基于控制策略的大学课堂教学改进方法分析

张琴?张艳?兰莹?向阳

摘要：课堂教学是学校教育最主要的表现形式，为了能高效快捷的把课本知识、思维方式及推理方法传授给学生，课堂控制就显得尤为重要。课堂控制在于实时获取学习信息，及时采取有效的矫正措施，防止偏差的积累，影响目标的实现。但是大学教学过程中突发事件的不可预测性以及知识建构的差异性等因素造成了课堂教学系统的不确定性，运用简单的单闭环反馈控制方法处理教学过程较难达到最佳的教学效果。针对此问题，分析了控制系统和课堂教学系统的相似特性，并针对课堂教学中存在的不同干扰信息研究合适的控制方法，采取相应的控制策略及时消除不良干扰，以期达到良好的课堂教学效果。

关键词：课堂教学；简单控制；串级控制；前馈反馈控制

中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0027-02

课堂教学是教育的基本组织形式之一，是学生获取知识的主要渠道，课堂教学除了有一定的目的和统一的知识信息内容外，还呈现出由教学主体作为人的复杂性。教师对于课堂的组织和驾驭能力是完成教学任务、实现教学目标的根本保证，因此，提高教师控制课堂的能力是提高教学质量的关键所在，决定着教学的成败。从教育信息论的角度看，课堂教学主要由教师、学生、教材和教学环境四大部分组成，这四者之间存在着信息交换，包括教学信息的输入接收、储存、处理、输出、反馈和控制等。由于四者的非线性作用，在这种信息交换的过程中不可避免地存在着不确定性。[1]针对这些问题本文从控制策略方面来阐述如何处理课堂教学中遇到的问题。

一、教师主控的简单控制策略

控制是为了改善受控对象的功能或发展，需要获得使用关键信息进行分析研究并作用于该对象上，从而达到预期的目标。其中，最简单的控制系统为单回路反馈控制系统，由测量变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成，具有结构简单、工作可靠、便于操作和维护等优点，是目前应用最多也是最为成熟的控制系统。

课堂控制的作用就在于衡量课堂教学执行的进度和效果，揭示偏差以及指明纠正的措施等。[2]课堂教学构成的简单控制系统方框图如图1所示，受控对象是学生，被控变量是学习效果，教师通过课堂提问、批改作业、考试成绩等途径来检验学习情况，根据与期望的知识掌握程度比较产生偏差（偏差=期望值-测量值），如果达不到预期的效果，即偏差为正，可通过修改教学进度、重点知识讲解、个别同学谈话等方法来改进授课技巧；如果超过预期的效果，即偏差为负时，也要修改教学进度加快加深讲解内容，并对大家鼓励表扬等。

学生学习成绩的及时反馈是对课堂有效控制的重要手段之一，而影响课堂教学控制的因素是多方面的，学生的实际水平、教材等都会对课堂教学控制产生影响，而教师的素质和教学水平是影响课堂教学控制的主要因素，在课堂教学过程中，教师始终起着主导，即控制器的作用。[3]在教学中，教师的语言表达方式和质量会制约学生智力活动的方式和效率，故其首先应具有科学性，做到准确、精炼、合乎逻辑；其次应具有启发性，教师的语言应引起学生的积极思考，打开学生的思路，激起学生的求知欲望；此外，课堂教学的语言要力求生动形象，尽量用一些恰到好处的身体语言，有助于学生对知识的理解。而在课堂提问时，对回答不出问题的学生应采取鼓励的语言，不能伤害学生的自尊心；对于学生的作业，必须及时批改，做好记录，及时发到学生的手中，并进行简单的讲评；对做得好的学生要点名表扬，能使学生感到教师对他们的关注，产生努力学习的动力。

但是教师的课堂控制过程是师生双方相互协调、碰撞的过程，学生绝不仅仅是作为控制的受体而被动存在，他们也有权利去选择——受控与反受控。[4]当教师讲课太枯燥、内容已熟悉、有考试考研或竞赛等事情造成课堂干扰太多时，学生就会产生倦怠心理，不注意听讲、看书、玩手机、聊天等现象就频繁发生了，此时再靠提问、作业、成绩等反馈来控制课堂就会使学生产生逆反心理，往往得不偿失。可见，课堂纪律是一个复杂多变的动态过程，[5]教师在课前都不能预测课堂上学生的反映和突发的种种“意外”，必须采取其他可行的复杂控制手段，以便在每个教学环节都能对付各种各样的教学意外事件。

二、生生互助的串级控制策略

串级控制系统是在简单控制系统基础上发展起来的，当被控对象的滞后较大，干扰较剧烈、频繁，采用简单控制系统不能满足工艺要求时，可考虑采用串级控制系统。串级控制系统是由兩个控制器串接组成，外环主控制器的输出作为内环副控制器的设定值，由于副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰能快速地克服，减小了干扰对主变量的影响；引入副回路还改善了副对象的滞后特性，提高了主回路的响应速度和对干扰的抑制能力。

