《模糊控制》课程理论教学设计方法

文件19《模糊控制》课程理论教学设计方法李士勇教授HarbinInstituteofTechnology2005.11文件19《模糊控制》课程理论教学设计方法教学设计说明模糊控制教学设计是以获得优化的教学效果为目的，以学习理论、教学理论、和传播理论为理论基础，运用系统方法分析教学问题、确定教学目标、建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价方案和修改方案的过程。简单地说，所谓教学设计，就是为了达到一定的教学目的，对教什么（课程、内容等）和怎么教（组织、方法、传媒的使用等）进行设计。本教学设计依据当前最新教学理论及其最新成就，对模糊控制多媒体课程进行教学设计，只有这样才能设计出科学的教学目标、教学程序、教学内容、教学策略和教学传媒体系，从而保证教学设计能获取优化教学效果。建构在学习和教学理论基础上的模糊控制多媒体课程教学设计共涉及八项内容：学习需要的分析、学习内容的分析、学习者的分析、教学目标的设计、教学策略的设计、教学媒体的设计、教学过程的设计和教学设计的评价。一、学习需要的分析在教学设计中，为处理好教学手段与教学目的的关系、有利于解决教学中的主要问题，需要进行学习需要的分析工作。学习需要是一个特定的概念，是指学习者学习的“目前状况与所期望达到的状况之间的差距”。对于高等学校来说，这种期望具体体现在教学大纲中。“模糊控制”是自动化专业的一门专业课，主要介绍模糊控制的基本理论，模糊控制系统的分析和设计方法。目前，模糊控制技术在工业、农业、国防和科学技术各领域得到广泛应用，所以自动化专业的技术人员都应掌握这门专业技术。从学习需要的类型来看，对模糊控制的学习需要主要涉及标准的需要和预期的需要。学习需要的分析位于基于学习和教学理论教学设计中的虚线部分。分析反馈修正设计教学目标的设计教学策略的设计教学媒体的设计教学过程的设计评价教学设计的评价形成性评价总结性评价学习需要的分析学习内容的分析学习者的分析二、学习内容的分析学习需要的分析，查明了教学过程中存在的问题及原因，为教学设计工作奠定了初步基础。接下来就要分析和确定学习内容，即分析和确定学习者就学习和掌握哪些知识、技能和态度等。学习内容的分析，将影响教师对教材的把握，影响学习者学习的水平，影响教学目标的确定，以及教学媒体的选用效果等。因此，采用科学的方法分析学习内容是教学设计的一个重要环节。只有正确地分析学习内容才能获得最优化的教学效果。学习内容的分析涉及学习内容的结构分析和学习内容范围的分析。分析方法有归类分析法、图解分析法、层级分析法、信息加工分析法、综合分析法和索引法。模糊控制课程学习内容的分析有三项工作：教材分析、教材内容的结构分析和内容范围的分析。常用的分析方法是归类分析法、图解分析法。学习内容的分析位于基于学习和教学理论教学设计中的虚线部分。分析反馈修正设计教学目标的设计教学策略的设计教学媒体的设计教学过程的设计评价教学设计的评价形成性评价总结性评价学习需要的分析学习内容的分析学习者的分析三、学习者的分析教学设计的目的是为了突出学习者在学习过程的主体地位，切实调动和发挥学习者学习和积极性和主动性，有效地指导学习者获得学习上的成功。从教学角度而言，教学目标能否实现，教学任务能否完成，主要取决于我们对学习者情况的掌握程度。只有以学习者原来具有的认知结构为基础，通过精心设计的教学活动，指导学习者重建自己的认知结构，才能使教学获得成功。因此，使教学设计具有较强的针对性和实用性，就必须重视对学习者的分析。学习者进入教学过程前的学习状态，即原来具有的知识、技能和态度等，一般称这为起点能力。通过一个时期的教与学的活动，学习者获得了知识，提高了技能，改变了态度。这种通过教学活动以后形成的知识、技能和态度等，一般称之为终点能力。教师的使命就是通过教学与指导工作使学习者的能力由起点能力转化为终点能力。因此，对学习者分析的一个重要方面就是要确定学习者的起点能力。