PBL與翻轉(zhuǎn)課堂在集散控制系統(tǒng)課程中的應(yīng)用

【摘要】本文是將PBL（Problem-Based Learning）與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)方法用于集散控制系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)。課程需采用問題導(dǎo)向法，由任課教師提出適當(dāng)?shù)那榫辰虒W(xué)問題，學(xué)生在問題引導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)，通過分組探討互動(dòng)提高學(xué)生積極性，增強(qiáng)課堂自主靈活性。整個(gè)教學(xué)過程有助于學(xué)生最大程度的融入課堂，提升課程學(xué)習(xí)內(nèi)容直觀性，做到以學(xué)生為中心。該教學(xué)方法有助于學(xué)生在認(rèn)識(shí)與探究的過程中培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、提高知識(shí)綜合運(yùn)用能力。

【關(guān)鍵詞】PBL翻轉(zhuǎn)課堂集散控制系統(tǒng)

0引言

隨著信息在控制理論技術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，集散控制系統(tǒng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域中不可或缺的控制技術(shù)[1]。集散控制系統(tǒng)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的實(shí)際操作性，涉及到儀表、控制、通信、軟件編程等多方面理論知識(shí)，需要學(xué)生具有較全面的知識(shí)框架體系以及具體的實(shí)際操作運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。但是在高校課程學(xué)習(xí)中，學(xué)?；蚱髽I(yè)往往出于學(xué)生人身安全考慮以及企業(yè)生產(chǎn)本質(zhì)安全要求，學(xué)生能在工業(yè)現(xiàn)場參觀實(shí)踐的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，因此學(xué)生對(duì)集散控制系統(tǒng)課程的直觀認(rèn)知和課程理解方面仍存在較多問題。教師勢(shì)必要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念與方式，應(yīng)用更加多元化的教學(xué)方法，進(jìn)一步革新課堂教學(xué)方法，使課程知識(shí)與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。應(yīng)用PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的方式，能使學(xué)生在問題引導(dǎo)下最大程度的開發(fā)線下自主學(xué)習(xí)能力，在課堂上通過翻轉(zhuǎn)課堂與討論交流產(chǎn)生思維碰撞，讓更多人能融入課堂，提升學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)意愿，在實(shí)際的課堂教學(xué)中提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合能力。

1、PBL與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的可行性

（Problem-Based Learning，PBL）PBL教學(xué)方法是以問題為導(dǎo)向、以學(xué)生為主體的啟發(fā)式的教育教學(xué)方法，與傳統(tǒng)教育以教師為中心的“滿堂灌式”教學(xué)方法完全不同[1]。翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）是近些年各大高校普遍應(yīng)用的一種教育方法，智慧平臺(tái)教室的普及應(yīng)用也給翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果增添色彩[2]。在翻轉(zhuǎn)課堂中教師與學(xué)生的關(guān)系不再是傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式，而是將課堂交還給學(xué)生，學(xué)生自主通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)有目的的學(xué)習(xí)，運(yùn)用提出問題、習(xí)題練習(xí)、溝通互動(dòng)、回答問題、頭腦風(fēng)暴等形式對(duì)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化的方法。一般高校學(xué)生都具備一定的理論知識(shí)基礎(chǔ)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)普遍相對(duì)匱乏。針對(duì)于集散控制系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)面臨的各種困難，譬如現(xiàn)場設(shè)備儀表直觀性認(rèn)知不全、如何對(duì)多公司系統(tǒng)進(jìn)行了解區(qū)別、以及現(xiàn)場總線通信方面知識(shí)薄弱等實(shí)際問題，教師可采用PBL聯(lián)合翻轉(zhuǎn)課堂的形式，在實(shí)際集散控制系統(tǒng)教學(xué)方面進(jìn)行教學(xué)方法轉(zhuǎn)換，借助于師生互動(dòng)平臺(tái)共同拓展課堂知識(shí)，豐富課堂思想內(nèi)容，提升課堂效果，由此吸引更多學(xué)生的融入課程并為他們今后走上工作崗位奠定基礎(chǔ)[3]。

