基于微信平台的《自动化概论》线上教学模式与方法研究

苏志斌 任慧 蒋玉暕

摘 要：文章主要针对新冠肺炎疫情期间《自动化概论》课程的线上教学模式与方法展开研究，重点探讨了在微信平台下进行授课的两种主要教学模式，以及利用微信小程序、问卷星等辅助工具展开的多种教学手段，并结合教学实例进行了分析和总结。课堂反馈结果证明：该方法有助于培养学生对专业课程的兴趣，增强了对相关知识的理解和记忆，有效提高了线上教学质量。

关键词：在线教学;微信平台;小程序;问卷星;自动化概论

中图分类号：G434;G521   文献标志码：B          文章编号：1673-8454（2021）06-0044-04

一、背景

《自动化概论》是自动化专业的入门课程，通常在大一学年开设。该课程的教学目标是让学生对本专业有一个较系统与全面的了解，包括自动化的含义、作用、应用方向与发展前景以及自动化技术的基本内容与核心概念等[1] [2]。该课程的设置，有助于学生了解该专业的知识体系与课程体系，熟悉自动化专业与人才培养特点，为后期的深入学习打好基础。然而，面对大一学生仅具备中学知识和少量大学数理基础知识的实际情况，如何让学生在有限的学时内，对自动化类课程和专业内容感兴趣，最大限度地激发学习的主观能动性，让学生做到“听得懂、学得进”，是教学过程中亟待解决的难题。

一段时间以来，在教学方式上，通过诸如翻转课堂的尝试，或者在讲述原理基础上增加更多的实践、观摩和讲座类环节，是面授过程中的有效手段。然而对于线上教学来说，如何将课堂氛围和网络学习合二为一，还是一项全新的挑战。在2020—2021学年的春季学期，受到新冠肺炎疫情的影响，各大高校及时响应教育部《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》（以下简称《指导意见》） [3]的号召，积极筹备了面向绝大多数课程的线上授课和线上学习活动。在教师和学生的共同努力下，结合多种网络平台与在线教学工具的尝试，力求保证疫情防控期间的教学质量。其中，微信作为国内目前使用人数最多的即时通讯与交流平台之一，具有上手简便、无需额外安装的特点。因此，本课程在将该平台作为线上教学联系工具的基础之上，力求进一步发掘在该平台功能下能够实现的其他辅助教学手段。

二、课程特点

《自动化概论》的基本教学体系包括：自动化的定义与作用、自动化的发展历史、自动控制系统的描述与模型构建、自动控制系统中的硬件设备、自动控制的基本算法与原理、自动化技术的应用等。根据教学实践经验与《自动化学科概论》中建议的教学原则[4]，教师应当关注以下几个方面：①综合考虑听课学生的专业背景，在一定的高等数学基础上，将最基本的原理与最核心的概念讲清楚;②对需要高深数理知识才能讲透的原理，只涉及最基本的科学问题，讲清楚解决该类问题的难点，提供方法和思路;③关注时事热点问题。

传统的自动化技术主要涉及“工业企业电化”和“自动控制技术”等方向。随着科学技术的发展，学科交叉、渗透和融合的趋势越来越明显，自动化专业逐渐成为一个跨学科、跨行业、宽口径的专业，其应用场景也渗透进各行各业，以多种形式服务于我们的生活。作为概论类课程，更应紧跟时代，及时向学生传递最新的人工智能与自动化技术等信息。

然而，在實践这些教学理念的过程中，还面临着诸多问题。

（1）专业概念本身相对晦涩难懂，每项定义和算法的掌握都需辅以大量的实例。然而，仅通过“概念讲解+实例展示”的手段，只会留下一个短时记忆的印象，对于那些核心的知识，更需要学生反复琢磨和动手操作，才能达到真正的熟悉。因此，这不仅要求教师在教学内容的选择上注意“有选择地”讲授重点理论概念，更需要设计合理的练习，让学生通过一定次数的反复操作，结合手的运动与脑的思维，激发那些能够“长时记忆”的机能。

