自动控制系统综合实验“翻转课堂”教学初探

付兴建+侯明+柏森

学校自动化专业自动控制系统综合实验是一门独立实践实验课，其任务是使学生掌握自动化专业主要学科方向所需要的多种理论知识与技术，提高学生分析问题与解决问题的能力。探讨翻转课堂模式下自动控制系统综合实验教学方式方法，有助于学生自主学习与课堂内的探讨与互动，能使学生更深刻的掌握及内化理论知识，展示翻转课堂模式对自动控制系统综合实验课程教学的促进作用。

翻转课堂综合实验实践教学一、自动控制系统综合实验课程性质与定位

自动控制系统综合实验（以下简称“综合实验”），是我校自动化专业的一门综合实验课，是独立实践环节，两周2学分。它作为自动化专业核心课程“自动控制原理”“运动控制系统”“电机与拖动”等控制工程理论教学的延续、深入。它的任务是使学生掌握自动化专业主要学科方向所需要的多种理论知识与技术，目的是综合应用自动控制相关的基本原理与方法，解决自控类工程实际设计与应用问题，达到提高学生分析问题与解决问题的能力，提高应用综合技能。

本实验的先开课程有：模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、单片微机控制技术、自动控制原理、计算机控制技术等，具备自动化专业的较高技术知识。所以，本实践环节面向自动化专业三年级学生开设，为今后学习更加深入的理论与技术知识奠定基础。

二、综合实验部分内容及要求

本综合实验针对课堂教学内容，综合应用专业课程的基本原理与方法，来解决实际设计与应用问题。培养学生分析问题与解决问题的能力，并在独立实验过程中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到提高综合能力培养的目的。主要实验内容见上表1。

三、翻转课堂在综合实验中的应用探讨

自动控制系统综合实验课的“翻转课堂”教学方式，以课下学习研究、实践为主，课堂教学、师生交流为辅助。由指导教师讲解框架性内容，必备的理论知识及技术方法；课程目标、课程要求。学生主要依据教材、教科书、电子资料等进行课下学习，并在专业实验设备上进行实验操作，验证设备功能、控制方法。遇到疑难问题与教师师生交流，解除疑惑。最后撰写实验报告。具体步骤大概有以下几步。

（1）根据综合实验教学大纲、课程目标，布置、分享学习任务。比如，综合实验课的教学目标之一是使学生掌握专业仪器仪表、执行机构、控制对象的原理及其应用方法、控制系统的构建方法、参数调整方法，使学生能够运用相关知识对自动控制系统原理、结构、系统功能以及工程问题进行分析。则综合实验课的“翻转课堂”课前学习，包括实验指导书下发、设备使用说明、教学课件分享、案例视频等。可以把这些资料，以网络的方式渠道，提供给学生。

（2）提前划分学生学习小组。现在自动控制系统综合实验课，一般都是以班级为单位进行的，每节课实验，大约有30人左右。因此可以按照实验课设备数量等实际情况，提前将学生分成相应的学习小组。在实验教学课堂组织上，就依这些学习小组、根据该组学生课前自学、归纳急需解决的理论和实验难题，组织课堂实验学习。在学习小组教学活动中，实验指导教师要紧紧把握实验问题的核心和重点，运用网络平台在课前进行指导、补充。在课堂上指导学生分析问题，解决问题，对本节课的实验内容进行分析、归纳、总结等。

（3）综合实验的“翻转课堂”教学模式，应加强注重学生思维能力的培养。“翻转课堂”要达到的目的就是让学生自己能够发现问题、思考问题、解决问题。让学生能够消化吸收相关课程的理论知识。学生在“翻转”中提出的问题，最好不偏离本次综合实验课的知识点。当然，教师在课堂外也要发挥引导作用，提出的问题要符合基础課教材和教学目的的要求。教师要正确引导学生思考的方向，把握学生对问题的思考学习进程和效果，及时解答疑惑。在自动控制系统综合实验“翻转课堂”教学过程中，要引导、指导学生加强对实验过程中碰到问题的思考和分析，逐步锻炼学生的思维能力。

（4）“翻转课堂”教学模式，要配有相应的评价机制、方法，以巩固综合实验教学效果。“翻转课堂”实验教学模式，对于传统教学过程中的教与学的环节进行了颠倒，加强了实验课堂上及课堂外的师生互动、交流。运用网络技术，“翻转课堂”的实验教学评价与传统教学应该有所不同。对实验教学的评价，要涵盖对学生的评价和对教师的评价两方面。两者结合才能达到教学相长的目的。对学生的评价，不能只看实验报告，要注重实验过程的考核，对学生的评价，可以包括对实验问题的理解、小组成员实验过程中的表现、在课堂外学习中的表现、实验成果表述和展示等。评价的人员最好包括实验指导教师、课堂理论课教师等，将对学生的评价作为课程成绩的重要参考。当然，对教师的评价，主要是评估其实验教学的准备是否充分、实验课堂组织是否有效、管理过程是否得当、教学手段是否有新意、实验教学目标是否达成等方面。评价的人员主要是学生等。

四、结语

近些年来，翻转课堂的教学模式逐渐被越来越多的教师、学生所接受。通过在实践教学中引入“翻转课堂”模式，不仅可以完善自动化专业自动控制综合实验等一些独立实践环节的教学资源。而且采用翻转课堂理念进行教学方式方法的设计，强化了学生实践能力的培养，能在有限的实验课时内，促进教学目标的达成。

参考文献：

[1]钱飞跃，王建芳，盛楠楠.基于翻转课堂的大气污染控制工程课程设计教学模式的重构.当代教育理论与实践，2015，（07）：56-58.

[2]张潞英，朱传云，陈国杰，李斌，周有平.“翻转课堂”在大学物理实验教学中的应用探索.教育观察，2015，（29）：96-97.

[3]段标.浅谈“翻转课堂”教学模式.工业和信息化教育，2015，（02）：49-51.

[4]李琳，赵志刚，云红艳.传统教学与翻转课堂教学相结合的计算机网络原理教学模型研究.计算机教育，2015，（22）：31-36.

资助项目：

1.北京信息科技大学2016年教改立项项目资助（项目号2016JGYB14，2016JGYB16）。

2.北京信息科技大学2016年研究生教育质量工程类项目（5111623304）。