作业和考试成绩需要批改等一段时间后才能反映出学生对知识的掌握情况，具有反应滞后不及时等缺点，而上课说话、吃东西、玩手机等就很快速的影响课堂纪律和教学效果，而这种影响是先影响周边学生，再影响教师，故可在原简单控制系统基础上，增加学生间相互影响的副控制器构成串级控制系统。如图2所示，教师还是课堂教学的主要控制者，而带头学生成为了第二控制者，通过帮助提醒不遵守纪律的同学而消除其对其他同学的影响。在班级排座位时，将班干部等带头学生均匀分布在班级同学中，内环靠相邻学生班长等的反馈提醒后即可收敛，即生生互助促进课堂教学。[6]此外，有效的生生互助学习课堂可使学生思维活跃，勇于表达不同的观点，并且交流互动易激发思维碰撞，产生出创新的火花。生生互助必须在主控制器——教师的组织引导下才能有序有效进行，教师的组织引导本身是一种师生交往，所以通过恰当的启发和引导，使学生积极主动参与互动，通过协作学习环境，学习者群体的思维与智慧就可以被整个群体所共享，而通过团队学习、主动学习和参与式学习等学习效果可显著提高。而教师作为主控制器，通过认真倾听、分析学生在与他人的对话和互动中暴露出的已有的生活经验、思维过程，更好地把握学生的知识能力起点或对新知的理解程度，及时对预设授课内容进行调整，并将学生的差异当作课堂的资源加以利用，形成动态生成的课堂。因此，生生交往的串级控制策略是课堂教学中不可缺少的，可实现学生主动的、整体的、创造性的发展和师生的共同成长。

三、课程准备的前馈反馈控制系统

在反馈控制中，控制器是按照偏差进行控制作用的，可见偏差是前提，即先产生了不足才能进行纠正。为了弥补反馈控制的上述缺陷，即便有干扰存在，只要能预先加以补偿，控制系统能避免偏差出现。在干扰还没有影响到被控变量之前就产生控制作用的控制系统称为前馈控制，在教师主控系统基础上添加前馈环节，即构成了前馈反馈控制系统。图3阐述了前馈反馈控制的原理：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响，其中前馈控制器的设计是关键。

对于偶然的但情节很严重的干扰，如逃课情况，在第一节课的时候就要把缺勤的惩罚措施说清楚（缺勤3次取消考试资格等），而点名的时间又不确定，则学生就不会随便逃课，有事情也会提前向教师请假；对于波动频繁但较平缓影响较小的干扰，如迟到和吃东西等，每节课后提醒不差时间，下次上课别迟到，而课前5分钟则提醒快点吃早餐马上要上课了，这些现象会显著减少；而对于那些波动频繁又很剧烈的干扰，如上课不认真听讲、听不懂的情况，就要采取严谨有效的管理措施了，本文在此采取课程准备来作为此类问题的前馈控制器。

课程准备分为课堂准备和实验准备，在课堂准备中教师布置作业时即对下一节课的内容稍有涉及，希望同学能自己预习找到解决办法，等下一次上课时即可对学生完成情况进行讲解，及时解决、纠正学生在完成每一阶段课堂准备过程中所遇到的各种问题和错误，同时掌握每一学生完成课堂准备的质量和进度，学生亦可根据教师本次课堂講解内容完成下一阶段的课堂准备内容。学生带着问题学习，教师针对问题教授，实现双向交流，并为学生提供一个独立实验、实践的机会，使其体验科学探索的过程，掌握科研的方法。而实验准备则是充分动员学生真正参与实验前期准备工作的所有环节，并实行了全过程指导和考核管理，所以能取得一定的教学效果。具体措施：一是学生充分利用课余时间、利用实验室开放平台，真正参与实验全过程，真正达到综合设计型实验教学目的，培养了学生的实践动手能力和团队合作精神；二是由于学生参与完成了所有前期准备环节，可部分减少试验指导教师工作量，缓解了实验室人员缺编运行之困境，同时亦可提高实验室及仪器设备使用率。可见，通过严格控制课堂教学的每一环节，及时纠正学生每一阶段存在的问题和错误，学生及时完成每一阶段的课程准备内容，因此效果相当好。

此外，还有针对大四找工作及实习了就没法上课，上课了就没法实习工作的情况，采取均匀控制策略，适当请假课后补课，不懂就问跟上进度；针对不同学生，采取因材施教的分程控制等复杂控制策略，可让各种程度的学生都积极参与到学习活动中去，从而有效地控制了课堂。

四、结束语

师生之间单向交往的课堂，教师总是根据自我的经验执行预设的教案，较少考虑学生个体不同的经验和思维方式，学生容易产生倦怠心理，课堂纪律和学习效果达不到预期，本文从控制策略方面分析了如何处理课堂教学中遇到的问题。首先从简单控制策略入手分析了课堂教学的常规方法，针对课堂上出现的消极现象的不确定性，分别采取生生互助的串级控制系统和课程准备的前馈反馈控制系统等复杂控制策略进行改进。课堂控制分析显示：采用串级控制系统的方法能较好遏制学生上课聊天吃东西等恶习，并能调动学生积极性和学习效果；采用前馈反馈控制系统的方法则能有效避免学生迟到和逃课现象，同时课程准备可促使学生预习和实践，为课堂教学打好了基础。

参考文献：

[1]年漪蓓.智能控制对控制课堂教学不确定性的启示[J].当代教育科学，2008，（19）：24-26.

[2]志民，荣丽红.现代控制理论课程改革初探[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，（3）：68-69.

[3]王忆泸.浅论课堂教学控制[J].中国商界，2010，（6）：215.

[4]麻秋芬.点火还是灭火——浅议课堂激活[J].上海教育科研，

2008，（5）：87-88.

[5]王丽君，赵春晓.基于复杂系统的课堂纪律转变的研究[J].计算机工程与设计，2009，（3）：737-739.

[6]唐荷意.促进生生交往成就理想课堂[J].湖北社会科学，2012，

（4）：175-177.

（责任编辑：孙晴）