翻转课堂教学法在自动控制系统工程设计教学中的应用

李宗帅　费春国　王修岩

【摘要】针对传统教学活动中存在的学生学习主观能动性不强、创新性缺乏的问题，将翻转课堂教学法应用于“自动控制系统工程设计”这门课程之中，本文以该门课程中电梯控制系统设计的教学过程为依据，对翻转课堂教学法的实施进行了简单的论述。实践证明，翻转课堂教学法在提高学生学习积极性、增强学生互动能力、提高学生创新性等方面，具有很大的优势。

【关键词】翻转课堂教学法 创新性 主观能动性 实践能力

【基金项目】中国民航大学院级优质课程建设项目（205008030229）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）22-0225-02

一、引言

“自动控制系统工程设计”是自动控制类专业高年级学生的一门专业课，主要解决如何将理论知识应用于工程实践中解决实际问题，学生应该掌握控制系统工程设计的步骤、流程，能够独立完成简单自动控制系统的设计。从课程体系角度分析，该门课程在课程体系中所处的地位如图1所示，通过图1可以看出自动控制系统工程设计是控制理论与方法、执行机构及其驱动技术、反馈检测技术、计算机四个方面的综合应用，除此以外还涉及工程管理、成本等其他因素。从控制系统工程设计需要解决的问题方面来考虑，主要涉及的问题如图2所示，可见该门课程将会使学生体会到各专业课所学知识的有机结合和综合应用的重要性。从以上分析可知，该门课程的很多基本知识学生在以前都是学习过的，关键在于综合应用。翻转课堂教学法的模式是：学习先行→课堂内化→评价反馈→研讨总结，可见对于很多基础理论知识都学习过的自动控制系统工程设计这门课程，翻转课堂教学法正好适用。

二、翻转课堂教学模式

随着互联网、计算机技术的发展以及网上各种教学资源的普及，翻转课堂教学模式变得越来越具有可行性，图3是翻转课堂教学模式的过程，这种教学法在提高学生学习积极性、增强学生互动能力、提高学生创新性等方面，具有很大的优势。

三、翻转课堂教学应用举例

电梯控制系统设计是“自动控制系统工程设计”这门课程教材中的一个重要内容，在教学中本文作者借鉴了翻转课堂的思想来对引导学生完成这部分内容的学习。

（一）基本知识讲解

讲解这部分内容时，不再進行非常详细的讲解，只是讲解一些基本的概念，分析问题的思路等，主内容包括：电梯的结构、运行过程、电梯电力拖动系统的构成以及选择依据、电梯电气控制系统的构成以及控制器输入输出模块的选择依据等。

（二）布置电梯控制系统设计的作业

基本知识讲解之后，布置电梯控制系统设计的作业，以组为单位来完成要求3-4人一组，每组不得超过4人，时间是1周，课下时间学生通过查找资料、同学交流、询问教师等多种途径，进行系统设计，同样在此过程中将不熟的知识掌握。电梯控制系统设计的作业如下：

设计某电梯控制系统，假设已知：电梯有5层，额定载重1000kg，轿厢自重1200kg，曳引机的曳引比为1：1，需要电梯运行速度1m/s。提示如下：

硬件系统设计：

（1）采用何种计算机控制系统？（PLC、工控机、单片机、继电接触器系统）；

（2）电力拖动系统的选择？（执行机构以及曳引电动机的类型、功率、转速、变频器容量）；

（3）各种传感器选择以及数量需要？（限位、超重、平层等）；

（4）操作装置以及位置显示装置？（呼梯按钮、显示等）；

（5）据此需要什么样的处理器、输入输出模块？数量？

（6）所需要的网络形式是什么样的？

（7）其他问题（例如供电）

软件系统设计：

（1）主程序：软件结构，流程图。

（2）子程序，分多少程序块。

（三）以分组上讲台讲解的形式进行课堂研讨交流

一周以后，以组为单位在课堂上进行讲解，每组需要制作PPT，到讲台上进行讲解，教师进行实时讲评，班里面的同学也可以提问交流。实践证明，这种方法能够调动学生的积极性，对很大一部分同学起到了督促作用，课堂气氛也比较活跃。当然该方法的缺点也是明显的一般耗费的学时比较多，因此在实际教学中，一般只采用1-2次翻转课堂的教学方法，都是针对重点且综合性较强的内容实施。

四、实施过程中的鼓励措施

不同学生的自制力以及学习主观能动性是不同的，所以这种大作业的平时成绩相对很高的，一般是3-4分/次，对于表现比较好的学生或者上讲台讲解的学生都给予高分平时成绩的奖励。而且鼓励学生大胆发言，鼓励不同的意见，对学生不要批评，当学生讲解错误时，要先肯定他讲对的地方，然后指出其错误所在，这样学生会感觉比较自信，也会易于接受。

五、总结

翻转课堂教学方法与传统的教学方法有很大的不同，它从很大程度上提高了学生学习的积极性，提高了学生主动学习的能力。翻转课堂教学模式促使教师的角色发生了变化，从之前的知识传递者，变成了推动者、引导者，这对教师也提出了很大的考验和新的要求。同时从学生角度分析，对学生的自学能力、自制能力也提出了更高的要求。

参考文献：

[1]李海龙，邓敏杰，梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J].现代教育技术，2013（9）.

[2]朱宏洁，朱赟.翻转课堂及其有效实施策略刍议[J].电化教育研究，2013（8）.

[3]赵兴龙.翻转课堂中知识内化过程及教学模式设计[J].现代远程教育研究， 2014（2）.

[4]李嘉龙，张惠娟.翻转课堂教学法在大学教学中的实践与探索[C].高校电子电气课程教学系列报告会论文集，2015.

作者简介：

李宗帅，男，硕士，讲师，主要从事自动化方面的教学研究工作。