2、PBL與翻轉(zhuǎn)課堂課程設(shè)計(jì)

2.1創(chuàng)設(shè)課程情境問題

集散控制系統(tǒng)課程共有56學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)48，另有增加8個(gè)實(shí)踐學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)組態(tài)王或JX-300XP系統(tǒng)進(jìn)一步熟悉硬件系統(tǒng)以及組態(tài)建設(shè)操作，給學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，最終目的使教學(xué)與理論結(jié)合更貼近工業(yè)過程控制。針對(duì)本學(xué)院2016級(jí)自動(dòng)化專業(yè)，集散控制系統(tǒng)課程采用小班化教學(xué)，每班各有32人，各分為5組。授課方法均采用基于PBL與翻轉(zhuǎn)課堂聯(lián)合的教學(xué)方法，教師在提出問題時(shí)，可以結(jié)合課程的重難點(diǎn)部分并設(shè)置相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)情境問題，鼓勵(lì)學(xué)生帶著問題探尋最終答案。例如：國內(nèi)外各大公司生產(chǎn)的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品包括霍尼韋爾Experion PKS、浙大中控ECS-100、艾默生DeltaV等等，學(xué)生在實(shí)際課堂中很多時(shí)候是不方便直觀的了解有關(guān)軟硬件構(gòu)成，對(duì)集散控制系統(tǒng)的分散過程控制裝置、通信系統(tǒng)、操作管理裝置這三大組成部分一知半解[1]。為了對(duì)集散控制系統(tǒng)的三大組成部分有明確的認(rèn)知，并了解各個(gè)控制系統(tǒng)之間的區(qū)別。學(xué)生可以根據(jù)分組在課堂外通過網(wǎng)絡(luò)、書籍、文獻(xiàn)等等資源查找每組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)知識(shí)并進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)，在探尋結(jié)果的過程中進(jìn)一步擴(kuò)寬個(gè)人知識(shí)廣度。在這一過程中，學(xué)生面對(duì)的不只是是課本上枯燥的文字或者數(shù)字，他們能了解到各類控制器、調(diào)節(jié)閥，動(dòng)態(tài)的仿真過程，豐富的組態(tài)界面。

2.2翻轉(zhuǎn)課堂與思維碰撞

翻轉(zhuǎn)課堂不同于傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)型、教師授課型的教學(xué)方法，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法是將學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交于學(xué)生手里，讓學(xué)生主動(dòng)去了解整個(gè)知識(shí)環(huán)節(jié)體系的歷史進(jìn)程并探尋其未來發(fā)展趨勢(shì)。這與PBL以學(xué)生為主體的思想是相符的。前期自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完成后，教師可根據(jù)課堂需要隨機(jī)抽取幾組進(jìn)行匯報(bào)發(fā)言，學(xué)生可按照自己課下所搜集的關(guān)鍵信息結(jié)合自己的觀點(diǎn)以此作為教學(xué)情境問題答案的支撐材料，在此基礎(chǔ)組內(nèi)延伸擴(kuò)展，整理為小組發(fā)言PPT。隨后各小組之間進(jìn)行交流探討，產(chǎn)生思維碰撞，通過互動(dòng)環(huán)節(jié)了解到更多的有關(guān)于集散控制系統(tǒng)的知識(shí)。在這一環(huán)節(jié)中，討論交流既是PBL教學(xué)法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是翻轉(zhuǎn)課堂必不可缺的環(huán)節(jié)，通過討論交流不僅能對(duì)教師情境問題作出回答，還能進(jìn)一步挖掘課程知識(shí)并由此提出新的問題，譬如在了解集散控制系統(tǒng)后，還可以想到集散控制系統(tǒng)在化工廠、火電廠中的鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制或者鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)控制中如何具體應(yīng)用等問題，以及深入了解精餾塔、鍋爐三沖量控制等。這一過程可以考察學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、語言表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，這都是步入社會(huì)必須掌握的能力。