（2）为了让学生了解自动化技术在多项领域的应用，无论从教材本身还是课程安排上，都会有多个学时用于介绍这些不同领域的进展情况。然而，具体的技术难免涵盖该方向学科独特的知识点和研究内容。如过于简单，会令教室成为高级科普现场，降低了大学课堂的教学难度和深度;如过度深入介绍，因其涉猎面较宽，很难和后续课程建立联系，也很难提起学生的兴趣，更无法在短时间内实现有效的知识掌握。在这种情况下，翻转课堂[5] [6]和以学生为主导的PBL（Problem-Based Learning，也称作问题式学习）教学模式[7] [8]是一种有效的解决手段。通过布置一定的学习任务，让学生主动了解和查找相关的应用知识。然而，在无法面对面教学的情况下，如何继续发挥学生自主学习与操作和团队合作交流的优势，是一项新的难题。

（3）随着各类新科普形式的兴起，碎片式的知识以多种形式充斥着学生的脑海，如今以教师为主的单向讲授已经无法满足学生对专业内容的了解需求。同时，线上课程本身又需要学生花费大量的时间面对着手机或者电脑，如果学生眼前的设备界面长时间停留在教师讲课的单调场景下，也容易造成注意力不集中，或者产生因视觉疲劳带来的其他浮躁与厌学情绪。从这个角度来看，线上教学的一项核心问题便是如何利用在线工具控制与协调教学进度，实现主动与被动学习相结合，让远程课堂充满活力。这也是新工科建设背景下，工程技术类课程最需要学习和改进的地方。

三、教学模式与方法

针对《自动化概论》课程开展的线上教学模式主要包括针对课程核心知识的强化教学模式和针对应用类知识的PBL教学模式。对于需要学生着重记忆和理解的内容章节，强化教学模式的思想是借助网络视频资源和微信平台工具，将教师的讲授和网络资源自学相结合，并通过课堂练习与测试软件对学习过程和掌握情况进行全面监督。主要包括视频资源自学、线上概念测试、重点知识讲解、重点习题练习、课后开放习题五个环节，如图1所示。

在第一阶段，教师根据课程大纲设计，寻找网上的教学资源，通过网页链接或二维码发送到微信群中，要求学生限时观看相关内容，并做好笔记。

第二阶段，在微信群中发放测试链接，主要以填空、选择和简答形式完成基本概念的测验，学生可结合先前的笔记和对初次接触知识的理解进行作答。

第三阶段，教师统计学生的作答情况，结合本章节的重点知识进行讲解。这部分可以在微信群内通过文字和图片、动画演示来完成，也可以借助腾讯课堂、腾讯会议等直播工具讲解。

第四阶段，在具体讲授的基础上，针对一些不易理解的知识，增加重点习题，要求学生在课堂上限时完成，并在限时结束后或新内容开始前及时进行讲解。

第五阶段，根据章节内容需求，设计少量的开放式课后习题，思路和解答不限于课堂学习的知识，可结合网上的其他资源自行查阅资料理解。在网络视频教学内容非常丰富的当下，这种方法能够最大化地利用线上优势资源，糅合不同角度的讲授方式，并结合学生的认知情况，有目的地开展重点讲授。

针对应用类知识的学习，我们主要采用基于问题学习（PBL）模式，如图2所示。该模式下的基本教学思路为：教师课前提出问题—学生查找资料—分组讨论—课堂汇报。考虑到大一学生的文献查阅能力和理解能力有限，教师应当增加该模式中的参与度，例如：在提问的同时预评估问题的难度，将问题和专业需求紧密结合，进一步明确问题的研究要求，避免学生盲目查找资料和灌耳式了解。必要时教师可为学生提供资料和参考方向，引导学生学会查找文献的正确方法。

基于PBL的教学方式将学习与实践研究或具体问题相挂钩，令学生带着问题学习，这和强化教学模式中令学生在第一阶段中以测试为前提然后自学网络视频的思想是一致的。为了充分调动学生的主动性和积极性，可进行小组合作调研和自主探究，培养其在合作基础上解决问题的技能。小组合作在线下教学中是最常见且直接有效的学习手段，微信平台已经通过群功能提供了小组合作的通信基础，我们需要进一步寻找能够实现小组合作的工作方法。

