“电力拖动自动控制系统”课程的教学改革

于焰均，朱誯秋，孙宇新

（江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013）

0 引言

20世纪90年代，美国迈阿密大学的莫里·拉吉（Maureen J．Lade）和格兰·波兰特（Gleen J．Platt）首次提出翻转课堂（Flipped Classroom）教学模式。翻转课堂又称为反转课堂（Inverted Classrom）或者是颠倒课堂（Reverse Classrom）。其主要思想是“将原本应该在课上进行的教学活动放在课前，而课堂变成了教师学生之间或者学生与学生之间互动的场合”。即翻转课堂教学模式体现了逆序创新的思想，通过教学流程的改变突破了教与学在时间和思维的限制，使得学生由浅表学习过度到深度学习。

我国当前的教育改革的方向与趋势是尊重教育的规律、关注学生身心发展、同时为学生提供个性化的教育［1］。而翻转课堂的课内外持续的个性化教学体现了“以学生为本”的教学理念，与我国当代教育改革的方向相符。

“电力拖动自动控制系统”这门课程具有综合性强、工程实用性高的特点，该课程教学质量的好坏和学生学习效果的高低一定程度影响到学生就业或继续深造［2］。它一般被安排在大三下学期或者大四上学期进行学习。

从笔者多年的教学经历来看，教师按照教学大纲进行单一枯燥的“填鸭式”教学模式使得学生一直处于被动接受的状态，无法发挥学生的主观能动性，更无法激发学生的创新意识，同时还存在“学”和“用”相脱节的问题。随着我国信息技术的快速发展，传统教学模式迎来了变革的机遇，将翻转课堂教学模式引入“电力拖动自动控制系统”这门课程，将知识传授和知识内化环节相互颠倒，能够充分展现学生在教学中的主体地位，激发学生的学习热情，提高教学质量和学生的学习效果。

1 翻转课堂优势及传统教学之困境

1．1 翻转课堂的优势

图1为传统教学模式与翻转课堂教学模式的教学流程主结构对比图［3］。从图中可以看出，传统教学模式主结构可精炼为：讲解、练习和评阅三个环节，讲解环节以教师讲授为主，教师精心编排知识快餐帮助学生消化吸收，在此环节中学生处于被动听讲，有不少学生可能会跟不上教师的节奏；练习环节是学生完成作业或相关操作的环节，在这一环节中，学生可能会遇到不同的困难，有时无法得到教师及时帮助；评阅的环节一般是教师批改作业与讲解的环节，经常会出现反馈严重滞后的现象，使得问题不能够得到及时解决。久而久之，不会的问题就像“滚雪球”一样越积越多，不少学生就会因此失去学习的兴趣。

图1 传统教学模式与翻转课堂教学模式主结构对比图

翻转课堂教学模式则可归纳为自学、测评和总结三个环节。在自学环节中学生可以利用微视频进行自主学习，充分发挥了学生的主观能动性，同时学生可以自主控制学习的进度和时间，增加学生的学习兴趣；测评环节中，学生可以通过在线练习进行诊断所存在的问题，做到测练融合，以评促学；总结环节中，教师和学生可以一起攻克比较难的问题，收到拓展及提升知识的成效。

可以看出翻转课堂从几个方面进行了“翻转”：形式上由“先教后学”转变为“先学后教”；师生角色也随之发生了转变；学习形态上由低投入（被动型）转向高投入（主动型），这几个方面的“翻转”将会促使学生掌握知识和技能，同时获得更高思维品质的提升。翻转课堂教学模式在美国得到较大范围的推广，同时受到美国师生的高度赞扬，而在我国高校中已经有不少课程实行了翻转课堂教学模式的尝试，如“大学英语”、“数据结构”、“医学免疫学”、“电力拖动”等。

1．2 “电力拖动自动控制系统”教学之困境

随着我院电气工程及其自动化专业培养目标的不断改进，“电力拖动自动控制系统”课程从最初的纯理论教学逐步演变为理论与实践相结合的教学方式。笔者总结多年对这门课程的教学经历，可以归纳出在传统教学模式下存在几点不足之处：

1）学生学习积极性差、上课效率低

本专业采用的教材是机械工业出版社出版的《电力拖动自动控制系统（第4版）》，一共45个教学学时，其中包括8个实验学时。该教材包括三部分内容：直流调速系统、交流调速系统和伺服系统。可以看出，该门课程教学内容较多。由于学时分配较少，教师必须在课堂上抓紧时间完成教学计划，同时单纯而枯燥的理论知识的讲解难以给学生一个真实的画面感，容易导致一些对前面所学知识掌握不牢固的学生跟不上教师的节奏，会产生厌学情绪，这就越发跟不上节奏，形成恶性循环，最终导致学生学习积极性差、效率差。

2）拓展知识面较窄

由于本课程学时数有限，内容较多，从教师对所有基础知识的讲解，到学生消化吸收，再到学生的反馈这一过程是需要时间的，根本没有太多的课堂时间去拓展相关的课外知识。加之该门课程涉及的内容更新速度较快，如交直流调速的控制方法、晶闸管的类型等，如果不拓展相关知识面使会使学生跟不上最前沿的技术水平，影响到学生以后的发展和就业等方面。

