控制工程基础的翻转课堂双语教学改革实践

李中凯+候昆峰+张慧琴

（中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

摘要：将双语教学和翻转课堂模式引入“控制工程基础”的教学过程，探讨教学方法并分析实践结果。双语教学适合采用小班授课的方式，将英文原版教材、英文课件和英文微课作为主要资料；课堂研讨与小组项目作业是翻转课堂实践的重要形式。

关键词：控制工程基础；双语教学；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0083-02

《控制工程基础》是机械工程专业的主干课程，目的在于培养学生建立控制系统数学模型和系统动态性能分析的能力。它是机电专业的基础课程，如果能够良好地掌握课程中的英文词汇和知识点的英文形式，必将有利于机电专业其他英文资料的学习，实现课程的国际化对接。一些控制工程基础的双语教学改革被开展，例如：从理论教学、实践教学和课程考核形式三方面进行了探索，提出了在理论教学中增加机械工程案例教学，在实践教学中采用实物器件与软件相结合的方式[1]。探索了双语课程的师资水平、授课材料和教学方法等，分析了不同阶段中英文授课和学生作业的中英文所占比例[2]。翻转课堂（Flipped Class Mode，FCM）[3]是近年来在世界各国兴起的一种教学模式，在翻转课堂中，课堂时间主要由实验和课内讨论等活动所填充，而传统的课堂讲解则通过微课等形式在课外时间完成。把翻转课堂模式引入控制工程基础的双语教学，教师进行知识点概要讲解，学生在课外根据微视频进行自主学习，课堂上教师与学生基于案例进行讨论和交流，开展翻转课堂双语教学实践。

一、课程教学存在的问题

1.内容抽象，部分知识点难以理解。控制工程基础课程包含的内容较多，包括系统动态数学模型、系统时间和频率特性分析、系统稳定性分析、系统相对误差分析和系统综合与校正等，是一门综合性和理论性很强的课程。一般开设于大三上学期，内容包含很多较难理解的概念、数学公式、理论推导和复杂图形等。学生如果对基本知识掌握不牢固，就会感到该课程学习困难。

2.教师单向传授知识，学生学习兴趣低。由于学时短和教学任务紧凑，控制工程基础课堂经常采取讲授教学模式。虽然教师授课和学生听课是我国教育界普遍采用的教学模式，但是，这种单向的授课方式无法提高学生的知识应用能力，导致学生探索和发现问题的能力较弱；而教师尝试改变教学模式，通常需要扎实的知识基础和付出多倍的备课时间，投入较大。

3.专业课程的国际化对接能力弱。课程国际化是拓展学生国际视野的重要方式，但我国目前高校课程缺乏国际化。在全中文的专业课教学中，学生很少能够了解专业学术英语，不能及时了解国外先进的工程理念和前沿技术的发展，缺乏与国际的接轨；且某些高校的研究生招生考试中指定的控制工程基础专业课教材为英文教材，全中文教学不利于学生的深造与个人发展。

二、课程教学改革的途径

1.课程人数设置。上课人数对于翻转课堂具有重要影响，翻转课堂适合采用小班授课。采用层次型班级开课模式，即开设1—2个小班，每个小班人数限制在20—30人左右，进行翻转课堂双语教学。另外，开设1—2个60—90人的班级，以中文教学为主，配合少量双语教学。学生英语水平是英语授课一个关键要素，应选拔英语水平较高的学生进入小班授课，可以将雅思或大学英语四、六级等作为选拔标准。注意，分层次专业课授课仅是在双语教学准备不太充分的情况下，作为试点和过渡的一种形式。经过几轮授课，待双语课程建设与教师队伍建设完善之后，应实施全面的翻转课堂双语教学，充分体现教育公平。

