基于“翻转课堂”的电子控制综合实训课程的改革与探索

赵丽　田会峰　张宝芳

摘 要：随着教育信息化的迅速发展，翻转课堂已经成为一种新的教学模式。文章在分析电子控制综合系统的特点的基础上，提出了采用新型的翻转课堂的教学模式进行探讨。该模式变被动学习为主动学习，能够调动学生积极性、提高学生兴趣及团队协作能力。实践证明，通过翻转课堂的教学模式，学生能够完成整个系统设计，并取得了良好的效果。

关键词：翻转课堂；电子控制综合实训；积极性；团队协作

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2018）08-0044-02

翻转课堂的提法源于美国科罗拉多州林地公园的两名化学老师纳森·伯格曼和亚伦·萨姆斯，他们提出翻转课堂的初衷是为了帮助迟到或者是耽误课程的学生补课[1]。随着两位教师的开创性教学实践，使得这种方法成为一种新的教学模式。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。萨尔曼可汗也是翻转课堂教学实践的领军人物。他创建的可汗学院就是以翻转课堂的教学模式著称。现如今，翻转课堂已演变成为一种在整个北美甚至全世界广为流传的新型教学模式[2]。

一、“电子控制综合实训”课程的特点及问题

（一）特点

根据教学大纲，“电子控制综合实训”是电类专业课程体系与内容的教学改革产物，目的是利用已经学习的模拟电路、数字电路及单片机等知识完成设计与实现一个完整的系统，从而培养学生综合运用知识的能力。这是最能开拓学生思维、培养学生自主学习与实践能力的课程。

课程内容包括单片机的系统设计、信号的获取及处理、传感器及检测电路、电源设计等，涉及到模拟电路、数字电路、单片机、信号与系统、检测等多门课程。知识点比较零碎，而且工程应用性较强，跟理论课程相差比较大。

（二）问题

综合实训类课程属于新兴课程，不同于简单的课内实验，它是多门课程的有机结合。而在传统模式下，实训类课程仅限于学生在实验室完成教师提供的课题，并没有让学生参与到课题的选取，也没有开放对实验器材的选取，学生只能每年固定完成几个课题，导致学生积极性不高。从往年的学生的完成情况看，学生只是完成基本功能，并没有创造性地提出新的功能或者想法。在实训中，教师的功能还在于讲授、演示，知识点永远都是固定重复的，没有了解学生想要掌握什么样的知识，并没有真正地融入实训当中，对学生提出的问题也没有真正地指导解决。

二、翻转课堂在实训中的应用研究方案

（一）可行性分析

“电子控制综合实训”是一门技术性强、应用性强的综合实践类课程，课程的性质决定了理论与实践紧密结合，而传统模式下产生的问题，不利于教学目标的实现，不利于培养学生的创新性，不利于培养学生的团队合作精神。而翻转课堂教学模式弥补了传统课堂的不足，它把理论教学内容与具体的应用相融合，强调基于问题的学习和自主学习，强化团队协作，这些特点适合以实践操作为核心的实验课程中使用[3]。

（二）整体方案设计

翻转课堂是一种将传统课堂中知识传授和知识内化进行颠倒的混合学习模式。在翻转课堂中，学生通过观看教学视频或者其他材料完成对新知识的学习，而且教学视频或者其他材料可以反复学习；课堂上，教师与学生一起解决课前学习中遇到的问题，从而保证学生知识内化的顺利实现。

在这种模式下，分为课上和课下两种教学模式。在课下环境中，教师根据实训的大纲及总体的设计方案将学习目标设计为不同模块的子任务并制作开发相应的视频资料和课件等。也可以将网络上优秀的设计资源带到课堂中。由学生根据自己的方案及需求结合学习资源自行学习知识，解决问题，完成系统各个模块设计。课上主要是针对学生在解决方案的过程中遇到的问题集中解决，并对其掌握的知识情况进行综合评价，确保设计顺利完成。

