闭环控制式教学模式在通用技术课程中的应用研究

龙川县田家炳中学  罗丽平

摘要：高中课程改革是我国基础教育课程改革的重要组成部分,2003年3月教育部印发了《普通高中课程方案(实验)》,通用技术作为新增的科目被列为高中的八个学习领域之一。技术课程的开设,是社会发展、学生发展的需要,它以技术素养的提高为主要目标, 作为一门新课程，《通用技术》与其它学科有很大的不同, 通用技术课程是一门立足实践、高度综合、注重创造、科学与人文融合的课程。 技术课程的实施,可以有效地改善传统教学中重知识理论、轻能力培养，特别是动手实践能力和学生创新能力培养,因此，在通用技术课程的教学中，应采用与课程特点和要求相适应的方法与模式。然而，通用技术课程教学的现实中，大部分教师都采用常规的传授式教学模式，在教学系统中，呈现为开环控制式教学模式。但是“高考压力”这个强大的干扰因素在通用技术课程凝聚成了一股旋风，导致最终的教学效果难以达到课程目标要求。在教学工作过程必须克服干扰才能获得与课程目标相符的教学效果。新型的闭环控制式教学模式在通用技术课程中的应用能很好地克服在教学活动中出现的干扰因素，通过学生的反馈信息控制整个教学活动。根据通用技术课程特点，要求教师转变教学模式，传统教学模式以知识传授为主，单向传输的过程，相当于开环控制系统中输入量与输出量中信号的单向传递。把开环控制系统进一步升级为闭环控制系统，输出量的信息要反馈回输入端，达到信息的双向传递，把教学模式向互动反馈的双向传输闭环控制式的新型教学模式转变。

关键词： 通用技术  教学模式  闭环控制  反馈  干扰  教学效果

 

一 、教学模式的综述

所谓教学模式是指在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的，较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。“模式”一词是英文model的汉译名词。model还译为“模型”、“范式”、“典型”等。一般指被研究对象在理论上的逻辑框架，是经验与理论之间的一种可操作性的知识系统，是再现现实的一种理论性的简化结构。最先将模式一词引入到教学领域，并加以系统研究的人，当推美国的乔伊斯(B.Joyce)和韦尔(M.Weil)。 乔伊斯和韦尔在《教学模式》一书中认为：“教学模式是构成课程和作业、选择教材、提示教师活动的一种范式或计划。”实际教学模式并不是一种计划，因为计划往往显得太具体，太具操作性，从而失去了理论色彩。将“模式”一词引入教学理论中，是想以此来说明在一定的教学思想或教学理论指导下建立起来的各种类型的教学活动的基本结构或框架，表现教学过程的程序性的策略体系。

古代教学的典型模式就是传授式，其结构是“讲—听—读—记—练”。其特点是教师灌输知识，学生被动机械地接受知识。随着学校教学中自然科学内容和直观教学法的引入，夸美纽斯首次提出了以“感知—记忆—理解—判断”为程序结构的教学模式。随着科学实验兴旺发展，赫尔巴特提出了“明了—联合—系统—方法”的四阶段教学模式，之后他的学生莱因又将其改造为“预备—提示—联合—总结—应用”的五阶段教学模式。以赫尔巴特为代表的传统的教学模式受到了挑战，传统的教学模式中忽视了学生在学习中的主体性，片面强调灌输方式，在不同程度上压抑和阻碍了学生的个性发展，杜威提出了“以儿童为中心”的“做中学”为基础的实用主义教学模式。这一模式的基本程序是“创设情境—确定问题—占有资料—提出假设—检验假设”。这种教学模式打破了以往教学模式单一化的倾向。随着科学技术的发展，教育面临着新的科技革命的挑战，促使人们利用新的理论和技术不断地去研究更适合新课程理念的教学模式。

二 、通用技术课程的特点

通用技术是指信息技术之外的、较为宽泛的并与专业技术相区别的技术，是日常生活中广泛应用、对学生发展具有广泛迁移价值的技术。普通高中通用技术课程是与九年义务教育中的劳动与技术教育相衔接，以提高学生的技术素养为目的，以设计学习和操作学习为主要特征，具有通识意义的基础教育课程。在我国普通高中新课程结构中，通用技术是一个基础的学习领域，是国家规定的普通高中学生的必修课程。通用技术课程的设计和实施既是历次课程改革成果的继承与发展，也是社会转型时期新型课程的建构与创新。它既以充分体现国家基础教育课程改革的基本理念和一般要求汇入课程改革的滚滚洪流，又以它特有的价值追求和丰富内容在课程改革中展现出它的个性光彩。通用技术课程在体现基础教育课程改革一般理念和共有特点的同时，还有以下一些特点：