四、结合微信平台的线上教学研究与实践

1.签到与学习反馈

为模拟线下课程的课堂点名效果，在课前规定时间内，要求学生采用签到或问卷类小程序进行学习登记，并指定签到的开始和结束时间。签到结束后，可获得签到结果的Excel文件，如图3所示。里面详细记录了签到的时间和顺序，有助于教师迅速清点学生到课情况，也避免了在微信群中通过依次答到刷屏的点名方式。更重要的是，教师可根据课堂需求灵活制定签到中想要搜集的信息，例如：学生的网课学习工具（回答“电脑”或者“手机”），对本课程的学习反馈（回答“正常”或“困难”）等。

教师在课前应及时统计学习反馈结果，如表示困难的学生人数增加，则需要调整教学计划，增加复习或重点习题解读环节，解决学生的实际困难。这样可有效防止学生因为不理解的知识积累过多而失去继续学习的信心和动力，也能在课程一开始就建立起良好的互动，活跃线上课堂的氛围。

2.课堂练习与课后作业

在上述章节中提到的“线上概念测试”和“重点习题练习环节”，需要教师布置一定数量的习题，学生在指定时间内完成并提交。根据题目设计的需要，这部分依然需要依赖群问卷类程序完成。学生在各自的界面内作答，教师能够看到所有学生的提交情況和完成结果。在功能相似的小程序当中，腾讯文档中的“在线收集表”是时效性强、界面友好、可视化效果齐全的工具之一，可设计单选、多选、填空（问答）、下拉选择和图片等题目类型。针对一些需要画图和计算的问题，可让学生在纸上完成绘制，然后拍照上传，如图4所示。

问卷作答结束后，可自动获得所有学生的统计信息，存储在一张Excel表格中。教师可方便地统计所有题目的作答情况。实际上，问卷统计的答题形式在线下教学中也可以灵活使用，极大地降低了教师查看提交人数和批改作业的手动工作量。同时，对同一问题的所有结果自动整合在同一列中，可直观地观察到给定问题的正确率，更可以配合Excel的数据统计功能进行进一步的分析。在这种机制下，学生会意识到这是必须由个人独立完成的课堂环节，不易互相抄袭，也不容马虎对待。

3.小组合作任务

即使在线上教学中，利用微信小程序也能实现小组合作与互动，例如腾讯文档提供的在线文档、在线表格与在线幻灯片等。在给定的文件类型中，学生以小组形式进行多人编辑，实时了解其他人的信息掌握情况，及时提供自己的见解，并可根据需求随时修改。

采用此方法的要点是：①教师需指定文档类型，如规定采用PPT，并做好模板文件;②教师应指定不同小组的问题解答填写位置、格式和填写页数要求等;③学生应提供组内分工情况说明。在合作任务完成后，该文档内自动存储了所有学生的成果，即使个人电脑与网络出现故障也不会导致文件丢失，也可方便地保存在一个文件内，省去了分别上传和合并下载的麻烦。

4.限时与定时测验

针对一些需要进行限时回答的课堂练习和阶段性测试，考虑到大多问卷收集小程序不具备结束时间设置功能，因此可采用“问卷星”进行定时测验。“问卷星”是一款较成熟的专业在线信息调查平台[9] [10]，简单易用且兼容手机、电脑等多种学习设备。其中的“考试”设计，不仅拥有一般测试需要的单选、多选、填空、简答和绘图上传等常见题目类型，还能够进行考试时间、答题密码和作答次数等更详细的考试过程设置。答题界面可采用二维码或网址链接的方式，方便地通过微信群发给每个学生，最终的收卷统计界面友好简洁，非常适合开展线上考试。

此外，在设置题目的过程中，教师可采用“问卷星”针对客观题输入相应答案，使系统在后台完成自动阅卷，并用不同颜色留下批改记录，极大地简化了分数统计与批改流程。根据课程需要，灵活选用问卷星和其他在线问卷收集小程序，可基本覆盖所有的考试与测验题型，有效实现互动考核，调查学生的知识掌握情况。

