淺析多媒體+板書教學(xué)對(duì)機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的影響

摘要：多媒體教學(xué)和板書教學(xué)是當(dāng)今兩種應(yīng)用最為廣泛的教學(xué)模式，為探索不同教學(xué)模式對(duì)機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的影響，筆者將兩者相結(jié)合并在“Electro-Hydraulic Control Techniques and Applications of Launching Systems”課程教學(xué)中進(jìn)行了一定的實(shí)踐探索，該課程是面向機(jī)電方向的研究生課程，具有多學(xué)科交叉融合的特征?；诮虒W(xué)實(shí)踐工作，筆者淺析了不同的教學(xué)模式對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的影響，以期為機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)模式探索提供一些參考。

關(guān)鍵詞：多媒體教學(xué);板書教學(xué);機(jī)電專業(yè);教學(xué)質(zhì)量

機(jī)電專業(yè)是典型的工科專業(yè)，具有多學(xué)科交叉融合的特征，為我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)培養(yǎng)了大量人才。機(jī)電專業(yè)課程要求學(xué)生掌握必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，具備較強(qiáng)的解決實(shí)際工程問題的能力。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下，機(jī)電專業(yè)課程的教學(xué)模式相較于傳統(tǒng)模式有了非常大的改變，諸如多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)公開課、翻轉(zhuǎn)課堂等相繼應(yīng)用于機(jī)電專業(yè)的課堂教學(xué)。然而，其中多媒體教學(xué)仍然是目前高校機(jī)電專業(yè)課堂教學(xué)的主要模式，傳統(tǒng)的板書教學(xué)在機(jī)電專業(yè)課程的教學(xué)中逐漸被放棄。筆者所承擔(dān)的“Electro-Hydraulic Control Techniques and Applications of Launching Systems”課程是一門面向機(jī)電專業(yè)的研究生課程，具有明顯的工程應(yīng)用背景和復(fù)雜的理論內(nèi)容等特點(diǎn)，這門課程主要講授電液伺服控制技術(shù)及其在火箭導(dǎo)彈武器發(fā)射系統(tǒng)中的應(yīng)用，涉及典型火箭導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的組成、液壓回路、控制系統(tǒng)組成及工作原理等內(nèi)容，同時(shí)也包含最為核心的內(nèi)容：介紹前沿的電液伺服非線性控制算法，如反饋線性化控制、自適應(yīng)控制、滑?？刂?、自適應(yīng)魯棒控制等等，并使學(xué)生學(xué)會(huì)采用數(shù)值仿真軟件實(shí)現(xiàn)所學(xué)控制算法。筆者通過將多媒體和板書教學(xué)綜合應(yīng)用于該課程的課堂教學(xué)中，淺析兩種教學(xué)模式對(duì)于課程教學(xué)質(zhì)量的影響。

一、多媒體教學(xué)模式的應(yīng)用

多媒體教學(xué)模式廣泛應(yīng)用于各個(gè)高校的機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)中，逐漸成為高校主流的教學(xué)模式。它是集文字、圖像、動(dòng)畫、視頻等多種素材為一體，教師利用電腦、投影儀或其他電子設(shè)備為載體，提前制作課件，采用邊放映邊講解的方式為學(xué)生呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方式。多媒體教學(xué)模式具有諸多顯著的優(yōu)點(diǎn)：由于多媒體教學(xué)可采用文字、圖像、視頻、動(dòng)畫等形式直觀地將課程內(nèi)容展示給學(xué)生，因此可大大節(jié)省教學(xué)時(shí)間，提升教學(xué)效率;多媒體教學(xué)信息量大，教師可以在制作課件的過程中通過互聯(lián)網(wǎng)更新豐富的前沿資料;此外，多媒體教學(xué)可以使課堂教學(xué)活動(dòng)變得活潑生動(dòng)有趣，富有啟發(fā)性，從而活躍學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的興趣。

盡管筆者所承擔(dān)的這門課程側(cè)重于電液伺服系統(tǒng)非線性控制方法的講授，但這些控制方法有明確的應(yīng)用對(duì)象，即火箭發(fā)射導(dǎo)彈武器發(fā)射系統(tǒng)，控制算法需基于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，了解并掌握火箭導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，可為后續(xù)控制理論算法的講授奠定基礎(chǔ)。為此，在本課程教學(xué)中，筆者利用多媒體教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，采用課件講授的形式介紹本課程的研究背景和研究對(duì)象。此外，為使學(xué)生掌握采用數(shù)值仿真軟件實(shí)現(xiàn)所學(xué)的控制算法，教師應(yīng)在課堂上利用多媒體設(shè)備向?qū)W生展示軟件的一些基本操作，簡(jiǎn)單控制算法的編程實(shí)現(xiàn)等等。具體地，為使學(xué)生更好地掌握本課程內(nèi)容，有效利用多媒體教學(xué)模式，需做以下工作：

