PBL与翻转课堂在集散控制系统课程中的应用
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【摘要】本文是将PBL（Problem-Based Learning）与翻转课堂相结合的教学方法用于集散控制系统课程学习。课程需采用问题导向法，由任课教师提出适当的情境教学问题，学生在问题引导下自主学习，通过分组探讨互动提高学生积极性，增强课堂自主灵活性。整个教学过程有助于学生最大程度的融入课堂，提升课程学习内容直观性，做到以学生为中心。该教学方法有助于学生在认识与探究的过程中培养自主学习能力、提高知识综合运用能力。
【关键词】PBL翻转课堂集散控制系统
0引言
随着信息在控制理论技术领域的飞速发展，集散控制系统逐渐成为工业生产过程控制领域中不可或缺的控制技术[1]。集散控制系统课程的特点是理论性强，且具有较强的实际操作性，涉及到仪表、控制、通信、软件编程等多方面理论知识，需要学生具有较全面的知识框架体系以及具体的实际操作运用经验。但是在高校课程学习中，学校或企业往往出于学生人身安全考虑以及企业生产本质安全要求，学生能在工业现场参观实践的机会相对较少，因此学生对集散控制系统课程的直观认知和课程理解方面仍存在较多问题。教师势必要转变教学理念与方式，应用更加多元化的教学方法，进一步革新课堂教学方法，使课程知识与实际工业生产相结合。应用PBL教学法与翻转课堂结合的方式，能使学生在问题引导下最大程度的开发线下自主学习能力，在课堂上通过翻转课堂与讨论交流产生思维碰撞，让更多人能融入课堂，提升学习兴趣与学习意愿，在实际的课堂教学中提高学生的自主学习能力和综合能力。
1、PBL与翻转课堂结合的可行性
（Problem-Based Learning，PBL）PBL教学方法是以问题为导向、以学生为主体的启发式的教育教学方法，与传统教育以教师为中心的“满堂灌式”教学方法完全不同[1]。翻转课堂（Flipped Classroom）是近些年各大高校普遍应用的一种教育方法，智慧平台教室的普及应用也给翻转课堂的教学效果增添色彩[2]。在翻转课堂中教师与学生的关系不再是传统的以教师讲授为主的教学模式，而是将课堂交还给学生，学生自主通过互联网络平台有目的的学习，运用提出问题、习题练习、沟通互动、回答问题、头脑风暴等形式对知识进行内化的方法。一般高校学生都具备一定的理论知识基础，实践经验普遍相对匮乏。针对于集散控制系统课程的学习面临的各种困难，譬如现场设备仪表直观性认知不全、如何对多公司系统进行了解区别、以及现场总线通信方面知识薄弱等实际问题，教师可采用PBL联合翻转课堂的形式，在实际集散控制系统教学方面进行教学方法转换，借助于师生互动平台共同拓展课堂知识，丰富课堂思想内容，提升课堂效果，由此吸引更多学生的融入课程并为他们今后走上工作岗位奠定基础[3]。
2、PBL与翻转课堂课程设计
2.1创设课程情境问题
集散控制系统课程共有56学时，其中理论学时48，另有增加8个实践学时，学习组态王或JX-300XP系统进一步熟悉硬件系统以及组态建设操作，给学生更多的自主学习时间，最终目的使教学与理论结合更贴近工业过程控制。针对本学院2016级自动化专业，集散控制系统课程采用小班化教学，每班各有32人，各分为5组。授课方法均采用基于PBL与翻转课堂联合的教学方法，教师在提出问题时，可以结合课程的重难点部分并设置相对应的学习情境问题，鼓励学生带着问题探寻最终答案。例如：国内外各大公司生产的集散控制系统产品包括霍尼韦尔Experion PKS、浙大中控ECS-100、艾默生DeltaV等等，学生在实际课堂中很多时候是不方便直观的了解有关软硬件构成，对集散控制系统的分散过程控制装置、通信系统、操作管理装置这三大组成部分一知半解[1]。为了对集散控制系统的三大组成部分有明确的认知，并了解各个控制系统之间的区别。学生可以根据分组在课堂外通过网络、书籍、文献等等资源查找每组对应的系统知识并进行扩展学习，在探寻结果的过程中进一步扩宽个人知识广度。在这一过程中，学生面对的不只是是课本上枯燥的文字或者数字，他们能了解到各类控制器、调节阀，动态的仿真过程，丰富的组态界面。