2.翻转课堂实施形式。翻转课堂包括课外和课堂两个环节。在课外环节，教师根据教学内容抽取和总结出重要的知识点，依据知识点制作成微视频和设计课前练习题，学生根据微视频进行独立自主的学习，并完成相应的练习题。课堂环节主要包括教师讲解、师生互动和学生小组合作。针对控制工程基础，可在每章抽取3—5个核心知识点，教师通过实例、理论、应用和启发思考题等，把知识点讲透，为学生的课外自主学习提供基础。

3.双语教学的教材选用与课件形式。实行双语教学首先要选择一本经典的英文原版教材。英文原版教材信息量大且内容繁多，而中文教材则相对简练，为了充分发挥两种教材各自的优势：（1）选用英文教材作为主讲教材[4]，提炼英文教材中的知识点，配合英文多媒体课件，在课堂上进行知识点的概要性讲解和案例研讨，学生必须在课外借助微视频等资料进行知识点的自主学习；（2）选用中文经典教材作为参考书，且中英文教材的习题可配合使用；（3）多媒体课件采用全英文的制作方式，简练展示关键的专业词汇及相关定义。

4.控制工程基础的实验。控制工程基础的实验教学内容包括典型系统时间响应、二阶系统频率响应和控制系统校正。实验是理解控制原理的一种直观形式，而软件实验有助于课堂讲授和学生上机操作仿真。通过Matlab软件可以有效简化实验教学，采用Matlab可以使知识点生动形象地表示出来，有利于学生直观清晰地理解和掌握抽象难懂的知识点。

三、教学实施效果的讨论

1.课程网站平台有助于推动翻转课堂双语教学的实施。课程网站可以划分为用户模块、交流学习模块、资源模块、监督模块等，例如，在资源模块中，学生可以找到教学微视频、教学课件、课程习题、课程优秀文章等资料。课程网站平台是教学资源的存储体，表现在学生可以通过电脑、智能手机等途径获取微视频资源；课程网站中的留言板、学生问题和教师解答资源形成了一种知识库，可以对后续年级的专业课学习提供良好的借鉴。

2.微视频在翻转课堂教学中直接影响学生课前学习的效率与积极性。教师根据课程教学目标和内容以及参考教材，抽炼和总结出每章节必须掌握的核心知识点与难点，对知识点相关内容进行整合简化。需要讲解的教学内容可以采用公式、文字PPT，配合动画或者视频播放的形式，丰富微视频的效果以避免视频枯燥。每个微视频包含1个知识点，时间大致在8—15分钟左右。在微视频授课中，对于某一个知识点尽可能从多角度讲解，这样有助于避免知识的单调性。例如，讲解控制系统稳定性时，教师除了讲解通过理论计算来分析控制系统的稳定性以外，也可以引入基于Matlab和LABVIEW的实验，这样既扩大了学生的知识面，也可以调动学生对探索未知知识的兴趣。

3.翻转课堂的专业课双语教学要增加课堂研讨和小组项目作业的环节。根据控制工程基础内容，设计典型案例，建立案例库，使用生动、形象的案例调动学生课堂研讨的积极性。要改变学生课堂参与和活跃度低的现状，仅靠知识点提问是不够的，必须通过一些实际控制系统的分析、设计案例，来体现知识点在实际中被运用的情况。另外，小组项目作业也是一个非常重要的环节，设置4—6人的小组，以章节为单位给每个小组设计不同的协作作业。小组成员在课后时间通过资料查找、讨论分析，完成项目作业并形成PPT资料。各小组在课堂上进行项目作业汇报，形成各小组之间相互学习和竞争的效果。教师要注意小组项目作业的合理的难度和工作量，并把个人完成情况反映到学生的平时成绩中。

参考文献：

[1]李泽，杨歆豪.“控制工程基础”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2014，（2）：109-110.

[2]刘天宇.现代控制工程双语教学探索[J].高教学刊，2015，（12）：40-41.

[3]钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化环境下基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013，19（1）：58-64.

[4]Katsuhiko Ogata. Modern control engineering （Fifth Edition），現代控制工程（第五版）（英文版）[M].北京：电子工业出版社，2011.