自动控制原理课程混合式教学模式探索与实践

任琦梅 邢广成

摘 要：在自动控制原理课程的教学过程中，本研究进行了混合式教学模式的探索和实践，对混合式教学模式、教学理念、教学环节的设计及提升教学效果的几个关键问题进行了探讨。实践结果表明，混合式教学模式可以有效提升学生的学习效果。

关键词：自动控制原理;混合式教学;以学为中心

混合式教学将传统教学优势和网络教学优势相融合，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体地位，为高校教学改革提供了一条新的思路。这种教学模式弥补了传统课堂教学时间和场所固定的限制，扩展了教学活动的时间和空间，使教师和学生的互动形式更为多元，也促使学生进行更多的自主学习和深度学习。在线课程融入现有高校课程教学系统已是大势所趋，混合式教学模式也会促进优质教学资源的开发与利用。

自动控制原理是河南城建学院自动化专业重要的专业核心课程，是后续控制类课程的基础，同时在电气工程及其自动化、建筑电气与智能化、电子信息等专业均有开设，学生受众面较广。该课程是2017年校级在线开放课程，2018年4月在中国大学慕课平台上建课，2018年9月正式在线上运行。在课程建设过程中，除了对教学资源的开发制作，更重要的是探索和实践混合式教学模式，进行课堂教学改革。这对提高课程的教学质量、提高学生的主体地位以及培养学生的自主学习能力、创新精神和创新意識等都有着重大的意义。

一、教学模式和教学理念

（一）线上线下混合式教学模式

混合式教学的目的是改善学生的学习体验，促进学生的自主学习、深度学习和个性化学习。混合式教学模式不是网络教学资源和传统课堂教学的简单叠加。混合式教学的形式是多样化的，需要根据不同的学习对象、学习内容、学习需求和学习情境等进行调整，达到最优的教学效果。

在自动控制原理的教学过程中，课程组在对学情充分了解和分析的基础上，结合学习内容的特点来进行教学设计。教师需要思考并设计线上和线下的教学活动安排、线上和线下的学习内容和学时比例分配、采用哪些教学方法可以进一步提升学生的学习主动性和积极性，以更好地提高学生的学习效率和学习效果。采用混合式教学后，教师可以让学生利用网络资源自学简单的基础知识，在课堂上也要充分发挥学生的主体作用，但这并不意味着教师会比较轻松，相反，对教师来讲是一种更大的挑战。要使混合式教学模式取得理想的教学效果，教师需要进一步提升前瞻性、教学设计能力和课堂把控能力，需要付出更多的努力。

（二）以学为中心的教学理念

以学为中心的教学理念倡导“以学生学习和发展为中心”，课程教学设计以学生为中心，以课程培养目标为导向，引导学生对知识主动探索，自主构建知识结构体系，满足学生的个性化学习需求，立足学生的未来发展，培养学生的自主学习能力、思辨能力、分析解决问题的能力。

在自动控制原理课程教学过程中，课程组秉承目标导向，关注学生的学习效果，总体教学目标是促进学生有效学习。有效学习是指学生在已有经验或者教师创设的教学情境体验的基础上，在主动学习、思考探究的过程中，获得对知识的深刻理解和领悟，形成对知识结构的整体认知，并能灵活应用、触类旁通。教师的主要作用是策划与组织学生学习，教师需要负责整个学习活动的设计、引领、指导以及与学生的互动和合作，从而促进学生有效学习和深度学习。

二、自动控制原理课程混合式教学环节设计

（一）课前教学活动

对于教师来讲，课前的教学活动包括线上学习资源的制作和整合、学生学情分析、学习任务的布置等。课程组对自动控制原理课程的内容进行了分析、整合和优化，形成了系统化、结构化课程单元内容体系，开发与制作了各知识点的微视频，设计了配套的测试题，上传的学习资源包括PPT课件、微视频、测试题、拓展性材料等。通过问卷调查、访谈、测试等方式，了解学生的学习基础和学习习惯，从而有针对性地进行教学设计。根据每节课的具体学习内容，给学生发放任务单，明确学习目标，布置课前学习任务，并通过预习测试，了解学生的预习情况，从而进一步分析学情，设计更合理的课堂教学方式。