１、设立技术学习领域，形成课程形态的历史突破

在新课程方案中，技术成为八大领域之一。通用技术是指信息技术之外的、较为宽泛的并与专业技术相区别的技术，是日常生活中广泛应用、对学生发展具有广泛迁移价值的技术。就具体技术而言，通用技术在其通用性上具有相对性。这形成了技术课程形态的历史突破，是课程改革教育创新的标志之一。

２、以技术素养的提高为主要目标，实现当代劳动技术教育的转型

通用技术课程的主要目标是提高学生的技术素养，这是从普通高中的性质、特点、任务出发，回归学生的终身发展需要进行的目标定位。在注重基础知识与基本操作技能的同时，还注重学生对技术的思想和方法的领悟与运用，注重学生对技术的人文因素的感悟与理解，注重学生技术学习中的探究、试验与创造，注重学生情感态度与价值观以及共通能力的发展，从而走出了技术即技能的樊篱。

３、加强技术设计，注重技术试验，突出学生创新精神和实践能力的培养

根据高中学生的知识储备、心理特点，以及通用技术课程的内在规律，将技术设计作为组织高中学生技术学习内容的主要线索，充分挖掘技术设计在引发学生深入地进行调查研究，有效地进行批判性思考、创造性想象，以及增强学生实践能力等方面的教育功能，使之成为提高学生技术素养的重要载体。’通用技术课还强调学生对技术所蕴含的思想方法、技术的操作方法、技术试验的方法以及技术学习的探究方法等方面的学习，以促进学生认识问题、解决问题能力的提高，促进学生所学知识与能力的迁移。此外，通用技术课程还注意正确处理科学与技术、理论与实践、设计与制作等方面的关系，使其有机统一，相辅相成。

４、体现技术课程的时代特征，强调课程内容的基础性、通用性。

技术课程内容以模块为基本单元，既包括那些具有时代气息、适应社会发展、体现未来科技走向、具有可迁移特征的内容，也包括那些贴近学生实际、富有挑战意义、满足学生个性发展需要、有利于课程实施和学生选修的内容。通用技术设立７个选修模块，充分考虑了地区的差异和城乡学校的不同特点，适用面广，应用性强，有效解决技术课程的基础性与选择性相统一的问题。

５、注重技术课程资源开发，强调资源整合

根据我国技术课程资源的不平衡性，在技术课程的实施条件要求上，因地制宜，尽可能照顾条件比较薄弱的地区。采用目标导引、项目引入的方法，让各个地方、各个学校在实施时能因地制宜地确定具体的载体。与此同时，注重课程资源的有效整合。通用技术课程的学分既可以在本校获得，也可以在其他普通高中、职业学校、技工学校、技术教育基地以及科技场馆获得。

三、开环控制系统和闭环控制系统

控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程就是反馈（feedback）。利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法；在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰（interference）因素。闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。

控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统，也就是现在大部分教师采用的简单传授式教学模式，简单地说，这种教学模式无反馈形式，整节课下来的教学效果如何全然不知。教师一味地灌输知识，学生处于被动接受知识，没有发挥学生的主体地位，学生没有反馈信息，教师唱独角戏，‘自问自答’的教学过程与通用技术课程目标要求相距甚远。

闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。所以，一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。整个工作过程如图所示：

 

控制器

执行器

被控对象

被控量 （输出量）

给定量 （输入量）

检测装置

控制量

比较器

 

 

 

 

 

教学也是一个系统，它是一个由教师、学生、教学内容、教学手段四大要素构成的控制系统。在控制系统中，教学内容（教师传授知识）相当于‘输入量’，教师作为‘控制器’，‘执行器’为教学手段，‘被控对象’是学生，最后的‘输出量’为教学效果（学生掌握知识）。反馈途径充当‘检测装置’，输出量（教学效果）通过检查装置返回输入量（教学内容）形成反馈回路，构成闭环控制式教学模式。

四、闭环控制式教学模式的理论分析

通用技术教学模式应反映国家基础教育课程改革的目标要求，反映通用技术课程教学目标与内容的要求，体现通用技术课程的特点。结合农村山区学校学生的实际情况制定“闭环控制式教学模式”为我们的授课教学模式，农村山区不同层面的学生在课堂教学中的反馈信息在闭环控制教学模式下形成闭合回路。基本的程序如图所示：

 

教师

教学手段

学生

教学效果 （输出量）

教学内容 （输入量）

反馈途径

控制量

 

 

 

 

 

控制论之父维纳曾说过：“一个有效的行为必须通过某种反馈过程来取得信息，从而了解目的是否已经达到。”作为教学过程控制者的教师，就必须通过教学反馈来把知识信息的系统输出转变为系统的输入，促使教学恰到好处地适合学生的学习水平，使学生对知识的好奇心理和探求欲望能够在教师设置的情境中被激发出来，按照目标要求顺利地形成学生的思维活动，从而呈现以教师为主导、学生为主体的相互作用的辩证发展的教育学的最佳状态。因此，可以说教学反馈是活跃于师生之间的重要媒介，也是教师执行教学预设过程中或执行后把系统状态的真实情况反映出来，并对知识信息再传递发生影响的过程，更是影响教学质量及其重要的因素。