（1）多媒體教學(xué)課件的制作。一個(gè)制作精良、內(nèi)容豐富、重點(diǎn)突出、邏輯清晰的教學(xué)課件是教師講課思路的結(jié)晶，對(duì)于牽引課堂教學(xué)、提升教學(xué)質(zhì)量具有重要的影響。本課程的教學(xué)課件主要用于介紹火箭武器系統(tǒng)的發(fā)展史、現(xiàn)代火箭導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的組成、液壓回路圖、控制系統(tǒng)組成及工作原理等內(nèi)容。為了更加全面、清晰地展示火箭武器系統(tǒng)地發(fā)展史，需搜集大量的相關(guān)素材，包含各歷史時(shí)期國(guó)內(nèi)外不同型號(hào)的火箭炮圖片，梳理其核心的技術(shù)參數(shù)，使學(xué)生了解火箭武器的發(fā)展歷程及我國(guó)火箭炮與其他國(guó)家之間的差別。此外，對(duì)于火箭發(fā)射裝置的液壓回路圖、電液伺服控制系統(tǒng)的組成及工作原理，則應(yīng)大量運(yùn)用動(dòng)畫、視頻、原理框圖等形式代替簡(jiǎn)單的文字描述，從而將課程內(nèi)容更加生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，以增強(qiáng)學(xué)生的興趣，使他們對(duì)于相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的記憶更加深刻。例如，對(duì)于火箭導(dǎo)彈發(fā)射液壓系統(tǒng)回路圖，可通過制作動(dòng)畫體現(xiàn)液壓油路的切換、油液在執(zhí)行器腔內(nèi)的流動(dòng)，以不同的線條顏色區(qū)分進(jìn)油路和回油路，則更容易使學(xué)生掌握其工作原理。

（2）深入淺出的課堂講解?；谥谱鞯慕虒W(xué)課件，教師的課堂講解是決定教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在課堂講解過程中，不應(yīng)機(jī)械地照著課件內(nèi)容傳授知識(shí)，給學(xué)生一種“念PPT”的不良感覺，而是應(yīng)從傳授知識(shí)本身出發(fā)，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度，讓學(xué)生的興趣和思維緊緊圍繞所學(xué)知識(shí)展開，形成氛圍好、互動(dòng)性強(qiáng)的課堂環(huán)境。此外，針對(duì)課件內(nèi)容的講解應(yīng)做到深入淺出，既傳遞需要學(xué)生掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，又能對(duì)知識(shí)點(diǎn)做進(jìn)一步擴(kuò)充和延伸，結(jié)合工程實(shí)際使學(xué)生更為全面深入地理解所學(xué)內(nèi)容。

（3）仿真軟件操作演示。除了采用課件教學(xué)之外，考慮到本課程的特殊性，筆者借助多媒體技術(shù)講授控制仿真模型的建立，控制算法編程實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容，使學(xué)生掌握將所學(xué)控制算法理論應(yīng)用于實(shí)際物理系統(tǒng)的能力。盡管數(shù)值仿真軟件的基本操作可由學(xué)生在課后自學(xué)完成，但對(duì)于本課程所授的復(fù)雜非線性控制算法的編程實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，學(xué)生自學(xué)的周期普遍較長(zhǎng)，難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。因此，筆者在教學(xué)過程中以一種典型的非線性控制算法為例，基于Matlab/Simulink仿真軟件，利用多媒體設(shè)備向?qū)W生演示如何利用Simulink模塊搭建火箭導(dǎo)彈發(fā)射裝置電液伺服系統(tǒng)的仿真模型，以及控制算法編程的步驟、典型算法運(yùn)算的代碼實(shí)現(xiàn)方式、算法編寫完成后如何進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)等，同時(shí)在課堂上展示控制算法的仿真結(jié)果，讓學(xué)生體會(huì)如何將理論運(yùn)用于實(shí)踐，進(jìn)而加深他們對(duì)于理論的理解。