2.2翻转课堂与思维碰撞
翻转课堂不同于传统的教师主导型、教师授课型的教学方法，翻转课堂的教学方法是将学习主动权交于学生手里，让学生主动去了解整个知识环节体系的历史进程并探寻其未来发展趋势。这与PBL以学生为主体的思想是相符的。前期自主学习环节完成后，教师可根据课堂需要随机抽取几组进行汇报发言，学生可按照自己课下所搜集的关键信息结合自己的观点以此作为教学情境问题答案的支撑材料，在此基础组内延伸扩展，整理为小组发言PPT。随后各小组之间进行交流探讨，产生思维碰撞，通过互动环节了解到更多的有关于集散控制系统的知识。在这一环节中，讨论交流既是PBL教学法的关键环节，也是翻转課堂必不可缺的环节，通过讨论交流不仅能对教师情境问题作出回答，还能进一步挖掘课程知识并由此提出新的问题，譬如在了解集散控制系统后，还可以想到集散控制系统在化工厂、火电厂中的鼓风机防喘振控制或者锅炉补给水处理系统控制中如何具体应用等问题，以及深入了解精馏塔、锅炉三冲量控制等。这一过程可以考察学生的自主学习能力、语言表达能力以及团队协作能力，这都是步入社会必须掌握的能力。
2.3归纳总结
PBL与翻转课堂两种教学方法都是为了践行以学生为中心的教育理念，但是课程中教师必须具有对各环节的掌控能力，做好引导与辅助工作。课程环节的最后需由老师与学生共同归纳总结，对课程初期设置的情境问题给予回答，教师要着重强调课堂知识的重难点，并对学生表现进行评价，形成正面评价，鼓励更多的学生积极参与自主学习。
3.反思与评价
集散控制系统该课程涵盖的知识内容丰富，应用PBL与翻转课堂的教学方法，学生能根据自主线下学习获取到更多渠道、更多方面的知识，扩宽了自我的思维视野，一定程度上加深了其对控制行业的了解程度，对其今后在控制方向就业有较好的促进作用。在课堂讨论交流的时候，个人知识面的丰富可通过互动产生思想碰撞，能进一步扩展集体的教学资源，极大的丰富了教学内容。与此同时，自主学习能够强化学生知识记忆能力，资源收集能力与材料归纳能力，培养其独立思考能力。教师通过班级学生信息反馈，绝大部分同学对课程教学效果肯定，表示通过PBL与翻转课堂教学法联合灵活性较强的教学方式能锻炼自主学习的能力，提高学习效率与质量，同时也是对学生学习状态的监督与促进，整体对课程教学满意度较高。教师在课堂进行教学观察，运用PBL与翻转课堂的教学方法在集散控制系统学习中能较好的提升学生学习积极性，使更多人参与学习过程，融入课堂氛围，促进学生对知识的掌握能力。在课堂上教师也需要对课堂中存在的问题进行思考和改进，设置过程考核环节也应该以多样的考核形式进行评价，如课堂发言、PPT制作、习题练习、组态软件学习等方式进行多元化评价，不拘泥与单纯测试。思考如何在设置情境问题时更吸引学生，增强情境问题的悬念感，以此吸引更多学生主动参与到课堂中。此外在翻转课堂以及分组讨论中会存在部分学生不配合或者不发言等问题，这都需要教师在掌控整体教学课堂时留意并积极引导。
参考文献：
[1]何衍庆，黄海燕，黎冰.集散控制系统原理及应用（第三版）[M]化学工业出版社，2009.
[2]周映华，承勇.浅谈PBL教学法在化工类的元素化学教学中的应用[J].教育教学论坛，2019.8（33）：170-171.
[3]孔平，张建青，闵建忠.明确教师角色定位，融入PBL教育理念[J].卫生职业教育，2019.16（37）：67-68.
[4]赵学梅，林宇，宋娟.翻转课堂联合PBL教学模式在临床药理学教学中的实践与思考[J].中国高等医学教育2019.5：（113-114）.
作者简介：贺丹（1992.06），女，本科，研究方向，工业信息控制，宁夏理工学院Email：heyaya20@163.com
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