閉環(huán)負(fù)反饋控制在高職教育中的應(yīng)用研究

安磊

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?社會對高職技能型人才需求和畢業(yè)生質(zhì)量的日益增加，讓職業(yè)教育者越來越重視有效學(xué)習(xí)的研究，教學(xué)反饋?zhàn)鳛榻虒W(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)在職業(yè)教育中地位顯著，教學(xué)反饋?zhàn)鳛榻虒W(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)施教學(xué)活動(dòng)和完成教學(xué)任務(wù)的重要手段，教學(xué)反饋的及時(shí)性、針對性、激勵(lì)性和交互性對教學(xué)效果有決定性的影響。然而實(shí)際教學(xué)中因?yàn)閹熒壤徒虒W(xué)資源等因素導(dǎo)致教學(xué)反饋應(yīng)用不當(dāng)，使教學(xué)反饋對教學(xué)幫助收效甚微，甚至?xí)φ＝虒W(xué)有阻礙作用。本研究針對有效教學(xué)反饋的及時(shí)性、針對性、激勵(lì)性和交互性等特征，以現(xiàn)代控制理論中的經(jīng)典閉環(huán)負(fù)反饋控制在高職教育中的應(yīng)用研究為例進(jìn)行研究。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?有效教學(xué);反饋控制;閉環(huán)負(fù)反饋;互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2020）17-0214-02

閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)控制值是由設(shè)定值和反饋值共同作用，被控量（輸出量）通過傳感器檢測以電信號（1-5V電壓信號或4-20mA電流信號）返回到作為控制的輸入端的反饋信號，反饋信號和設(shè)定值共同作用對輸入端（控制器）施加控制影響的一種帶有反饋信息的系統(tǒng)控制方式?？刂葡到y(tǒng)中設(shè)定值和反饋值的信號疊加共同作用于控制器，控制信號通過執(zhí)行器將執(zhí)行信息輸向受控對象，檢測傳感器將受控對象的狀態(tài)信息反饋到輸入中，以修正操作過程，使系統(tǒng)的輸出符合預(yù)期要求。閉環(huán)控制系統(tǒng)是一種工業(yè)生產(chǎn)中常使用的控制方式，其中的多數(shù)控制方式采用閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)，經(jīng)典閉環(huán)負(fù)反饋方塊圖如圖1所示。

高職教學(xué)為保證畢業(yè)生的質(zhì)量，在教學(xué)中需要不斷反饋調(diào)控?？刂普撜J(rèn)為：沒有反饋不可能實(shí)現(xiàn)調(diào)控，反饋就是控制系統(tǒng)傳遞被控對象信息，對信息的再輸出發(fā)生影響，起到控制的預(yù)定目的。本研究以經(jīng)典閉環(huán)負(fù)反饋方塊圖為例對高職教育的有效教學(xué)進(jìn)行研究，課堂教學(xué)閉環(huán)負(fù)反饋方塊圖如圖2所示。

一、教學(xué)反饋的作用

高職教育注重職業(yè)技能教學(xué)，職業(yè)技能教學(xué)對學(xué)生的實(shí)踐能力提出更高的要求，技能的掌握需要有目、有方向的完整有序地傳遞復(fù)雜信息，在信息傳遞的過程中，教師相當(dāng)于控制器，教師既是教學(xué)信息的控制者，又是反饋信息的接受者，在教學(xué)過程中起重要作用，是整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師發(fā)出的控制信號通過課堂教學(xué)執(zhí)行，學(xué)生作為被控對象在接收執(zhí)行信號的同時(shí)也會受干擾信號的影響，學(xué)生對接收的信息加工處理，并把他們加工與處理的信息通過教學(xué)反饋的方式輸出，學(xué)生輸出的信息對教師而言就是反饋信號，教師根據(jù)反饋信息結(jié)合教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)活動(dòng)狀態(tài)作出分析與判斷以及必要的修正和調(diào)整。

由于干擾信號的存在，教師需要教學(xué)反饋的幫助以不斷調(diào)整教學(xué)方式。換學(xué)生的視角反饋信息還可以更進(jìn)一步，因?yàn)閷W(xué)生也要從教師那里獲得自己有關(guān)學(xué)習(xí)行為及其效果的信息反饋，并根據(jù)教師的反饋信息及時(shí)修正與調(diào)整自己的學(xué)習(xí)行為及方式，反饋信息還有助于學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)形成反思總結(jié)，使自己在學(xué)習(xí)中處于一種正向積極的狀態(tài)。