二、板書教學(xué)模式的應(yīng)用

盡管多媒體教學(xué)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但并不適合于電液伺服非線性控制算法理論的講授，原因在于控制算法理論屬于復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，涉及公式的推演、引理的證明等難以通過課件講解的內(nèi)容，而傳統(tǒng)的板書教學(xué)則顯得十分的契合。板書教學(xué)是教師借助板書，采用文字、符號(hào)、線條等方式為學(xué)生呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使知識(shí)條理化、系統(tǒng)化的教學(xué)方式。盡管板書教學(xué)相對(duì)于多媒體教學(xué)，在圖片、視頻、音頻等方面難以達(dá)到類似形象生動(dòng)的效果，但板書教學(xué)也有著獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，一方面在于教師在教學(xué)過程中書寫的板書是會(huì)隨時(shí)被擦除的，不像課件可以在課后進(jìn)行拷貝，因此將促使學(xué)生在課堂集中注意力聽講并記錄相關(guān)的授課內(nèi)容，而多媒體教學(xué)過程學(xué)生則存在僥幸心理從而忽視課堂教學(xué);另一方面，在講解具有大量數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的內(nèi)容時(shí)，板書教學(xué)具有天然的優(yōu)勢(shì)，教師在黑板上一筆一畫地推導(dǎo)，并伴隨一些肢體上的引導(dǎo)，學(xué)生跟著教師的思路進(jìn)行思考，有助于學(xué)生對(duì)于抽象內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的課堂專注度，從而提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

在本課程的教學(xué)過程中，筆者通過梳理幾種控制算法之間的遞進(jìn)關(guān)系，由簡(jiǎn)到繁地給學(xué)生依次講授，包含建立數(shù)學(xué)模型、分析控制算法設(shè)計(jì)的假設(shè)條件、控制算法的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定在證明，引導(dǎo)學(xué)生跟隨老師的思路完成算法的學(xué)習(xí)，同時(shí)通過對(duì)學(xué)生提問的方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以理解和掌握的知識(shí)點(diǎn)，再著重進(jìn)行講解，以便學(xué)生更好地掌握算法理論。具體地，本課程的板書教學(xué)部分需做以下方面的工作：

（1）提前做好板書的設(shè)計(jì)。講授抽象的課程內(nèi)容對(duì)于板書的設(shè)計(jì)要求較高，教師應(yīng)在課前深入地鉆研擬授課內(nèi)容，梳理各部分之間的邏輯關(guān)系，從而對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行全面的概括和整理。例如，針對(duì)魯棒控制、自適應(yīng)控制和自適應(yīng)魯棒控制算法的設(shè)計(jì)，分析三部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，魯棒控制和自適應(yīng)控制是處理系統(tǒng)模型不確定性的兩大類方法，而自適應(yīng)魯棒控制則是兩者的有機(jī)結(jié)合，因此在板書設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量將這三種控制算法的核心設(shè)計(jì)步驟同時(shí)展示在黑板上，以使學(xué)生更直觀地理解它們之間地區(qū)別和聯(lián)系。此外，板書設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何突出每節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理規(guī)劃板書的篇幅和時(shí)機(jī)。如不提前設(shè)計(jì)好板書，教師在課堂上隨意發(fā)揮則容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)思路混亂，理不清課程內(nèi)容的內(nèi)在關(guān)系，抓不住重點(diǎn)，從而影響教學(xué)質(zhì)量。

（2）工整的板書書寫。教師的板書水平對(duì)于課堂教學(xué)質(zhì)量有著重要的影響，工整、優(yōu)美的板書可以給學(xué)生良好的觀感，同時(shí)也讓學(xué)生更容易把注意力集中在課堂內(nèi)容上，雜亂無序或者字跡潦草的板書則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)內(nèi)容理解上的偏差。對(duì)于有些復(fù)雜的理論內(nèi)容，僅從煩瑣的公式展示難以從宏觀層面進(jìn)行理解，此時(shí)在板書時(shí)若能配以邏輯清晰的原理框圖，做到一定程度上的圖文并茂，則可以更加有助于學(xué)生理解。另外，對(duì)于控制算法設(shè)計(jì)或者理論證明上的關(guān)鍵步驟的書寫，可采用不同顏色予以區(qū)分，保證板書內(nèi)容具有較為明顯的差異性，這樣可以給學(xué)生提供一定的視覺沖擊，對(duì)于提升學(xué)生的注意力也會(huì)起到一定的作用。