3）理论和工程实践结合较差

为了达到本专业提出的强弱电结合、软件与硬件结合、信息控制与计算机技术相结合、获得较好的工程实践训练等培养要求，“电力拖动自动控制系统”课程就必须与实际的工程相结合。然而本课程只安排有8学时的实验、一周的课程设计环节，每次实验安排3～4名学生为一组，内容包括直流调速和交流调速两大块。由于实验条件有限，目前尚无法进行实际工程中电机高性能的调速实验。虽然要求学生具备分析实际工程问题的能力，但是实际教学无法对每个不同厂家提供的成套设备的共通性原理进行讲解，导致理论与工程实际应用相脱节。

2 翻转课堂应用的可行性分析

总结国内外各机构提出的翻转课堂有效开展的条件，可归纳为如下几点：①具备信息化教学能力的教师；②调动学生自主学习的举措；③便捷的学习平台；④优质的微课程视频开发；⑤导学过程中启发式问题的设计；⑥针对性的在线练习；⑦课堂活动设计；⑧多样性和个性化的学习评价及干预等。

随着计算机、互联网和云技术等科技的快速发展及日益普及，高校教师和学生的教学已经离不开数字化教学方式。教师加以培训后都能够制作出融入课程重点、难点的精美视频，同时基于多年的教学经验能够设计出符合要求的导学和检测练习题，保证制作的微视频能够引导学生完成导学及相应的知识传递。

现在大学中都开设与计算机基础相关的课程，同时计算机、智能手机等大面积普及，使得学生完全具备数字化学习能力。学生可以利用数字化设备进行自主学习和课前的针对性练习，找出疑难问题所在，就可以带着问题走进教室与教师和同学进行互动交流，达到“知识内化”的目的。为了提高学习效果，学校提倡小班化教学模式，教师可以为每个学生进行答疑解惑，这一切都说明采用翻转课堂教学已经具备了良好的成长条件。

3 翻转课堂的具体实施策略

翻转课堂教学模式在“电力拖动自动控制”课程中能够顺利实施，主要通过如下三个方面开展工作：①课前学习资料的制作和发布；②课堂活动的设计与实施；③总结和评价。

这三个环节相互关联、相辅相成，每一个环节都必须要经过缜密的设计才能够具体实施。

3．1 课前学习资料的制作和发布

该环节具体又包括三个部分：微视频的制作、自主学习任务单的制作以及视频和作业的发布。微视频的制作的逻辑框架一般采用总-分-总的模式，一个小节中通常包括4个微视频。第一个视频是对本节的知识点进行总体的概括和梳理，为了吸引学生的兴趣通常都是采用问题引入、动画的方式进行讲解，最后一个视频中提出与知识点相关的问题，引起学生思考，学生若不明白可以进行反复观看。根据翻转课堂教学法，每段视频的录制时间都不超过8分钟，同时录制视频的画面由空到满，各知识点都采用动画的形式出现，以增加学生的学习兴趣［4］。

自主学习任务单中包括：学习指南、测试题和课堂活动预习。学习指南中包括视频与要求掌握的知识点内容，测试题中包括教师视频中提出的问题和与知识点相关的自测题，学生通过测试题发现自学的情况，教师也可以通过测试题了解学生知识点掌握的情况。课堂活动预习告诉学生课堂的设置内容、流程安排等，使得学生提前做好上课准备。

最后微视频和自主学习任务清单在三天前通过班级的QQ群发送给学生，学生做好测试题以后，通过QQ群及时将信息反馈给教师，教师根据反馈信息在上课之前就可以重新微调课堂安排和节奏。

3．2 课堂活动的设计与实施

开学初，全班学生按5～6人组成一个学习小组，每个学习小组由组长负责课堂活动。课堂活动一般分为四大块内容，分别为：答疑解惑环节；小组内化吸收环节；必答积分环节；知识拓展环节。

在答疑解惑环节中，教师发布测试题的参考答案，并对学生提出的疑问进行解答；

小组内化吸收环节中，各小组对发布的测试题参考答案进行讨论，不同小组之间针对同一问题也可以相互讨论，每个组的组长要确保每个组员都能够将内容消化吸收；

在必答积分环节中，教师随机抽取每个小组中的任何一名成员，对其进行提问，如果回答正确，则该小组获得相应积分；

在知识拓展环节中，教师将与本知识点相关的内容进行适当延伸和深化，拓展学生的思维，开阔学生的眼界。

3．3 总结和评价

总结和评价即为平常所说的学生课程成绩评价，学生课程成绩包括四部分：课前成绩（占比20%）、课堂成绩（占比 25%）、实验成绩（占比20%）、期末成绩（35%）。课前成绩即为完成测试题的完成情况，主要关注的是学生的学习态度、题目完成率、提问情况等；课堂成绩即为团队成绩，以每个小组所获得的积分作为课堂成绩；实验成绩是考察学生的实际动手能力和团队合作能力；期末成绩即为考试成绩，考察学生对整个知识体系的掌握情况。

4 结语

将翻转课堂教学模式应用于“电力拖动自动控制系统”课程中，能够充分发挥学生自主学习的能力、展现学生在教学中的主体位置、促进学生的团队合作意识、增强师生之间的交流互动、激发学生的学习热情和自信心的建立，同时顺应我国当前教育改革的方向，符合教育部提出的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》。翻转课堂的顺利实施将会弥补我校“电力拖动自动控制”课程教学的缺陷，有效地促进学生进行更有意义的学习。