機(jī)械工程控制基礎(chǔ)混合式教學(xué)模式探索

楊凱 李浩東

摘? 要 針對(duì)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，分別從課前、課中和課后角度，探索基于雨課堂的混合式教學(xué)模式。實(shí)踐表明，以雨課堂平臺(tái)為基礎(chǔ)的新型教學(xué)模式廣受學(xué)生認(rèn)可與接受，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果很有幫助。

關(guān)鍵詞 機(jī)械工程控制基礎(chǔ);雨課堂;混合式教學(xué)模式;PPT

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）24-0057-04

Exploration of Mixed Teaching Mode of Course Fundamentals of Mechanical Engineering Control//YANG Kai， LI Haodong

Abstract In order to solve the shortcomings of the traditional tea-

ching methods of the course Fundamentals of Mechanical Enginee-ring Control， a mixed teaching mode based on rain classroom was explored from the perspectives of pre-class， in-class and after-class. The practice shows that the new teaching mode based on the rain classroom platform is widely recognized and accepted by students， which is helpful to the improvement of students’ learning effect.

Key words fundamentals of mechanical engineering control; rain classroom; mixed teaching mode; PPT

1? 課程特點(diǎn)及傳統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程是以經(jīng)典控制原理為理論基礎(chǔ)，以機(jī)械工程系統(tǒng)為研究對(duì)象的廣義系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和方法論[1-2]。課程側(cè)重原理，內(nèi)容密切結(jié)合工程實(shí)際，是機(jī)械類專業(yè)本科段必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

1.1? 課程特點(diǎn)分析

受課程特點(diǎn)影響，采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式對(duì)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程授課過程中，學(xué)生普遍反映難度較大，難以理解，聽不懂，學(xué)習(xí)枯燥無(wú)味[3]。課程特點(diǎn)總結(jié)如下。

1.1.1? 概念抽象，理論性強(qiáng)? 課程中的很多核心內(nèi)容如傳遞函數(shù)、頻域特性、穩(wěn)定判據(jù)等概念都和人們習(xí)慣的時(shí)間域認(rèn)知不同，抽象的概念與理論知識(shí)易使學(xué)生在初次接觸該課程時(shí)產(chǎn)生畏懼心理，在思想上不易轉(zhuǎn)變與接受，難以內(nèi)化于心。

1.1.2? 知識(shí)面廣，內(nèi)容多，基礎(chǔ)要求高? 課程涉及機(jī)械、數(shù)學(xué)和電工學(xué)等學(xué)科知識(shí)，內(nèi)容牽涉面廣，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)要求較高。

1.1.3? 偏重工程實(shí)踐應(yīng)用，存在理解困難? 課程研究的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)穩(wěn)定性、時(shí)域與頻域特性、系統(tǒng)的性能指標(biāo)和校正方法都是針對(duì)線性定常系統(tǒng)，但這些都只停留在理論層面，需要學(xué)生具有一定的工程實(shí)踐基礎(chǔ)才能有效地將理論知識(shí)與工程實(shí)例相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的感性和理性認(rèn)知。

1.2? 傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足

1.2.1? 學(xué)生課前不預(yù)習(xí)? 課程預(yù)習(xí)是課程教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，好的課前預(yù)習(xí)有利于學(xué)生更好地完成課堂知識(shí)的獲取，但鮮有學(xué)生能夠做到課前預(yù)習(xí)。這里面有多方面的原因，例如：學(xué)生進(jìn)入大學(xué)階段后基本沒有預(yù)習(xí)的習(xí)慣;有時(shí)候教材內(nèi)容和授課教師的PPT內(nèi)容差異較大，學(xué)生發(fā)現(xiàn)預(yù)習(xí)效果不大，便不再預(yù)習(xí)?，F(xiàn)實(shí)教學(xué)中即使學(xué)生預(yù)習(xí)了，教師也無(wú)法了解學(xué)生預(yù)習(xí)的效果。因此，對(duì)于學(xué)科基礎(chǔ)要求較高的課程，如果學(xué)生預(yù)習(xí)效果不佳，教學(xué)時(shí)就可能存在“教師在知識(shí)的海洋遨游著，學(xué)生卻掉隊(duì)迷路”的情況，教學(xué)效果難以得到保證。與之相對(duì)應(yīng)的，在學(xué)生課前預(yù)習(xí)了的情況下，若教師能夠獲取各學(xué)生預(yù)習(xí)的大致情況，便可有針對(duì)性地講解，多留時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生一同攻堅(jiān)那些他們不懂或難懂的知識(shí)點(diǎn)，從而提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。