如圖2所示，教學(xué)過程為了達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)需要教學(xué)反饋貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過程，利用教學(xué)反饋信息置身于教師教與學(xué)生學(xué)的教學(xué)控制系統(tǒng)中的教學(xué)雙方不斷調(diào)整各自的行為。在教學(xué)過程中，教學(xué)雙方都需要通過反饋信息進(jìn)行教授和學(xué)習(xí)達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo);教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)雙方需要保持反饋通道暢通，有關(guān)教或?qū)W的反饋信息能順暢地傳遞到教學(xué)活動(dòng)中的每一個(gè)參與者，有利于每位參與者不斷調(diào)整各自的行為模式鞏固成功經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)有效地糾正錯(cuò)誤。在沒有教學(xué)反饋的情況下，由于信息交流不暢，教學(xué)如同教學(xué)雙方屏蔽信息教學(xué)，教學(xué)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，錯(cuò)誤的教學(xué)反饋情況更糟，教學(xué)反饋信息有誤會讓教學(xué)雙方產(chǎn)生誤解，有的甚至嚴(yán)重影響到師生教與學(xué)的積極性。因此研究有效教學(xué)反饋的特征，對于改進(jìn)高職教育教學(xué)過程和提高高職教育教學(xué)質(zhì)量具有重要的實(shí)踐意義。

二、有效學(xué)習(xí)與教學(xué)反饋的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)包括教師、學(xué)生以及教學(xué)反饋三方面內(nèi)容。教師設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃安排教學(xué)內(nèi)容、選擇適合的教學(xué)方法。根據(jù)教學(xué)反饋信息調(diào)整教學(xué)過程，讓學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài);學(xué)生的學(xué)習(xí)過程包括學(xué)習(xí)準(zhǔn)備和對知識的主動(dòng)加工活動(dòng)，要達(dá)到有效學(xué)習(xí)的狀態(tài)同樣需要教學(xué)反饋。本研究將從保持有效學(xué)習(xí)的條件和評價(jià)反饋對保持有效學(xué)習(xí)的作用兩個(gè)方面對有效學(xué)習(xí)與教學(xué)反饋的關(guān)系進(jìn)行探討。

（一）保持有效學(xué)習(xí)的條件

有效學(xué)習(xí)是提高職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，有效學(xué)習(xí)的發(fā)生取決于學(xué)生對過去已有的學(xué)習(xí)體驗(yàn)及目前正在進(jìn)行的學(xué)習(xí)情境，學(xué)生根據(jù)積累的學(xué)習(xí)行為及心理進(jìn)行當(dāng)前的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)需要具備：1.清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo);2.積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);3.合適的學(xué)習(xí)任務(wù)加上積極練習(xí);4.面對困難時(shí)解決問題的信心。保持有效學(xué)習(xí)的所有條件中都需要教學(xué)反饋，教學(xué)反饋主要包括教師、學(xué)生以及學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的交互系統(tǒng)。數(shù)據(jù)交互同樣屬于反饋內(nèi)容的數(shù)據(jù)來源，教學(xué)平臺提供的反饋信息可以幫助學(xué)生持續(xù)改進(jìn)。

（二）評價(jià)反饋對保持有效學(xué)習(xí)的作用

形成性評價(jià)是當(dāng)前評價(jià)領(lǐng)域研究的熱門話題，教學(xué)反饋是形成性評價(jià)的主要依據(jù)，在自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的過程中，教學(xué)反饋不僅有助于學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識體系提高學(xué)習(xí)效果和效率，還有助于學(xué)習(xí)者調(diào)整學(xué)習(xí)策略、改進(jìn)認(rèn)知策略、優(yōu)化學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、有效教學(xué)反饋的特點(diǎn)

（一）教學(xué)反饋應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確

工業(yè)生產(chǎn)中的多數(shù)控制方式采用閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)，經(jīng)典閉環(huán)負(fù)反饋需要反饋系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確。同理教學(xué)反饋的重點(diǎn)在于通過教學(xué)反饋的調(diào)節(jié)作用，使教學(xué)活動(dòng)能夠正常有效地開展，達(dá)到設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)。因此教學(xué)反饋必須如同工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器一樣客觀真實(shí)地傳遞檢測信號表達(dá)教學(xué)信息。教學(xué)反饋應(yīng)該像傳感器一樣及時(shí)準(zhǔn)確，反饋信息及時(shí)準(zhǔn)確要求反饋信息傳遞實(shí)時(shí)進(jìn)行，并保持發(fā)出反饋信息者和接受反饋信息者對其信息的理解完全一致。實(shí)際教學(xué)中主要體現(xiàn)在教師從學(xué)生那里獲得有關(guān)自己教學(xué)的反饋信息和學(xué)生從教師那里獲得自己學(xué)習(xí)的反饋信息，這兩個(gè)信息應(yīng)該實(shí)時(shí)同步進(jìn)行并且雙方對彼此信息的認(rèn)知理解是一致的（或者吻合度很高）。