学习者的起点能力是教学的出发点，对教师而言，叫做教学的起点。学习者起点能力的分析一般包括学习者知识起点能力的分析、学习者技能起点能力的分析和学习者态度起点的分析。除此之外，还包括学习者年龄特点的分析和学习者学习风格的分析等。学习者的分析位于基于学习和教学理论教学设计中的虚线部分。分析反馈修正设计教学目标的设计教学策略的设计教学媒体的设计教学过程的设计评价教学设计的评价形成性评价总结性评价学习需要的分析学习内容的分析学习者的分析四、教学目标的设计确定通过学习每一项从属知识和技能，学习者将达到一种什么样的行为状态，并将学习者通过学习后所古巴的最终行为状态用具体的、明确的和能够操作的目标表述出来，这就是教学目标的设计。教学目标的设计是教学设计的重要环节。一般把教学目标分成认知、动作技能和情感三个领域。具有代表性的理论是布鲁姆的目标分类和加涅的学习结果分类，它们都描述了制定教学目标系统的理论框架，对教学目标的设计有重要的指导作用。在以学习知识和开发智力主主要任务的认知领域，布鲁姆等把目标分成六级，由低向高发展。它们分别是：知道、领会、应用、分析、综合和评价。这些目标可用来描述对同一知识技能不同水平的学习。“知道”是认知领域中最低水平的目标，主要是对已学过的知识的回忆，包括具体事实、方法、过程、理论以及类型、结构和背景等回忆。“领会”是最简单的理解，是指把握知识意义的能力。可借助解释、转换、推断三种方式来表明对知识的理解。“应用”是指把所学知识应用于新情境的能力，它包括概念、原理、规律、方法、理论的应用。“分析”是指把复杂的知识整体材料分解成部分，并理解各部分之间联系的能力。“分析”代表了比“应用”更高的智力水平。“综合”与“分析”相反，是指将所学知识和各部分重新组合，形成一个知识整体的能力。“综合”强调创造能力和形成新的知识结构的能力。“评价”指对用来达到特定目标和学习内容、材料和方法给予价值判断的能力。“评价”是比“分析”、“综合”更高层次的学习水平。一般认为，一个完整、具体、明确的教学目标应包括以下四个部分：一是教学对象；二是学习者的行为；三是确定行为的条件；四是程度。例如，在指认和书写中（为条件），学生（为对象）能迅速无误地（为程度）读出和写出10个生字（为行为）。下图是编写认知型教学目标可选用的动词列表。教学目标层次特征可参考选用的动词知道对信息的回忆为…下定义、列举、说出（写出）…的名称、复述、排列、背诵、辨认、回忆、选择、描述、标明、指明领会用自己的语言解释信息分类、叙述、解释、鉴别、选择、转换、区别、估计、绰、归纳、举例说明、猜测、摘要、改写应用将知识运用到新的情境中运用、广告牌、示范、改变、阐述、解释、说明、修改、定计划、制订…方案、解答分析将知识分解，找出各部分之间的联系分析、分类、比较、对照、图示、区别、检查、指出、评析综合将知识各部分重新组合，形成一个新整体编写、写作、创造、设计、提出、组织、计划、综合、归纳、总结评价根据一定标准进行判断鉴别、比较、评定、判断、总结、证明、说出…价值结合教学大纲的要求，利用上述所介绍的教学目标的编写方法，可编写出模糊控制课程的教学目标。教学目标的设计位于基于学习和教学理论教学设计中的虚线部分。分析反馈修正设计教学目标的设计教学策略的设计教学媒体的设计教学过程的设计评价教学设计的评价形成性评价总结性评价学习需要的分析学习内容的分析学习者的分析五、教学策略的设计教学策略是实现和完成特定教学目标而采取的方式。教学策略的设计主要研究教学顺序的确定、教学活动的安排、教学组织形式的选用和教学方法的选择等一些教学具体问题。教学策略具有指向性、灵活性和多样性等特点，其设计依据是教学目标。1、教学顺序的确定方法教学顺序是指学习内容各组成部分的排列次序，是对“先教什么”、“后教什么”做出科学的安排。这里主要是指课时教学目标所要求的学习内容的安排问题。认知型或理智技能型的教学顺序，主要有三种教学理论作指导。一是加涅的从简单到复杂的教学顺序安排；二是布鲁纳的发现法；三是奥苏伯尔的“先行组织者”理论。