闭环负反馈控制在高职教育中的应用研究

安磊

[摘           要]  社会对高职技能型人才需求和毕业生质量的日益增加，让职业教育者越来越重视有效学习的研究，教学反馈作为教学过程中的重要环节在职业教育中地位显著，教学反馈作为教学过程的重要环节，是实施教学活动和完成教学任务的重要手段，教学反馈的及时性、针对性、激励性和交互性对教学效果有决定性的影响。然而实际教学中因为师生比例和教学资源等因素导致教学反馈应用不当，使教学反馈对教学帮助收效甚微，甚至会对正常教学有阻碍作用。本研究针对有效教学反馈的及时性、针对性、激励性和交互性等特征，以现代控制理论中的经典闭环负反馈控制在高职教育中的应用研究为例进行研究。

[关    键   词]  有效教学;反馈控制;闭环负反馈;互动教学系统

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）17-0214-02

闭环负反馈控制系统控制值是由设定值和反馈值共同作用，被控量（输出量）通过传感器检测以电信号（1-5V电压信号或4-20mA电流信号）返回到作为控制的输入端的反馈信号，反馈信号和设定值共同作用对输入端（控制器）施加控制影响的一种带有反馈信息的系统控制方式。控制系统中设定值和反馈值的信号叠加共同作用于控制器，控制信号通过执行器将执行信息输向受控对象，检测传感器将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。闭环控制系统是一种工业生产中常使用的控制方式，其中的多数控制方式采用闭环控制的设计，经典闭环负反馈方块图如图1所示。

高职教学为保证毕业生的质量，在教学中需要不断反馈调控。控制论认为：没有反馈不可能实现调控，反馈就是控制系统传递被控对象信息，对信息的再输出发生影响，起到控制的預定目的。本研究以经典闭环负反馈方块图为例对高职教育的有效教学进行研究，课堂教学闭环负反馈方块图如图2所示。

一、教学反馈的作用

高职教育注重职业技能教学，职业技能教学对学生的实践能力提出更高的要求，技能的掌握需要有目、有方向的完整有序地传递复杂信息，在信息传递的过程中，教师相当于控制器，教师既是教学信息的控制者，又是反馈信息的接受者，在教学过程中起重要作用，是整个教学系统的关键环节。教师发出的控制信号通过课堂教学执行，学生作为被控对象在接收执行信号的同时也会受干扰信号的影响，学生对接收的信息加工处理，并把他们加工与处理的信息通过教学反馈的方式输出，学生输出的信息对教师而言就是反馈信号，教师根据反馈信息结合教学目标对教学活动状态作出分析与判断以及必要的修正和调整。

由于干扰信号的存在，教师需要教学反馈的帮助以不断调整教学方式。换学生的视角反馈信息还可以更进一步，因为学生也要从教师那里获得自己有关学习行为及其效果的信息反馈，并根据教师的反馈信息及时修正与调整自己的学习行为及方式，反馈信息还有助于学生对自己的学习活动形成反思总结，使自己在学习中处于一种正向积极的状态。

如图2所示，教学过程为了达到预设的教学目标需要教学反馈贯穿于整个教学活动过程，利用教学反馈信息置身于教师教与学生学的教学控制系统中的教学双方不断调整各自的行为。在教学过程中，教学双方都需要通过反馈信息进行教授和学习达到预设的教学目标;教学活动中，教学双方需要保持反馈通道畅通，有关教或学的反馈信息能顺畅地传递到教学活动中的每一个参与者，有利于每位参与者不断调整各自的行为模式巩固成功经验，及时有效地纠正错误。在没有教学反馈的情况下，由于信息交流不畅，教学如同教学双方屏蔽信息教学，教学调研中发现，错误的教学反馈情况更糟，教学反馈信息有误会让教学双方产生误解，有的甚至严重影响到师生教与学的积极性。因此研究有效教学反馈的特征，对于改进高职教育教学过程和提高高职教育教学质量具有重要的实践意义。

二、有效学习与教学反馈的关系

研究发现有效学习包括教师、学生以及教学反馈三方面内容。教师设置教学目标，根据教学目标规划安排教学内容、选择适合的教学方法。根据教学反馈信息调整教学过程，让学生处于积极的学习状态;学生的学习过程包括学习准备和对知识的主动加工活动，要达到有效学习的状态同样需要教学反馈。本研究将从保持有效学习的条件和评价反馈对保持有效学习的作用两个方面对有效学习与教学反馈的关系进行探讨。

（一）保持有效学习的条件

有效学习是提高职业教育教学质量的重要途径，有效学习的发生取决于学生对过去已有的学习体验及目前正在进行的学习情境，学生根据积累的学习行为及心理进行当前的学习，实现有效学习需要具备：1.清晰的学习目标;2.积极主动的学习动机;3.合适的学习任务加上积极练习;4.面对困难时解决问题的信心。保持有效学习的所有条件中都需要教学反馈，教学反馈主要包括教师、学生以及学习内容之间的交互系统。数据交互同样属于反馈内容的数据来源，教学平台提供的反馈信息可以帮助学生持续改进。