对于学生来讲，课前要做的就是根据学习任务单完成学习任务和相应的在线测试，并根据测试结果了解自己学习目标的完成情况，对于疑难问题可以在线上与同学、教师交流与讨论。

（二）课堂教学活动

学生通过线上预习，对基础知识有了一定的掌握;教师通过线上测试情况和学生反馈的问题，了解了学生的预习情况，课堂教学会着重解决学生遗留的问题，同时进行提高性知识和拓展性知识的探究。

在课堂上偏重于共同探讨式的教学，采用问题引领、任务驱动、情境创设等方式，设置小组讨论、汇报讲解、抢答、提问、在线测试、总结反思等环节，有效地提高了学生的学习积极性和能动性，帮助学生加深对知识的理解，促进学生对知识的内化和更深层次的理解运用。在此过程中，学生的讨论、提问、测试等借助慕课堂、学习通等信息化平台进行，使学习记录有迹可循。

（三）课后总结与巩固提升

在课后，教师和学生要做的第一件事就是总结反思。在课堂学时充足的情况下，学生的总结反思也可放在课堂上进行。对学生来讲，总结反思有助于增强各知识点之间的联系，可以绘制思维导图构建或调整自己的知识网络体系，同时通过总结反思，也有助于学生调整自己的学习策略和学习方法。对教师来讲，总结反思主要是分析教学过程中的经验和不足，有助于不断优化教学设计。

教师会根据每次课的学习内容在课后布置巩固练习或作业，有时会设计小组拓展任务。学生根据要求完成作业和小组任务，并可随时在线上与同学、教师交流。教师根据学生的课堂表现和课后作业反馈评估学生的学习效果，并进行个性化指导。

（四）学习成果评价

学习成果评价采用过程性评价与结果性评价相结合的方式，借助中国大学慕课平台和超星学习通，记录学生课前、课中、课后等每个环节的学习情况。目前，在自动控制原理课程成绩评定中，平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。在平时成绩中，课堂表现占15%，包括考勤、提问、课堂练习、小组讨论、小组汇报等内容;线上学习占15%，由慕课平台自动根据学生测验和作业情况统计成绩，并结合线上学习记录和参与讨论情况打分;线下实验占10%，根据实验预习报告、实验过程情况、实验报告打分。任课教师根据不同专业学生的具体情况可酌情调整评分内容和百分比。重视学生在学习过程中的评价，形成多样化的学习成果评价方法，不仅使成绩评定更为客观和全面，而且提高了学生的学习积极性。

三、提升混合式教学效果的几个关键问题

（一）让学生明确学习目标

课程教学大纲明确规定了本门课程、每个章节或知识点的教学目标，但往往比较笼统。在混合式教学过程中，教师每次课前给学生布置任务时，应结合本次课的内容，从学生的角度明确和细化学习目标，学习目标特别是知识和能力目标要准确、具体、清晰，可观察可测量。这样，学生在学习时才能目标明确，并且能自行判断出是否已经达到了学习目标。比如，在讲授系统的给定稳态误差这部分内容时，教学目标是理解稳态误差的概念和定义方法，掌握给定稳态误差终值的计算，掌握影响给定稳态误差的因素。给学生制定的学习目标是理解稳态误差从输出端定义和从输入端定义的两种形式，并能说出二者的关系;对结构参数确定的线性定常系统，能判断系统的型别，能用不同的方法分析计算出给定稳态误差的终值;当给定稳态误差不满足要求时，能通过分析提出减小系统给定稳态误差的方法和措施。

（二）让学生了解和参与课堂教学设计

教师设计出课堂教学活动后，应该在课前发放给学生，可以征求学生的意见，让学生参与课堂教学设计，师生共同设计出更为符合学生认知水平和思维方式的教学活动。一方面，学生参与课堂教学设计，会更有“学习的主人”的认同感，提高课堂学习的主动性;另一方面，学生了解了课堂教学的流程，了解了课堂上需要讨论的问题和要完成的任务，可以提前做好更充足的准备，从而提高课堂学习效率。