加涅方法从简单到复杂的顺序分为辨别、概念、规则和问题解决。布鲁纳方法的顺序是：创设问题情境，使学习在情境中产生矛盾，提出要解决的问题；学习者利用所提供的材料，对问题提出解答的假设；从理论和实践上检验假设，不同观点可争论；对争论做出总结，得出结论。奥苏伯尔方法的顺序是先呈现一般的、有较大包容性的、最清晰和最稳定的引导性材料，这种引导性材料就是“先行组织者”。该方法强调先掌握从属技能，再学习较复杂的技能。上述这三种教学顺序在模糊控制课程的教学中均要使用到。2、教学活动的安排在我国的教学育著作中，一般都有对“课的结构”安排的论述。课的结构是指每堂课的组成部分及各部分进行的顺序和时间的分配。一般有组织教学、检查复习、讲授新教材、巩固新教材、布置课外作业等。在模糊控制课程的教学活动中，我们采用加涅关于教学活动安排的理论作为指导。该理论包含九个环节，这九个环节是：引起注意、告诉学习者目标、刺激对先前学习的回忆、呈现刺激材料、提供学习指导、诱导行为、提供反馈、评定行为、增强记忆和促进知识迁移。但在不同内容的教学过程中，我们没有生搬硬套这九个教学环节，而是灵活地安排每节课的教学活动。3、教学组织形式的选用在模糊控制课程的教学活动中，选用的教学组织形式为课堂教学，课后的个别教学和实验课的现场教学。除此之外，教学组织还涉及以下问题。（1）板书设计在模糊控制课程的教学过程中，多媒体板书设计除了可以借鉴传统板书的设计方法以外，还可以利用多媒体技术自身所提供的【字型】、【字体、】【字号】、【字色】、【字符加粗】、【字符倾斜】、【字符下划线】、【字符边框】、【字符底纹】、【字符缩放】、【文字效果】、【文字方向】、【图形】、【表格】等处理功能来增强多媒体板书的设计效果。在Word和PowerPoint中可以使用的传统板书设计方法有：【母子式】、【词语式】、【要点式】、【回环式】、【阶梯式】、【波浪式】、【对比式】、【开花式】和【线索式】等。（2）多媒体教学艺术1）导入新课的艺术有：【直接导入法】、【旧知识导入法】、【生动实例导入法】、【直观教具导入法】、【故事导入法】、【问题导入法】和【实验导入法】等；2）课堂组织艺术有：【主动式】和【被动式】；3）课堂结尾的艺术有：【归纳式】、【比较式】、【活动式】、【练习式】和【拓展式】等；4）课堂提问的艺术有：【回忆提问】、【理解提问】、【运用提问】、【分析提问】、【综合提问】和【评价提问】；5）课堂回答的艺术是有【针对性回答】、【启发性回答】和【回味性回答】等。4、教学方法与教学手段的选择在教学策略的设计中，我们还要考虑教学方法问题。教学方法是解决多媒体教学问题的步骤和程序。在模糊控制课程的教学过程中，可以选择使用的学方法有以下三种：（1）以语言传递为主的教学方法有：【讲授法】、【问答法】、【读书指导法】等；（2）以直观感知为主的教学方法有：【演示法】和【参观法】等；（3）以实际训练为主的教学方法有：【练习法】、【实验法】和【实习作业法】等。教学手段是实现教学目的所采取的具体方法。在模糊控制课程的教学过程中，有以下教学手段可供选择使用：【讲述】、【讲解】、【解释】、【讲读】、【讲演】、【重复】、【提示】、【强调】、【证明】、【推导】、【归纳】、【对比】、【类比】、【演示】、【应用举例】、【总结】、【测验】、【思考】、【作业】、【自学】、【复习】、【预习】、【预备知识】和【课后回忆】等。5、实验设计实验是教学过程中的一个重要部分，是将知识转化为技能的一个重要手段。具体内容参见模糊控制课程的实验设计。6、形成性作业的编制与习题课的设计为了了解学生对教学内容的掌握程度和教学效果，我们还需要根据教学目标编制形成性作业。形成性作业是指在教学过程中，不断通过作业的形式来反馈教与学的信息，以促进教学活动质量的提高。模糊控制课程形成性作业的正确设计方法是将各章知识点合理地配置在各级学习水平上，以此构成识记性作业、理解性作业和应用性作业。这就是所谓的概念题、讨论题、计算题和设计题等题型的来历。结合模糊控制