基于反馈控制模型的在线教学方法

陈丽娜 张飞艳

摘要：本文提出，基于反馈控制模型的在线教学方法，基于教学目标的驱动，合理设计学习效果的检测手段，可实时向授课教师反馈学生的学习状态和学习进度以及学习效果，这样教师就可不断调整授课内容、授课方式以及授课进度，进而促进学生学习效率的提升和教师教学目标的推进。

关键词：在线教学;反馈控制模型;学习效果

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）010-0081-03

绪论

在线教育或称远程教育、在线学习，在现行概念中一般指的是一种基于网络的学习行为，是以网络为介质的教学方式，通过网络，学习者与教师即使相隔万里也可以开展教学活动。此外，借助网络课件等资源，学习者还可以随时随地进行学习，真正打破了时间和空间的限制。在线教育具有跨越时空和人力物力限制的资源利用最大化、随时随地进行选择性学习行为自主化、师生交流与学生自学等学习形式交互化、个性化的教学形式修改化、利用新型教育工具即网络的教学管理自动化等诸多优势与特点。对于受限于时空条件而又需要学习知识的主动学习者而言，网络远程教育是最行之有效的学习方式之一。

然而，每一所学校的校情、学情都是不尽相同的，因此，在线教育在教学过程中由于受传统教学方式的影响会面临以下突出问题。

①不利于教师对课堂状态的掌握。教师无法面对面与学生交流，不能通过学生的课堂表现（动作、神态等）及时掌握学生的学习态度和学习状态。

②不利于教师了解学生的学习效果。在线教学很难像线下授课那样随时根据学生的课堂反应进行询问和提问，并得到及时的反馈，不能准确判断学生的接受情况。

③不利于教师讲课节奏的调节。由于不能及时掌握学生的学习状态和接受情况，因此教师很难动态地调整授课内容的详略以及讲解的速度。

④不利于教学开展的公平性。因授课班级学生大部分分布在不同的地域，受网络资源的影响，他们享受不到公平的教学，如一些偏远地区的网络信号不强或者有些家庭没有宽带网络，学生在上课过程中很可能连不上网，或者即使进入在线课堂接收质量也是很差，无法正常学习。

针对以上客观存在的问题，本文设计了基于反馈控制模型的在线教学方法，可很好地解决上述问题并能提高学习效率。

反馈控制在线学习模型

反馈控制原理是指在人力资源开发过程中，各个环节、各个要素或各个变量形成前后相连、首尾相顾、因果相关的反馈环。其中任何一个环节或要素的变化，都会引起其他环节或要素发生变化，并最终又使该环节或要素进一步变化，从而形成反馈回路和反馈控制运动，这就是人力资源开发的反馈控制原理。由此，教师可在在线教学过程中注意把握各个环节或各个要素之间的关系，通过抓住关键环节或主要要素，提高教学效率。

典型反馈控制模型如图1所示。控制器通过输入信号提出要求，在执行器允许的条件下控制被控对象的输出达到期望值，如果输出不满足要求，则根据传感器检测到的输出结果对比输入的条件，由控制器经过反复不断的动态调整，达到输出目标。

根据反馈控制模型，可将输入条件定为教学目标，控制器则是授课教师，而执行器就是实际教学环境，被控对象自然就是学生，输出就是学生的学习效果，传感器就是检测学生学习效果的手段。这样就得到了基于反馈控制理论的教学模型，如图2所示。在此教学模型中，教师根据教学目标设计出相应的学生学习效果检验手段，对学生的学习效果进行监测，然后根据反馈的结果不断调整教学内容、教学方式等，以期在在线学习环境中取得较好的教学效果。

反馈控制教学模型的应用

该教学模型主要依靠教师的经验判断教学效果，从而在教学过程中不断修改、完善和调整教学规则，使学生的学习效果不断改善，达到预期的教学目标。由此可见，充分了解在线学习环境，并根据教学环境采用合理的学习效果检验手段是该教学模型应用成功的关键。

1.在线学习环境分析

這里需要提及的是，本文所定义的线上教学与传统的网络教学有所不同。传统的网上教学主要针对那些没有时空条件但又需要接受教育的学习者，学习者本身具有求知的欲望和主动性。本文提及的线上教学主要针对大学本科生，绝大部分学生都没有或很少接触网络教育，对于线上教学方式的适应性和主动性都还欠缺。首先，由于学生学习的自觉性各不相同，通过视频也很难达到线下上课环境中，教师一眼望去就能发现每个学生的听课状态，教师无法及时掌握学生的课堂表现并做出及时的提醒和监督;其次，在线教学由于缺乏面对面的观察和交流，很难及时准确地判断出学生对内容的理解和接受程度，从而很难把控讲课的节奏;最后，在有学生网络信号不好而网络中断或根本没有条件进行网课的学习情况下，也很难保证教学开展的公平性。

2.学习效果检验手段设计

（1）随机点名，改进学生认真学习的态度

线上教学，网络效果、学生学习能动性、学习物理空间环境都会影响学生的学习状态，适当的随机点名可及时发现听课不认真的同学生，而结合合理的点名机制，可以改进学生的听课态度。例如，排除由于外界环境而导致的只挂机不听课的现象，通过增加被点到的频率，就可以有效督促那些自律能力不强且不认真听课的学生。

（2）实时关注在线留言，及时发现问题

在课程进行过程中，可通过多屏显示进行教学。屏幕显示主要包括两个方面，一个是教学内容展示屏幕，用于正常展示教学内容;另一个则是实时对话窗口，因网络资源有限，当采用一些主流授课平台进行线上教学的时候，画面模糊和音质不佳或掉线的现象时有发生，通过实时对话窗口可以全班师生互相提醒课堂质量，保证授课效果。另外，由于上课期间通常是全员静音，学生不能随意发声打断正常教学，这样学生就可以通过实时对话窗口反馈对学习内容的理解，有不明白的地方可随时截图或留言，教师可以像线下上课那样实时了解到学生的接受程度，合理把控讲课节奏。

（3）要求课堂作业达标，提高学习效率，促进教学目标达成

针对每堂课的教学内容，教师设计相应的作业，并通过教学平台进行发布，课上预留一定的时间让学生完成作业并提交，同时要求学生必须达到一定的分数才算过关，若没有达到，则退回重新回答并提交，并将成绩作为平时成绩的一部分。通过有目标达成的学习任务，可有效促进学生学习的主动性和积极性，从而提高学习效率，促进教学目标的达成。

（4）“课程视频+习题详解+教学课件”，平衡教学公平性

教师对每一次课的教学内容都进行视频录制，并将录制的视频、教学课件、习题详解以及课程拓展资料等及时上传到课程网站，供不同需求的学生进行预习、学习或复习。同时，这也能保证因为客观原因不能正常上课的学生能通过下载这些学习资源及时掌握学习内容，尽量保证教学的相对公平性。

结论

通过本文对基于反馈控制模型的教学原理的描述和应用效果的分析，可以看出，这种教学方式在在线教学中发挥了极大的优势，既有利于及时发现教学过程中存在的问题，又能有效地解决问题，促进了教学相长。但同时要求教师必须具有丰富的教学经验对教学效果进行的判断，对教学内容、教学节奏等进行调整，并要求授课教师要有充足的时间进行备课。另外，授课教师还应该具备熟练的网络操作能力和课程平台运用能力。

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国家自然科学基金项目：智慧学习环境中基于知识地图的知识关联性和存储研究（61941701）。