（三）课下教学活动设计

课下教学活动的设计分为教师端和学生端两部分。教师端主要是根据电子控制综合实训的项目把整个系统分为若干个模块，制作相应的学习资料。这个环节对整个翻转课堂具有重要意义。首先，教师要掌握学生的基本知识掌握情况，包括理论与实践；相应的资料不仅要包含子模块的设计，还要包括系统设计的流程，这是整个系统设计的关键所在。其次，学生根据学习资料解决实际问题，完成各个子模块设计，进而构成整个的设计。所以，教师的学习资料要合理，符合学生的需求。学生端根据系统设计方案进行明确分工，在这里跟企业模式相结合，一般分为项目经理、软件工程师、硬件工程师，实行项目经理负责制。在项目经理的带领下，通过对基本资料的学习以及组员之间的相互交流，最终实现系统的完成，实现知识内化的过程。

（四）课上教学活动设计

课上教师主要完成答疑解惑、布置后续任务、检测教学实施情况。教师通过小组课下教学活动的实施，在课堂对学生产生的问题进行交流，针对学生不能解决的问题通过分析原因，进行有针对性的处理。在此期间，通过学生汇报系统的完成情况，以及组内分工的不同、工作量的多少进行综合考评。学生在课上主要是相互讨论问题，确定解决方案并汇报工作进展。通过课上的深入互动，能够调动学生积极性、培养学生团结协作能力。通过课上的问题，也能反馈出教学资料的不足，促进教师改进教学资料，提高自身对教学情况的掌握。

三、翻转课堂教学模式具体实现

翻转课堂在电子综合实训中的应用大致分为四个阶段。

（一）课题准备阶段

根据教学大纲制定详细的教学任务，采用翻转课堂的教学模式，以独立的知识点为单位，整个知识体系按照系统设计的框架分为几个子模块。

電子系统设计模块：电子系统的构成、构建、设计与实现；信号采集处理模块：信号获取、调理、数据采集、传输；系统可靠性设计：系统可靠性、抗干扰设计；常用传感器模块：红外模块、温湿度模块、GSM模块、烟雾模块、GPS模块；系统调试模块：系统调试流程。

通过课题组成员与教师沟通以及前期的知识储备，确定相应的选题，示例如下：基于pcduino的视频监控系统、智能无线温控风扇、基于微信公众平台与Arduino的智能温室系统、空中鼠标、智能垃圾桶、基于OpenCV和pcDunio的人脸识别系统、ICU远程监护系统、家居设备智能集控等。

（二）建立课程教学资源

教师根据知识点制作PPT、教学视频、微课等多种形式的教学资源。由于系统设计的多样性，在教学资源中并不能包含所有的知识点，需要教师收集相关知识点的网络资源，并将资源发布于在线教学平台上。

（三）方案实施

实训历时4周，每周用两天的时间进行师生交流并检查实训进度，对教学模式及教学资源提供反馈。根据反馈结果，在系统的功能性、可扩展性、可操作性等方面进行总结，确定进一步修正方案。

（四）总结及考核

考核作为实训重要的一部分，具体包括最后的成果展示、小组答辩、实训报告、课上课下的交流活跃度等。

四、实施效果

实施翻转课堂教学模式后，整个实训期间学生的态度都很积极，从设计方案到不停地修正方案一直到方案的实现，每组都达到了预期的效果。但是经过实践的检验，虽然每组都独立地完成了系统设计，设计效果上还是存在明显的差距。在小组分配中，组员的个人学习能力及适用能力对设计有很大的影响。除此之外，课题的难易度也要从整体上宏观把握。基于翻转课堂的教学模式的实施还需要进一步调整。

本文在分析“电子控制综合实训”课程的基础上，设计了基于翻转课堂的教学模式，并运用于课程教学中。实践证明这种模式能够提高学生的学习效率、提高学生自主学习的积极性、发掘学生的潜力，适合“电子控制综合实训”课程。当然，在实施的过程中会遇到一些问题，因此需要我们不断地进行修正。

参考文献：

[1]郭文良，和学新.翻转：背景、理念与特征.教育理论与实践

[J].2015，（11）.

[2]陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究

[J].现代教育技术.2014，（2）.

[3]李海龙，邓敏杰，梁存良.基于任務的翻转 课堂教学模式

设计与应用[J].现代教育技术2013，（9）.