教学中的反馈原理，20世纪40年代反馈理论出现之后，其原理逐步被运用于教学及管理中。反馈原理认为：任何系统只有经过反馈信息才能实现控制，整个教学过程构成闭环控制回路，没有反馈信息的系统要实现精准控制是不可能的。所以任何有目的的行为，都必须随时获取行动的反馈信息，一边调整行动，向目标前进。  教学也是一个系统，它是一个由教师、学生、教学内容、教学手段（包括教学方法、教学设备等）四大要素构成的控制系统。教学系统中，教师处于控制地位，在闭环控制系统中充当控制器，是教学系统行动程序的设计者和控制者，学生则处于受控地位，是教师施教的对象。教学内容是知识信息源，是教师教和学生学的客观依据和评价标准。教学手段是教学活动的运行方式和条件。教师、学生、教学内容和教学手段相互作用、相互联系，有机结合，形成一个完整的、有组织、有目的的具有传授知识和培养能力功能的有机整体——教学系统。根据通用技术课程特点，要求教师转变教学模式，传统教学模式以知识传授为主，单向传输的过程，相当于开环控制系统中输入量与输出量中信号的单向传递。把开环控制系统进一步升级为闭环控制系统，输出量的信息要反馈回输入端，达到信息的双向传递，把教学模式向互动反馈的双向传输闭环控制式的新型教学模式转变。

教学系统作为一个闭环控制系统，是通过系统的运行、控制、反馈实现其功能的。教学系统的运行即教学过程，它是在教学手段的参与下通过传递知识信息而实现的。其运行方式即：知识信息液——教师——学生——反馈信息——教师。  具体地讲，教师是教学系统中的施控系统，在教学过程中，教师既输出知识信息，又输出控制信息。一方面教师输出知识信息；另一方面，为了控制学生的学习活动，教师又要输出指令性控制信息，这两种信息往往交融在一起。教师要了解自己的教学效果，就必须清楚地感知和接收学生的反馈信息，是施控系统（教师）和受控系统（学生）之间的信息构成闭合回路，并利用学生的反馈信息，有效地控制教学。教师正是通过反馈来检查教学系统的运行状态（如教学进度、教学质量、学生掌握知识的程度等），使整个教学系统得以正常运行。学生教学系统中的受控系统，但它并不是一个被动、机械地接受教师指令和知识灌输的系统，而是一个具有目的性、选择性和自控能力的闭环控制系统。学生在学习过程中采用的方法得到的结论等必须经过评价才能知道正确与否，这种评价由教师和学生反馈的信息作出，教师接受学生的反馈后，除了用来调整和纠正他所发出的控制信息和知识信息外，还要给学生提供评价学习结果的反馈信息，使学生和教师之间的信息通道构成一个闭合回路。这种反馈正是学生所期望得到的，学生以此来调节和确定下一步学习的方法、步骤等。有试验表明，一个人若被蒙上眼睛走路，他将难以保持笔直的足迹，尽管他的感觉是笔直前进并努力防止弯曲。这里的眼睛在控制系统当中充当反馈回路当中的检查装置，这说明即使在简单的运动中，若没有检查装置，没有构成反馈回路，无反馈信息的情况下，运动将会“失控”，同样没有反馈的教学系统也一样会失调，更别说达到良好的教学效果了。教学反馈的信息大都来自主要来自教学对象，来自学生，决不能仅仅以自己的感觉是否良好为标准，否则后导致教学上的主观主义和经验主义。在教学过程中即使教师感觉良好，也要注意信息的反馈。知识传授循序渐进，教学反馈也随之反复进行。只有这样，教学过程中个环节才能形成良性循环。 

综上所述，教学系统的运行是通过控制与反馈来实现的。反馈与教学目的实现密切相关，反馈回路畅通，相互配合，才能实现对教学系统的有效控制，最终实现教学目标。学生的作品、作业、试卷、行为、表情、语言乃至课堂气氛都是一种教学反馈,并作为检测调控教学过程的依据。总之，利用反馈信息的闭环控制教学模式进行教学就是教师运用系统论、信息论、控制论原理，有效利用师生之间的信息传递，在融洽、合作的气氛中引导学生进行系统的、创造性的学习，以学生掌握方法、应用知识、发展能力和体验情感为目标，对教学过程和学习结果及时进行反馈，适时调整教学的进程，使师生及时有效传递信息反馈信息，从而达到通用技术教学效果的最优化。

参考文献

 

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