2.3歸納總結(jié)

PBL與翻轉(zhuǎn)課堂兩種教學(xué)方法都是為了踐行以學(xué)生為中心的教育理念，但是課程中教師必須具有對(duì)各環(huán)節(jié)的掌控能力，做好引導(dǎo)與輔助工作。課程環(huán)節(jié)的最后需由老師與學(xué)生共同歸納總結(jié)，對(duì)課程初期設(shè)置的情境問題給予回答，教師要著重強(qiáng)調(diào)課堂知識(shí)的重難點(diǎn)，并對(duì)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成正面評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)更多的學(xué)生積極參與自主學(xué)習(xí)。

3.反思與評(píng)價(jià)

集散控制系統(tǒng)該課程涵蓋的知識(shí)內(nèi)容豐富，應(yīng)用PBL與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，學(xué)生能根據(jù)自主線下學(xué)習(xí)獲取到更多渠道、更多方面的知識(shí)，擴(kuò)寬了自我的思維視野，一定程度上加深了其對(duì)控制行業(yè)的了解程度，對(duì)其今后在控制方向就業(yè)有較好的促進(jìn)作用。在課堂討論交流的時(shí)候，個(gè)人知識(shí)面的豐富可通過互動(dòng)產(chǎn)生思想碰撞，能進(jìn)一步擴(kuò)展集體的教學(xué)資源，極大的豐富了教學(xué)內(nèi)容。與此同時(shí)，自主學(xué)習(xí)能夠強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)記憶能力，資源收集能力與材料歸納能力，培養(yǎng)其獨(dú)立思考能力。教師通過班級(jí)學(xué)生信息反饋，絕大部分同學(xué)對(duì)課程教學(xué)效果肯定，表示通過PBL與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法聯(lián)合靈活性較強(qiáng)的教學(xué)方式能鍛煉自主學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的監(jiān)督與促進(jìn)，整體對(duì)課程教學(xué)滿意度較高。教師在課堂進(jìn)行教學(xué)觀察，運(yùn)用PBL與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法在集散控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)中能較好的提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使更多人參與學(xué)習(xí)過程，融入課堂氛圍，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力。在課堂上教師也需要對(duì)課堂中存在的問題進(jìn)行思考和改進(jìn)，設(shè)置過程考核環(huán)節(jié)也應(yīng)該以多樣的考核形式進(jìn)行評(píng)價(jià)，如課堂發(fā)言、PPT制作、習(xí)題練習(xí)、組態(tài)軟件學(xué)習(xí)等方式進(jìn)行多元化評(píng)價(jià)，不拘泥與單純測(cè)試。思考如何在設(shè)置情境問題時(shí)更吸引學(xué)生，增強(qiáng)情境問題的懸念感，以此吸引更多學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中。此外在翻轉(zhuǎn)課堂以及分組討論中會(huì)存在部分學(xué)生不配合或者不發(fā)言等問題，這都需要教師在掌控整體教學(xué)課堂時(shí)留意并積極引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何衍慶，黃海燕，黎冰.集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第三版）[M]化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]周映華，承勇.淺談PBL教學(xué)法在化工類的元素化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019.8（33）：170-171.

[3]孔平，張建青，閔建忠.明確教師角色定位，融入PBL教育理念[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2019.16（37）：67-68.

[4]趙學(xué)梅，林宇，宋娟.翻轉(zhuǎn)課堂聯(lián)合PBL教學(xué)模式在臨床藥理學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與思考[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育2019.5：（113-114）.

作者簡介：賀丹（1992.06），女，本科，研究方向，工業(yè)信息控制，寧夏理工學(xué)院Email：heyaya20@163.com