（3）循循善誘的課堂板書教學(xué)。在板書教學(xué)模式的課堂上，教師憑借的工具只有粉筆和黑板，因此在加強(qiáng)教師和學(xué)生互動(dòng)的同時(shí)，教師應(yīng)充分發(fā)揮板書對(duì)課堂的引導(dǎo)控制作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。以自適應(yīng)魯棒控制算法設(shè)計(jì)的講解為例，關(guān)于自適應(yīng)魯棒控制律中的非線性魯棒項(xiàng)的設(shè)計(jì)需滿足的兩個(gè)必要條件以及非線性魯棒控制律的構(gòu)型學(xué)生往往難以理解，在講解這部分內(nèi)容的過程中教師可通過試錯(cuò)法、反證法等手段向?qū)W生展示算法設(shè)計(jì)的內(nèi)在必然性。由于非線性控制理論相關(guān)的內(nèi)容對(duì)于機(jī)電專業(yè)的學(xué)生來說是完全新的內(nèi)容，之前沒有相關(guān)基礎(chǔ)課程作為基礎(chǔ)，因此教師在課堂講解過程中，需注意速度和節(jié)奏的把握，每講完一個(gè)關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)需留出一定的時(shí)間給學(xué)生理解消化，并通過提問的方式解決學(xué)生存在的難點(diǎn)或疑點(diǎn)，從而使其真正掌握本課程的控制算法理論。另外，引導(dǎo)學(xué)生積極參與板書也是非常重要的，這不僅可以檢驗(yàn)他們對(duì)于課程內(nèi)容的掌握程度，還可以進(jìn)一步發(fā)展他們的思維和創(chuàng)造能力。

三、多媒體+板書教學(xué)模式對(duì)教學(xué)質(zhì)量影響的分析

筆者基于“Electro-Hydraulic Control Techniques and Ap-plications of Launching Systems”這門課程的教學(xué)實(shí)踐工作，淺析多媒體+板書教學(xué)模式對(duì)教學(xué)質(zhì)量的影響如下。

（1）對(duì)于偏應(yīng)用的內(nèi)容部分，更適合采用多媒體教學(xué)模式，通過圖片、視頻或音頻作為切入的話題，可以增強(qiáng)學(xué)生的興趣和參與意愿。多媒體教學(xué)模式下的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)課件的制作水平息息相關(guān)，一個(gè)制作精良、內(nèi)容豐富、重點(diǎn)突出、邏輯清晰的教學(xué)課件是高質(zhì)量課堂教學(xué)的前提，對(duì)于牽引課堂教學(xué)、提升教學(xué)質(zhì)量具有重要的影響。此外，在多媒體教學(xué)課堂上，教師如何充分發(fā)揮多媒體教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)、形成氛圍良好、互動(dòng)性強(qiáng)的課堂環(huán)境，也是提升教學(xué)多媒體教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

（2）板書教學(xué)模式適合講授復(fù)雜、抽象的工科理論專業(yè)課內(nèi)容如大量的公式推導(dǎo)、煩瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算、復(fù)雜的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)的講解等，板書的內(nèi)容設(shè)計(jì)的合理性和靈活性、板書的書寫次序、書寫節(jié)奏、公式的解釋、分析、推理、邏輯思路、引導(dǎo)學(xué)生積極參與板書等都對(duì)教學(xué)質(zhì)量有一定的影響，過于枯燥、單調(diào)的板書只能使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，不利于教學(xué)質(zhì)量的提升。

（3）多媒體+板書教學(xué)模式的應(yīng)用，以板書教學(xué)為主講授抽象的理論內(nèi)容，以多媒體教學(xué)為輔講授課程研究背景和應(yīng)用對(duì)象，充分發(fā)揮了兩種教學(xué)模式各自的優(yōu)勢(shì)，非常適合多學(xué)科交叉融合的機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)，相較于單獨(dú)的多媒體或板書教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、活躍課堂氣氛的同時(shí)，又使得授課內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)突出，加深學(xué)生對(duì)于所學(xué)內(nèi)容的記憶，使學(xué)生學(xué)會(huì)思考的方式，從而更全面深刻地掌握教學(xué)內(nèi)容，顯著提升機(jī)電專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量。

四、總結(jié)與展望

為揭示多媒體和板書教學(xué)模式對(duì)機(jī)電專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的影響，筆者以所承擔(dān)的“Electro-Hydraulic Control Tech-niques and Applications of Launching Systems”課程為例，通過實(shí)踐多媒體+板書綜合的教學(xué)模式，對(duì)于兩種模式對(duì)課程教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。由分析結(jié)果可知，兩種教學(xué)模式均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，多媒體與板書教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合可以綜合兩者的優(yōu)勢(shì)，有利于機(jī)電專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量提升。因此，對(duì)于機(jī)電專業(yè)課程的教學(xué)，應(yīng)充分利用多媒體和板書教學(xué)的特點(diǎn)，合理分配教學(xué)內(nèi)容，做到兩種教學(xué)模式相輔相成，共同促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

作者簡(jiǎn)介：鄧文翔（1991— ），男，江西贛州人，博士，南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師。