（二）教學(xué)反饋具有針對性

控制系統(tǒng)的反饋主要是為克服干擾，讓控制系統(tǒng)在設(shè)定值附近以允許的誤差范圍波動(dòng)，因此反饋信號必須能有針對性地反應(yīng)主變量（恰當(dāng)選擇主變量），并選用相應(yīng)的傳感器。而教學(xué)反饋的目的是保證順利完成教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，所以有效的教學(xué)反饋也要有明確的針對性。教學(xué)反饋具有針對性是指在選擇教學(xué)反饋系統(tǒng)時(shí)要圍繞預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)、特定的教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)以及教學(xué)過程中的具體特點(diǎn)選擇對教學(xué)目標(biāo)影響較大的主要變量，教學(xué)跟蹤發(fā)現(xiàn)如果教學(xué)反饋沒有針對性（主變量選擇錯(cuò)誤）會導(dǎo)致教學(xué)效果不佳甚至無效。

（三）教學(xué)反饋具有激勵(lì)性

教學(xué)反饋具有激勵(lì)性中的激勵(lì)主要指正向激勵(lì)，教學(xué)追蹤發(fā)現(xiàn)教學(xué)反饋對教學(xué)雙方是否具有正向激勵(lì)的作用取決于教師為學(xué)生所提供的反饋，或者教師從學(xué)生處獲取關(guān)于自己教學(xué)信息的反饋是否起到促進(jìn)自己教學(xué)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的作用。

（四）教學(xué)反饋具有交互性

教學(xué)過程包括教師、學(xué)生、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等多種因素相互作用，為了取得最佳的教學(xué)成效，達(dá)到最大限度的調(diào)動(dòng)與發(fā)揮教學(xué)中各種因素，教學(xué)不能只依靠教師和學(xué)生簡單的雙邊互動(dòng)，甚至彼此獨(dú)立活動(dòng)，教師需要發(fā)揮教與學(xué)雙方各自的積極作用，有效利用與發(fā)揮教學(xué)中的各種因素在整體教學(xué)中的作用，有效的教學(xué)反饋應(yīng)該具有良好的交互性。

四、應(yīng)用互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的教學(xué)反饋

目前，大部分高職教育采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，通過老師問學(xué)生答結(jié)合作業(yè)和測驗(yàn)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。這種傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式參與面狹窄，有的無法即時(shí)反饋，很難達(dá)到有效的教學(xué)反饋。隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場上興起了多種互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，這些互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)普遍聚合了教學(xué)反饋、互動(dòng)教學(xué)、游戲活動(dòng)、教學(xué)評測等內(nèi)容。目前市面上的互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)包括軟件和硬件兩部分組成。

互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的硬件部分由一組遙控器和一個(gè)接收器組成，外加顯示設(shè)備，例如：投影儀、大屏幕顯示器、電子白板或電視等?；?dòng)教學(xué)系統(tǒng)的軟件部分由預(yù)先開發(fā)的教學(xué)系統(tǒng)組成，例如：教師預(yù)先編制課件和教案。

教師在實(shí)際教學(xué)中互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)配合PPT使用，作為即時(shí)互動(dòng)問答的平臺。顯示器顯示當(dāng)前問題，學(xué)生通過遙控器回答問題反饋交互?；?dòng)教學(xué)系統(tǒng)搜集學(xué)生反饋的信息，并以可視化的圖表的方式通過大屏幕顯示器顯示反饋結(jié)果。教師通過可視化的圖表呈現(xiàn)的結(jié)果，觀察系統(tǒng)收集的學(xué)生對教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)問題的不同理解情況，實(shí)時(shí)對學(xué)生反饋的教學(xué)信息進(jìn)行評測，達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

在實(shí)際教學(xué)過程中教師還可以利用不同的教學(xué)方式和問答測驗(yàn)方式，從不同角度考查學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)通過接收學(xué)生手中遙控器發(fā)出的即時(shí)教學(xué)反饋信息，針對不同的教學(xué)反饋以不同的圖表統(tǒng)計(jì)可視化呈現(xiàn)。通過互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的互動(dòng)反饋技術(shù)，教師可以有效快速地收集學(xué)生的學(xué)習(xí)生成信息，教學(xué)和信息的收集幾乎可以同步進(jìn)行。大屏幕顯示器顯示的可視化的圖表更加直觀地幫助教師了解掌握信息，以便教師選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略。教師對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的及時(shí)反饋可以幫助學(xué)生理解教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高課堂教學(xué)的有效性。

五、總結(jié)與展望

反饋信號的及時(shí)性和有效性是自動(dòng)控制系統(tǒng)能否達(dá)到設(shè)定值的關(guān)鍵，同樣高職教育中教學(xué)反饋也是有效學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素。測評報(bào)告作為反饋的一種重要形式，教師在實(shí)際教學(xué)中如何設(shè)計(jì)評價(jià)反饋系統(tǒng)中的測評報(bào)告才能促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)是每一個(gè)高職教育者必須考慮的問題。高職教師在設(shè)計(jì)教學(xué)方式時(shí)應(yīng)該保持教學(xué)反饋及時(shí)有效，這樣有助于高職學(xué)生更好地掌握職業(yè)技能，達(dá)到培養(yǎng)高職學(xué)生職業(yè)技能的目標(biāo)。

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編輯 曾彥慧