五、教学反思与总结

根据《自动化概论》课程的教学大纲设计，我们在2020春季学期的授课过程中完成了超过12次的课堂作业练习，2次基于问卷星的综合测试，2次小组合作练习。经验证，采用以微信平台为主、结合多种小程序与外部问卷链接的线上教学方式，配合针对课程核心知识的强化教学模式和针对应用类知识的PBL教学模式，能够有效改善学生的网络学习体验，激发学生自主学习的兴趣，有助于学生自我检测对知识的理解情况，也有利于教师统一监测全体学生的知识掌握情况。同时，由于微信平台本身能够提供对话窗口，可结合对话式教学方式，通过图片、小视频、动画等增加与学生的互动，整合更多种类的多媒体资源。教学记录可永久保存，学生也可随时翻阅以往的记录，随时复习重点内容。

根据对20%学生的教学评估抽样调查结果显示，大部分学生均表示网上教学效果优良，认为本课程具有以下特点：①课堂气氛活跃，师生互动有趣活泼，重点突出，能学到很多知识;②内容丰富，同时使用多个平台，课堂新颖有趣且与同学交流密切，总体环境很好;③作业形式灵活，课堂结束后通过问卷答题形式考查本堂课的重点知识，有利于督促学生记录课堂笔记，也加深了知识印象。教师会对每一次作业进行解答，并且援引多处资料解答学生问题，让其在生动有趣的氛围中完成学习任务的巩固。实际上，从大一学生的学习习惯来看，以更灵活的方式适当增加练习次数，是高中以做题为主的学生学习方式的自然过渡，学生不但不会觉得反感，反而会很乐意采用这种方式了解自己的学习进度。

需要注意的是，实现课堂环节灵活调整、线上教学手段丰富多样的前提是教师首先能够掌握丰富的多媒体资源和足够的备用线程，并能通过不同渠道向学生展示。尤其是在基于问题的自主学习环节中，如果仅布置完题目就等着大家搜索资料的话，会存在学习效果良莠不齐的现象。因此教师还需提供一定的研究思路、阅读导向和必要的查找资料方法。在课程开始前预备多套方案，课程进行中和结束后及时统计测试结果和反馈意见，调整教学进度，以上种种也对教师的教学工作提高了要求。

六、结束语

本文主要针对《自动化概论》课程的线上教学工作，开展了基于微信平台的教学模式与教学方法的研究，并结合一些具体的教学环节，介绍并讨论了微信小程序和问卷星等辅助工具在微信平台下的应用实例。经实践验证，该教学模式和方法受到了绝大多数学生的好评，值得在此基础上进行更加积极与深入的研究和探索。

在网络教学中，需要我们进一步思考的是，即使在线下教学过程中，学生的课堂注意力和自控力也都是有限的。上课中时不时去翻阅手机的“低头族”比比皆是，更不用说提供了“天然走神场所”的线上教学环境了。很多通过开启摄像头观察学生学习注意力的方法又过分依赖网速，更是一种机械式的课堂监督。因此，线上课程不应当仅仅是通过各种约束让学生专注于学习，而是应当结合有效的内容安排和问题设计，让学生充分利用网络，发挥平时积累的“碎片式搜索”能力，并通过有效的引导，让学生学习如何查找资料、完成研究任务、解决问题，以达到在有限的课时较好地掌握自动化概论的目的。

参考文献：

[1]周献中.自动化导论（第二版）[M].北京：科学出版社，2014.

[2]赵耀.自动化概论（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3]教高厅[2020]2号.教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[Z].

[4]戴先中，馬旭东.自动化学科概论（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

[5]文杏梓，张冬云.基于“翻转课堂+创客教育”双轮驱动的我国工商管理专业教学改革模式研究[J].大学教育，2020（8）：40-42.

[6]张新，张琛，许强.“翻转课堂+”混合教学模式在软件工程课程教学中的应用[J].大学教育，2020（8）：104-106.

[7]赵锴，袁晓玲，姚芳.“国际市场营销学”课程PBL与翻转课堂的整合及实践[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2020（8）：42-44.

[8]周伟.应用型人才培养目标下基于PBL的大学英语教学模式探究[J].湖北开放职业学院学报，2020，33（13）：175-176.

[9]赵华雪，代彬.线上线下混合教学模式在大学英语听说教学中的应用研究——基于问卷星及Blackboard网络平台的实例分析[J].大学外语教学研究，2020（1）：43-54+180-181.

[10]植雪开.微课嵌入问卷星在中职数学教学中的价值与应用[J].教育现代化，2020（37）：193-196.

（编辑：李晓萍）