（二）评价反馈对保持有效学习的作用

形成性评价是当前评价领域研究的热门话题，教学反馈是形成性评价的主要依据，在自我调节学习的过程中，教学反馈不仅有助于学习者建构知识体系提高学习效果和效率，还有助于学习者调整学习策略、改进认知策略、优化学习目标。

三、有效教学反馈的特点

（一）教学反馈应及时准确

工业生产中的多数控制方式采用闭环控制的设计，经典闭环负反馈需要反馈系统及时准确。同理教学反馈的重点在于通过教学反馈的调节作用，使教学活动能够正常有效地开展，达到设定的教学目标。因此教学反馈必须如同工业生产中的传感器一样客观真实地传递检测信号表达教学信息。教学反馈应该像传感器一样及时准确，反馈信息及时准确要求反馈信息传递实时进行，并保持发出反馈信息者和接受反馈信息者对其信息的理解完全一致。实际教学中主要体现在教师从学生那里获得有关自己教学的反馈信息和学生从教师那里获得自己学习的反馈信息，这两个信息应该实时同步进行并且双方对彼此信息的认知理解是一致的（或者吻合度很高）。

（二）教学反馈具有针对性

控制系统的反馈主要是为克服干扰，让控制系统在设定值附近以允许的误差范围波动，因此反馈信号必须能有针对性地反应主变量（恰当选择主变量），并选用相应的传感器。而教学反馈的目的是保证顺利完成教学任务，实现预定的教学目标，所以有效的教学反馈也要有明确的针对性。教学反馈具有针对性是指在选择教学反馈系统时要围绕预期的教学目标、特定的教学内容和任务以及教学过程中的具体特点选择对教学目标影响较大的主要变量，教学跟踪发现如果教学反馈没有针对性（主变量选择错误）会导致教学效果不佳甚至无效。

（三）教学反馈具有激励性

教学反馈具有激励性中的激励主要指正向激励，教学追踪发现教学反馈对教学双方是否具有正向激励的作用取决于教师为学生所提供的反馈，或者教师从学生处获取关于自己教学信息的反馈是否起到促进自己教学和激发学生学习积极性的作用。

（四）教学反馈具有交互性

教学过程包括教师、学生、教学环境、教学内容、教学方式等多种因素相互作用，为了取得最佳的教学成效，达到最大限度的調动与发挥教学中各种因素，教学不能只依靠教师和学生简单的双边互动，甚至彼此独立活动，教师需要发挥教与学双方各自的积极作用，有效利用与发挥教学中的各种因素在整体教学中的作用，有效的教学反馈应该具有良好的交互性。

四、应用互动教学系统实现及时有效的教学反馈

目前，大部分高职教育采用传统的课堂教学方式，通过老师问学生答结合作业和测验了解学生的学习状况。这种传统的课堂教学方式参与面狭窄，有的无法即时反馈，很难达到有效的教学反馈。随着IT产业的发展，市场上兴起了多种互动教学系统，这些互动教学系统普遍聚合了教学反馈、互动教学、游戏活动、教学评测等内容。目前市面上的互动教学系统包括软件和硬件两部分组成。

互动教学系统的硬件部分由一组遥控器和一个接收器组成，外加显示设备，例如：投影仪、大屏幕显示器、电子白板或电视等。互动教学系统的软件部分由预先开发的教学系统组成，例如：教师预先编制课件和教案。

教师在实际教学中互动教学系统配合PPT使用，作为即时互动问答的平台。显示器显示当前问题，学生通过遥控器回答问题反馈交互。互动教学系统搜集学生反馈的信息，并以可视化的图表的方式通过大屏幕显示器显示反馈结果。教师通过可视化的图表呈现的结果，观察系统收集的学生对教学难点和重点问题的不同理解情况，实时对学生反馈的教学信息进行评测，达到预设的教学目标。

在实际教学过程中教师还可以利用不同的教学方式和问答测验方式，从不同角度考查学生的学习成果。互动教学系统通过接收学生手中遥控器发出的即时教学反馈信息，针对不同的教学反馈以不同的图表统计可视化呈现。通过互动教学系统的互动反馈技术，教师可以有效快速地收集学生的学习生成信息，教学和信息的收集几乎可以同步进行。大屏幕显示器显示的可视化的图表更加直观地帮助教师了解掌握信息，以便教师选择适当的教学策略。教师对学生学习状态的及时反馈可以帮助学生理解教学重点和难点，提高课堂教学的有效性。

五、总结与展望

反馈信号的及时性和有效性是自动控制系统能否达到设定值的关键，同样高职教育中教学反馈也是有效学习的关键因素。测评报告作为反馈的一种重要形式，教师在实际教学中如何设计评价反馈系统中的测评报告才能促进学生有效学习是每一个高职教育者必须考虑的问题。高职教师在设计教学方式时应该保持教学反馈及时有效，这样有助于高职学生更好地掌握职业技能，达到培养高职学生职业技能的目标。

参考文献：

[1]顾业飞.论教学系统中教学反馈的重要性[J].教育界，2019（6）.

[2]陈晓端，孙渊，何同舟.我国有效教学研究的历史回顾与未来展望：基于30年（1986-2016）研究的知识图谱分析[J].课程·教材·教法，2017（7）.

[3]倪敏秋.巧用反馈信息达成有效教学[J].华夏教师，2019（12）.

编辑 曾彦慧