（三）让学生成为课堂学习的主体

优秀的课堂应该是学生全员参与、师生友好互动、气氛轻松愉悦的，学习活动应该顺应学生的学习和认知规律，教师是课堂教学活动的组织者和引导者，不能喧宾夺主，学生才是课堂学习的主体。教师应该为学生创设合适的学习情境，引导学生体验、讨论、思考、探究，这样学生才能更好地把获得的知识内化于心，纳入自己的知识体系。同时，在课堂上，教师要关注并尊重学生的个体差异，使不同层次的学生都能参与到课堂活动中，并尽可能得到更多的收获和提升。

（四）重视过程性评价

信息化技术的发展使得学生的学习轨迹得以很好地记录，过程性评价更为客观和公正。自动控制原理课程使用的是中国大学慕课平台，学生的线上学习数据如视频观看个数、观看时长、测验结果、讨论情况等在教学平台上一目了然，在线下课堂教学中使用慕课堂小程序，不仅使签到、提问、抢答、课堂练习、讨论等变得方便容易，而且可以和线上学习情况相关联。其他学习平台也都有类似线上线下数据的统计和整合。这样，教师可以较全面地了解学生的学习状况，及时对教学内容进行调整。同时，在课程开始时就告知学生各项平时成绩的占比，并定期根据数据统计进行公布，可以督促学生积极参与学习。

另外，在教学过程中，教师应该不吝对学生的表扬和鼓励，这些表扬和鼓励虽然不能都计入平时成绩，但能营造良好的师生关系，并极大地提高学生的学习兴趣和学习动力，提升学生的学习积极性。

四、混合式教学模式实施效果

河南城建学院的自动控制原理在线开放课程自从2018年9月正式上线运行，对全校学生开放，课程组在此基础上开始进行混合式教学模式的探索和尝试。在优化和完善网络学习资源的同时，更着力于教学模式和教学方法的改革。在充分了解学生学情的基础上，根据学生的学习基础和学习習惯设计教学活动，并根据学生的学习状况及时调整。课程组以在线优质教学资源为支撑，采用翻转课堂的形式，更多地进行探究式、讨论式学习，鼓励和督促学生养成自主学习的习惯，培养学生的学习能力，促进学生构建完整的知识体系，提高学生的思辨能力和创新能力。经过几年的探索和实践，取得了显著的教学效果。

课程组对自动化专业近两个学期的期末考试卷面成绩进行了对比分析，2020～2021学年第一学期和2019～2020学年第一学期对比，卷面优秀（90分以上）的比例由3.53%提高到了14.29%，良好（80～89分）的比例由9.41%提高到了24.18%，不及格的比例由36.47%降低到了29.66%。从问卷调查的情况看，大部分学生对混合式教学模式感到满意，认为这种教学模式提升了自己的学习积极性和学习效果。

随着信息化技术的快速发展，混合式教学模式在高校教育中展现出显著的优势。在混合式教学模式中，学生的学习方式有了较大的转变，学生学习的主体作用被强化。学生可以利用网上教学资源进行预习或者课后的巩固复习，在线上教学平台完成测试、作业和小组任务，可以通过交互平台及时与教师或其他同学交流沟通，这种学习方式使学生可以根据自己的学习需求和学习情况，随时随地自主安排学习，从而提高了学生的学习主动性。在线下课堂教学中，学生在教师的引导下进行探究式、沉浸式学习，极大地改善了学习体验，促进了学生的深度学习。

教学改革需要不断实践、不断总结、不断巩固深化。自动控制原理课程教学团队在教学过程中会根据学生的学习状态和反馈随时对教学设计进行调整，在每轮课程教学结束后，还会对本学期的教学进行总结和反思，对教学资源、教学设计、教学方法进行调整和完善，进行持续改进，使教学质量和教学效果逐步提升。

参考文献：

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[5]周艳梅.促进大学生深度学习的混合式教学设计与应用研究[D].长沙：湖南大学，2018.

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