1.2.2? 課堂教學(xué)互動(dòng)少? 要獲得良好的教學(xué)效果，課堂互動(dòng)是不容忽視的一大環(huán)節(jié)，一個(gè)良好的互動(dòng)能讓學(xué)生更加投入地參與課堂，總結(jié)并表述自己的困惑，教師也能借此了解學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的理解程度。然而筆者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)中課堂互動(dòng)效果并不好，原因包括：教師課堂教學(xué)內(nèi)容過多，未預(yù)留互動(dòng)環(huán)節(jié);學(xué)生不愿意主動(dòng)交流，課堂上注意力不集中;學(xué)生靦腆，害怕被點(diǎn)名，個(gè)人觀點(diǎn)永遠(yuǎn)埋在心里，不敢表達(dá)。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，知識(shí)的傳遞處于教師向?qū)W生單方向灌輸?shù)男问?，而學(xué)生由于理解能力存在差異，可能出現(xiàn)部分學(xué)生難以跟上、課堂活力下降等現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果差。

1.2.3? 學(xué)生課后溫習(xí)效果差? 學(xué)生課后復(fù)習(xí)和習(xí)題作業(yè)是保證和鞏固學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)模式下的學(xué)生課后復(fù)習(xí)效果也較差，主要原因包括：學(xué)生不做課后作業(yè)，不復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)動(dòng)力極低;課后作業(yè)的反饋存在時(shí)間滯后性，一份作業(yè)從布置、上交到批改、下發(fā)講解，時(shí)間周期略長(zhǎng)，作業(yè)情況的反饋已滯后1～2個(gè)課時(shí);學(xué)生做作業(yè)自覺性差，有的學(xué)生想要偷懶，有的學(xué)生秉持“互相幫助”原則，抄襲成風(fēng)，難以真實(shí)反映復(fù)習(xí)效果。因此，一種能夠?qū)崟r(shí)地真實(shí)反映學(xué)生課后學(xué)習(xí)效果的途徑對(duì)獲得良好的教學(xué)反饋效果意義重大。

2? 課程課堂教學(xué)新思路

2.1? 教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

2.1.1? 授課內(nèi)容要突出重點(diǎn)，通俗易懂? 課堂教學(xué)時(shí)間應(yīng)當(dāng)合理分配，疑難部分的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)突出講解，對(duì)課程涉及的其他學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行必要回顧，對(duì)抽象的概念要用具體的實(shí)例進(jìn)行講解（如結(jié)合機(jī)器人講解系統(tǒng)組成、性能及控制等），將理論與實(shí)際相結(jié)合。

2.1.2? 做好每次講課計(jì)劃，具有足夠的信息量? 在確保教學(xué)內(nèi)容完整的基礎(chǔ)上，引入前沿科學(xué)和工程技術(shù)的最新發(fā)展至課堂教學(xué)中。采用不同于傳統(tǒng)模式的教學(xué)方法，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的趣味性、多樣性和復(fù)合性，通過具體事例鍛煉學(xué)生面對(duì)問題時(shí)的分析與解決能力，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性輸出。

2.2? 教學(xué)方法改革

2.2.1? 增進(jìn)師生關(guān)系? 首先，要搭建好師生雙方良好溝通的橋梁。良好的師生關(guān)系是授課質(zhì)量的基礎(chǔ)，只有當(dāng)學(xué)生愿意接受教師，面對(duì)教師傳授的新知識(shí)時(shí)才能敞開心扉去接受，教師也能在這樣的互動(dòng)中得到積極的反饋，以更為積極的狀態(tài)進(jìn)行授課。這就需要授課教師主動(dòng)邁出腳步，深入學(xué)生隊(duì)伍中，進(jìn)入他們的世界，成為他們的朋友，在他們觀念的樹立上給予積極的引導(dǎo)，既作良師，也作益友。其次，教師在課堂內(nèi)外都應(yīng)積極提出有益于激勵(lì)學(xué)生的疑問，循循善誘，使學(xué)生深入問題的本質(zhì)，啟發(fā)看待問題的方法，提高解決問題的能力。

