王佳慶 楊汝 王曉剛

摘 要：混合式教學(xué)模式集合了線(xiàn)上教學(xué)和線(xiàn)下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，將線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課程教學(xué)效果。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)際，對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程中“數(shù)字PID改進(jìn)算法”的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù);線(xiàn)上線(xiàn)下;教學(xué)模式;教學(xué)效果

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2021）26-0026-02

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程是電氣與自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課程之一。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，可以掌握離散控制系統(tǒng)的基本理論、輸入/輸出接口硬件電路設(shè)計(jì)，以及常規(guī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和集成，形成分析和解決計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程復(fù)雜問(wèn)題的能力。傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)中，主要有兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：一個(gè)是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，另一個(gè)是實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)。學(xué)生需要完成一定量的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師最后通過(guò)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試來(lái)評(píng)定成績(jī)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師與學(xué)生的交流少，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)。而線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，能夠充分發(fā)揮在線(xiàn)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，大大提高教學(xué)效果。本文以筆者所在學(xué)校實(shí)際教學(xué)為例，對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中“數(shù)字PID改進(jìn)算法”的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)進(jìn)行探索。

一、線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)可以將每一堂課設(shè)計(jì)成三個(gè)教學(xué)階段：課前環(huán)節(jié)、課中環(huán)節(jié)和課后環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有教師的教學(xué)要求和學(xué)生的學(xué)習(xí)要求?！皵?shù)字PID改進(jìn)算法”包括積分分離PID算法、微分先行PID算法、時(shí)間最優(yōu)的PID算法、帶死區(qū)的PID算法、變速積分PID算法等，內(nèi)容豐富，有些知識(shí)點(diǎn)較難理解。設(shè)計(jì)該教學(xué)內(nèi)容的線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式時(shí)，可以設(shè)計(jì)三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：一是課前線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)，二是線(xiàn)下課堂集中解決疑難問(wèn)題，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)拓展和討論，三是完成課后線(xiàn)下作業(yè)，進(jìn)行課外實(shí)踐鍛煉和課后線(xiàn)上交流。

1.課前線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)

教師通過(guò)本校MOOC平臺(tái)發(fā)布教學(xué)課件和用于PID改進(jìn)控制算法的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)資料，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。每學(xué)完一種算法要提供一道自測(cè)題，幫助學(xué)生檢查和鞏固所學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題可以通過(guò)MOOC平臺(tái)、微信學(xué)習(xí)交流群與教師進(jìn)行交流，教師需參與討論，并在線(xiàn)答疑。教師可以根據(jù)查詢(xún)測(cè)試結(jié)果和學(xué)生提出的問(wèn)題，掌握學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，以便線(xiàn)下針對(duì)性地回答學(xué)生面臨的共性問(wèn)題和難點(diǎn)，確定線(xiàn)下課堂教學(xué)目標(biāo)，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和策略。為提高學(xué)生線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)的積極性，教師應(yīng)該將線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、線(xiàn)上習(xí)題自測(cè)情況及討論參與度算作一定比例的平時(shí)成績(jī)。

2.線(xiàn)下課堂集中解決疑難問(wèn)題，拓展知識(shí)點(diǎn)和討論

對(duì)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)做出分析后，教師需要對(duì)線(xiàn)下教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。要在遵循教學(xué)大綱的前提下，對(duì)學(xué)生理解不到位、認(rèn)識(shí)有偏差或沒(méi)有理解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系。首先，教師要利用10分鐘左右時(shí)間解答線(xiàn)上學(xué)習(xí)中比較集中的問(wèn)題。接著，可以深入講解各種算法的不同控制效果、用Matlab語(yǔ)言完成控制算法的程序流程圖，并解決編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題。教師應(yīng)該對(duì)各章節(jié)具有連貫性的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串解，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生更深層次地掌握課程內(nèi)容。另外，教師要重視知識(shí)點(diǎn)的拓展，拓展內(nèi)容主要包括PID改進(jìn)控制算法的程序流程圖和需要實(shí)現(xiàn)的功能等。最后，教師應(yīng)該設(shè)置15分鐘以?xún)?nèi)的討論環(huán)節(jié)，可以針對(duì)上課內(nèi)容，或提出討論題目（問(wèn)題1：不同的控制對(duì)象如何選擇算法？問(wèn)題2：如何用自己熟悉的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法？），讓學(xué)生展開(kāi)討論。

3.完成課后線(xiàn)下作業(yè)，進(jìn)行課外實(shí)踐鍛煉和課后線(xiàn)上交流

完成課堂教學(xué)后，教師可以通過(guò)本校MOOC平臺(tái)布置作業(yè)題：利用Matlab編寫(xiě)兩種PID改進(jìn)控制算法的程序。完成作業(yè)后，學(xué)生可以申請(qǐng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證控制算法的程序。學(xué)生在完成作業(yè)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，可以隨時(shí)發(fā)布在微信學(xué)習(xí)群，供教師和其他學(xué)生討論，最后找到解決問(wèn)題的方法和思路。

二、提高線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式效果的措施

1.加強(qiáng)線(xiàn)下實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

為提高教學(xué)質(zhì)量，教師可考慮減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性、綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師只需要提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)這種線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠獲得自由想象和大膽創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，從而激發(fā)創(chuàng)新欲望、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2.利用現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容

教師應(yīng)按照精品在線(xiàn)開(kāi)放課程的教學(xué)流程組織教學(xué)，讓學(xué)生在線(xiàn)上通過(guò)電子教材、課件、視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師要及時(shí)在線(xiàn)答疑，并利用視頻、文字、仿真技術(shù)等將有關(guān)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生。有能力的學(xué)生可以在線(xiàn)上學(xué)習(xí)更多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

3.結(jié)合教師的科研工程實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革

教師在教學(xué)中應(yīng)適時(shí)介紹該學(xué)科發(fā)展前沿，并將自己的科研成果融入授課內(nèi)容，把最新的知識(shí)和信息傳遞給學(xué)生，從而豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。教師可以從科研項(xiàng)目和成果中提煉整理出一批研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

4.制定合理的考核制度

教師要針對(duì)各教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)置詳細(xì)的考核內(nèi)容。線(xiàn)上考核內(nèi)容包括：預(yù)習(xí)時(shí)間、小測(cè)驗(yàn)、提問(wèn)、討論、線(xiàn)上作業(yè)。線(xiàn)下考核內(nèi)容包括：課堂討論、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)。平臺(tái)可以記錄學(xué)生的考核內(nèi)容，線(xiàn)下考核則需要教師隨堂做好記錄。考核不能只關(guān)注結(jié)果，還要關(guān)注過(guò)程。

5.加入課程思政元素，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

教師要深入挖掘課程中的思政元素，采用嵌入式滲透教學(xué)的方式，將控制系統(tǒng)的主要設(shè)備的現(xiàn)狀、優(yōu)秀的控制領(lǐng)域?qū)＜倚畔⒌葍?nèi)容滲透在教學(xué)中。如講計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展章節(jié)時(shí)，可以讓學(xué)生了解我國(guó)控制系統(tǒng)的主要軟硬件目前都是從西方國(guó)家進(jìn)口;講控制系統(tǒng)算法章節(jié)時(shí)，可以介紹一些從國(guó)外回來(lái)的控制領(lǐng)域的科學(xué)家對(duì)我國(guó)科技發(fā)展的卓越貢獻(xiàn)。這些思政元素的融入，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的集體主義和愛(ài)國(guó)主義精神。