项目研究(20%)。不论采用何种互动式的教学方法，对于教师的要求是在课堂教学的过程中尽可能地启发、引导学生的思维。

3 专业课互动教学的实践效果

笔者在2010级自动化专业2个班级的计算机控制技术课程教学中，采用问题探究式的互动模式，将课堂交给学生，充分发挥学生在课堂教学中的主体地位。在分组演讲的过程中，第一组学生还有些忸怩，只是按照教材中的概念和思路照本宣科，或者由一名学生将本组的几个问题全部分析讲解，其他学生没有主动参与；后面的4组每名学生均有精彩的表现，自己制作演讲PPT，查阅以前所学习模拟电子技术课程中的相关内容，通过实例或者学生感兴趣的方式将提出的问题讲解的生动透彻，使其他学生容易接受和理解，大家对课堂的专注度都很高，气氛活跃。同时，教师适时和恰当的评价，可以捕捉学生的闪光点，让学生体验成功的喜悦，也可以形成良好的生生、师生的互动过程，使整个教学过程沉浸于和谐的氛围中。

实践表明，采用问题探究方式的互动教学，在一定程度上提高了学生的自主学习能力和参与课程的积极性，学会了系统地应用所学知识，并且掌握了综合应用网络和其他资源促进学习的方法。同时，由于学生的自学能力有区别，学习态度有差别，在后续的实践过程中，需要更多地对参与互动积极性不高的学生加强引导，提出更为具体的要求。

运动类控制课程群的实践教学环节采用运用立体化教学模式，构建理论与实验融合、虚拟与现实融合、课内与课外融合的教学体系，突破了传统单项死板的以知识传授为主的教学模式，为学生提供了亲自参与、形象直观的交互环境，尊重学生的主体意识，为学生思考、探索和创新提供了巨大的空间。

互动教学模式不仅具有反馈和双向互动的特点，学生甚至可能直接获取教师没有讲授的外部信息。因此，学生的主体性即主动性、自主性、独立性能够得以充分发展。

4 结束语

以上探讨了互动式教学方法在自动化专业课程教学中的应用方式，可以为其他同类专业的课程教学模式改革提供理论依据。教学互动可以激发学生参与课程学习的积极性与主动性，营造和谐的教学氛围。对于人才培养质量的提升，学生创新能力和综合素质的提高都具有重要的实践意义。在实施教学方法的改革过程中，还需要考虑到教学评价体系改革的必然性和必要性。

[1] 刘献君.大学课程建设的发展趋势[J].高等教育研究,2014,35(2):62-69.

[2] 王嘉毅,詹妮特·弗悌娜.美国高等学校提高本科教学质量的七条对策[J].高等教育研究,2007,28(3):100-105.

[3] 张龙.中美高校专业课教学的比较研究[J].继续教育研究,2012(11):187-189.

[4] 于浩淼.互动式教学对学生创新能力培养的推动作用研究[J].教育与职业,2010(21):141-143.

[5] 弋英民,刘涵,钱富才.多主体交互式教学模式在自动化专业课程教学中的研究与实践[J]. 教学研究,2012,35(1):68-70,74.

[6] 陈桂,陆锋,宋丽蓉.计算机控制技术课程教学改革研究与实践[J].中国现代教育装备,2009(3):52-53.

[7] 林健,汪木兰,盛党红.运动控制类课程群立体化实践教学体系改革与实践[J].中国现代教育装备,2014(3):40-42.

[8] 王润芳.传统教学与互动教学相结合[J].边疆经济与文化,2011(12):63-72.

Research on Interactive Teaching Method in Specialized Courses of Automation

Chen Gui， Lu Feng， Sheng Danghong
Nanjing Institute of Technology， Nanjing， 211167， China

Interactive teaching is the demand of college students in teaching methods， and it is the requirement of the reform of teaching. Analyze the features of different interactive teaching methods and their applied courses. The case-based teaching， problems exploration，project-based teaching methods are practised in the teaching procedure of automation core curriculum. The results prove that interactive teaching can improve the students' ability of autonomous learning and initiative of curriculum participation.

interactive teaching method； automation； case-based teaching； problems exploration； project-based teaching

2014-11-05

陈桂，硕士，副教授，自动化学院副院长。

南京工程学院教学研究重点项目(编号：GY201109)；南京工程学院校级教学改革项目(编号：JG201306，JG201312，JG201313)。