2.2.2? 增加工程案例教學(xué)，豐富課堂教學(xué)形式? 在課程教學(xué)安排中，為啟發(fā)學(xué)生工程思維能力，提高學(xué)生對(duì)于問題的分析與解決能力，實(shí)現(xiàn)原理與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，可有針對(duì)性地增加一些典型的工程應(yīng)用案例。在具體教學(xué)中應(yīng)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、導(dǎo)學(xué)為主線，建立主導(dǎo)、主體相結(jié)合的教學(xué)模式，最后形成一套完整的工程案例分析教學(xué)方法。例如：可以采用工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用視頻，講解機(jī)械工程系統(tǒng)基本原理、組成和控制系統(tǒng)性能、校正算法等，將理論知識(shí)與工程應(yīng)用完美結(jié)合。

2.2.3? 教學(xué)方式改革? 傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式以Power-Point（PPT）為主、板書為輔，很難吸引現(xiàn)在學(xué)生的注意力，學(xué)生在課堂上各做各事的現(xiàn)象十分常見。學(xué)生的特點(diǎn)就是離不開互聯(lián)網(wǎng)，獲取知識(shí)的途徑多樣化，吸收知識(shí)碎片化，缺乏深入系統(tǒng)思考的訓(xùn)練[4]。因此，步入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，教學(xué)不再是單純的知識(shí)傳遞與灌輸，而是更注重激發(fā)學(xué)生的自主性，注重學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建。教師的教學(xué)方式和理念也應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)。智慧課堂一經(jīng)提出便迅速成為各校教師對(duì)教學(xué)模式研究的熱門方向，也將成為機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程教學(xué)的一種新教學(xué)模式[5]。

雨課堂將微信和PPT軟件有機(jī)結(jié)合，將互聯(lián)、信息技術(shù)與課堂相融合，實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)模式，為教學(xué)提供了高效便捷的平臺(tái)[6]。教師可以在雨課堂微信公眾號(hào)上完成課程與班級(jí)的創(chuàng)建，運(yùn)用雨課堂將教學(xué)中應(yīng)用到的資源及時(shí)地以各種可傳輸形式通過微信推送到學(xué)生手機(jī)，在課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通的橋梁，讓學(xué)生通過手機(jī)便可以隨時(shí)隨地進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)。課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)等功能都可極大地帶動(dòng)課堂互動(dòng)氣氛，學(xué)生可以各抒己見，同時(shí)能讓一些較為靦腆的學(xué)生在這樣的大氛圍下勇敢地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。此外，雨課堂還具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能，教師能夠借此便捷直觀地獲取教學(xué)信息以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[7]，極大地彰顯現(xiàn)代教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。

3? 雨課堂教學(xué)模式在課程教學(xué)中的實(shí)踐

基于雨課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，筆者將“雨課堂+PPT+板書”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式引入機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)。下面主要從課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)和課后輔導(dǎo)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行雨課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1? 課前發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)

教師在上課前在電腦端下載雨課堂軟件，安裝完成后，雨課堂自動(dòng)生成為PPT軟件的一個(gè)插件。然后，教師關(guān)注雨課堂微信公眾號(hào)，按要求完成所需信息的填寫，完成創(chuàng)建相關(guān)課程和班級(jí)，如圖1所示。教師打開PPT后，用微信掃碼登錄，制作學(xué)生課前預(yù)習(xí)任務(wù)（根據(jù)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容制定），將課程基礎(chǔ)知識(shí)、視頻文件等基本素材插入PPT中制作成手機(jī)PPT課件。為方便學(xué)生理解，還可以添加語(yǔ)音講解，布置學(xué)生預(yù)習(xí)測(cè)試題。課件制作完成后將自動(dòng)上傳到教師移動(dòng)端并保存在課件庫(kù)中，教師可以隨時(shí)調(diào)取，推送給授課班級(jí)的學(xué)生。

上課前，學(xué)生可自行查看教師上傳的各類預(yù)習(xí)資料，通過PPT課件與課前測(cè)試題進(jìn)行初步預(yù)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生在遇到抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)時(shí)也可提前請(qǐng)教，尋求教師的指點(diǎn)。通過此環(huán)節(jié)，既可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，又可以使教師及時(shí)明了地獲得學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，如圖2所示。此外，雨課堂軟件可對(duì)客觀題型進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分，教師可以在移動(dòng)端直接對(duì)主觀題進(jìn)行批改，學(xué)生也可以在移動(dòng)端看到自測(cè)題完成情況。

3.2? 課堂上增加立體互動(dòng)

課堂開始前，教師通過微信開啟雨課堂程序，生成課堂二維碼并發(fā)給學(xué)生，學(xué)生掃描后進(jìn)入課堂。教師根據(jù)雨課堂推送的學(xué)生預(yù)習(xí)和測(cè)試情況，分析此次課堂的教學(xué)重難點(diǎn)所在，從而進(jìn)行精講與拓展;挑選一些重點(diǎn)內(nèi)容，組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，讓學(xué)生尋找相關(guān)知識(shí)的具體應(yīng)用案例;還可以給出一個(gè)主題，讓學(xué)生分組查找資料，通過分析，用思維導(dǎo)圖的方式表達(dá)自己的觀點(diǎn)。借由思維導(dǎo)圖，教師可以直觀了解并指出學(xué)生尚存在的不足，并補(bǔ)充總結(jié)應(yīng)當(dāng)熟練掌握的知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生梳理知識(shí)脈絡(luò)，完成知識(shí)消化總結(jié)。

課堂中教師開啟彈幕功能，學(xué)生可以通過手機(jī)將自己的學(xué)習(xí)體會(huì)、觀點(diǎn)和困惑以彈幕的形式發(fā)送至多媒體屏幕上，教師和學(xué)生可就相關(guān)問題開展實(shí)時(shí)的課堂互動(dòng)。雨課堂程序中PPT課件里設(shè)有不懂按鈕，便于學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中及時(shí)反饋難以理解的知識(shí)點(diǎn)。教師在接收到該信號(hào)后，也可據(jù)此調(diào)整授課節(jié)奏，重點(diǎn)講解學(xué)生存在的疑難點(diǎn)。雨課堂還設(shè)有隨堂限時(shí)測(cè)試功能，教師可通過該功能對(duì)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)可以極大地提高學(xué)生課堂上的注意力。課后，雨課堂將生成一份學(xué)生課堂答題情況統(tǒng)計(jì)圖，如圖3所示，直觀地向教師反饋學(xué)生在課堂上的參與情況與知識(shí)吸收情況。

3.3? 課后提供個(gè)性化輔導(dǎo)

課程結(jié)束后，教師可以通過雨課堂向?qū)W生發(fā)布課后練習(xí)和拓展學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生接收到課后復(fù)習(xí)任務(wù)后及時(shí)完成課后作業(yè)題，并學(xué)習(xí)拓展資料，回顧課程內(nèi)容，溫故而知新，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與吸收能力各有不同，可以積極加強(qiáng)與教師的私下交流。如此，教師也可對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。

每次課堂教學(xué)結(jié)束后，雨課堂會(huì)向教師手機(jī)端及時(shí)推送課堂報(bào)告，如圖4所示。通過此報(bào)告，教師可清楚地知道每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，包括課堂出勤人數(shù)，優(yōu)秀、預(yù)警學(xué)生名單，課堂中的答題情況及疑難點(diǎn)反饋詳情，從而較為直觀地掌握課程教學(xué)情況，并便于對(duì)各學(xué)生的學(xué)習(xí)情況作出綜合評(píng)價(jià)。

4? 結(jié)語(yǔ)

通過分析機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面提出新思路。將基于雨課堂的混合式教學(xué)模式應(yīng)用于機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程教學(xué)中，對(duì)課程各階段學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，在滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求的前提下，提升學(xué)生的自學(xué)、思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，完成機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)模式的應(yīng)用實(shí)踐。同時(shí)，由于機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程是一門理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程，涉及的內(nèi)容多，概念抽象，需要針對(duì)具體教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)需求重新整理知識(shí)點(diǎn)，精選足夠的教學(xué)素材，增加前沿科技發(fā)展動(dòng)態(tài)，使教學(xué)內(nèi)容既“頂天”又“立地”，創(chuàng)建豐富、個(gè)性化的學(xué)習(xí)情境，提高教學(xué)質(zhì)量。■

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