1、文件19模糊控制課程理論教學設計方法李士勇教授Harbin Institute of Technology2005.11文件19模糊控制課程理論教學設計方法教學設計說明模糊控制教學設計是以獲得優化的教學效果為目的，以學習理論、教學理論、和傳播理論為理論基礎，運用系統方法分析教學問題、確定教學目標、建立解決教學問題的策略方案、試行解決方案、評價方案和修改方案的過程。簡單地說，所謂教學設計，就是為了達到一定的教學目的，對教什么（課程、內容等）和怎么教（組織、方法、傳媒的使用等）進行設計。本教學設計依據當前最新教學理論及其最新成就，對模糊控制多媒體課程進行教學設計，只有這樣才能設計出科學的教學目標、

2、教學程序、教學內容、教學策略和教學傳媒體系，從而保證教學設計能獲取優化教學效果。建構在學習和教學理論基礎上的模糊控制多媒體課程教學設計共涉及八項內容：學習需要的分析、學習內容的分析、學習者的分析、教學目標的設計、教學策略的設計、教學媒體的設計、教學過程的設計和教學設計的評價。一、學習需要的分析在教學設計中，為處理好教學手段與教學目的的關系、有利于解決教學中的主要問題，需要進行學習需要的分析工作。學習需要是一個特定的概念，是指學習者學習的“目前狀況與所期望達到的狀況之間的差距”。對于高等學校來說，這種期望具體體現在教學大綱中。“模糊控制”是自動化專業的一門專業課，主要介紹模糊控制的基本理論，模糊

3、控制系統的分析和設計方法。目前，模糊控制技術在工業、農業、國防和科學技術各領域得到廣泛應用，所以自動化專業的技術人員都應掌握這門專業技術。從學習需要的類型來看，對模糊控制的學習需要主要涉及標準的需要和預期的需要。學習需要的分析位于基于學習和教學理論教學設計中的虛線部分。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習需要的分析學習內容的分析學習者的分析二、 學習內容的分析學習需要的分析，查明了教學過程中存在的問題及原因，為教學設計工作奠定了初步基礎。接下來就要分析和確定學習內容，即分析和確定學習者就學習和掌握哪些知識、技能和態度

4、等。學習內容的分析，將影響教師對教材的把握，影響學習者學習的水平，影響教學目標的確定，以及教學媒體的選用效果等。因此，采用科學的方法分析學習內容是教學設計的一個重要環節。只有正確地分析學習內容才能獲得最優化的教學效果。學習內容的分析涉及學習內容的結構分析和學習內容范圍的分析。分析方法有歸類分析法、圖解分析法、層級分析法、信息加工分析法、綜合分析法和索引法。模糊控制課程學習內容的分析有三項工作：教材分析、教材內容的結構分析和內容范圍的分析。常用的分析方法是歸類分析法、圖解分析法。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習需要

5、的分析學習內容的分析學習者的分析學習內容的分析位于基于學習和教學理論教學設計中的虛線部分。三、學習者的分析教學設計的目的是為了突出學習者在學習過程的主體地位，切實調動和發揮學習者學習和積極性和主動性，有效地指導學習者獲得學習上的成功。從教學角度而言，教學目標能否實現，教學任務能否完成，主要取決于我們對學習者情況的掌握程度。只有以學習者原來具有的認知結構為基礎，通過精心設計的教學活動，指導學習者重建自己的認知結構，才能使教學獲得成功。因此，使教學設計具有較強的針對性和實用性，就必須重視對學習者的分析。 學習者進入教學過程前的學習狀態，即原來具有的知識、技能和態度等，一般稱這為起點能力。通過一個時

6、期的教與學的活動，學習者獲得了知識，提高了技能，改變了態度。這種通過教學活動以后形成的知識、技能和態度等，一般稱之為終點能力。教師的使命就是通過教學與指導工作使學習者的能力由起點能力轉化為終點能力。因此，對學習者分析的一個重要方面就是要確定學習者的起點能力。學習者的起點能力是教學的出發點，對教師而言，叫做教學的起點。學習者起點能力的分析一般包括學習者知識起點能力的分析、學習者技能起點能力的分析和學習者態度起點的分析。除此之外，還包括學習者年齡特點的分析和學習者學習風格的分析等。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習需要

7、的分析學習內容的分析學習者的分析學習者的分析位于基于學習和教學理論教學設計中的虛線部分。四、教學目標的設計確定通過學習每一項從屬知識和技能，學習者將達到一種什么樣的行為狀態，并將學習者通過學習后所古巴的最終行為狀態用具體的、明確的和能夠操作的目標表述出來，這就是教學目標的設計。教學目標的設計是教學設計的重要環節。一般把教學目標分成認知、動作技能和情感三個領域。具有代表性的理論是布魯姆的目標分類和加涅的學習結果分類，它們都描述了制定教學目標系統的理論框架，對教學目標的設計有重要的指導作用。在以學習知識和開發智力主主要任務的認知領域，布魯姆等把目標分成六級，由低向高發展。它們分別是：知道、領會、應

8、用、分析、綜合和評價。這些目標可用來描述對同一知識技能不同水平的學習。“知道”是認知領域中最低水平的目標，主要是對已學過的知識的回憶，包括具體事實、方法、過程、理論以及類型、結構和背景等回憶。“領會”是最簡單的理解，是指把握知識意義的能力。可借助解釋、轉換、推斷三種方式來表明對知識的理解。“應用”是指把所學知識應用于新情境的能力，它包括概念、原理、規律、方法、理論的應用。“分析”是指把復雜的知識整體材料分解成部分，并理解各部分之間聯系的能力。“分析”代表了比 “應用”更高的智力水平。“綜合”與“分析”相反，是指將所學知識和各部分重新組合，形成一個知識整體的能力。“綜合”強調創造能力和形成新的知

9、識結構的能力。“評價”指對用來達到特定目標和學習內容、材料和方法給予價值判斷的能力。“評價”是比“分析”、“綜合”更高層次的學習水平。一般認為，一個完整、具體、明確的教學目標應包括以下四個部分：一是教學對象；二是學習者的行為；三是確定行為的條件；四是程度。例如，在指認和書寫中（為條件），學生（為對象） 能迅速無誤地（為程度） 讀出和寫出10個生字（為行為）。下圖是編寫認知型教學目標可選用的動詞列表。教學目標層次特征可參考選用的動詞知道對信息的回憶為下定義、列舉、說出（寫出）的名稱、復述、排列、背誦、辨認、回憶、選擇、描述、標明、指明領會用自己的語言解釋信息分類、敘述、解釋、鑒別、選擇、轉換、區

10、別、估計、綽、歸納、舉例說明、猜測、摘要、改寫應用將知識運用到新的情境中運用、廣告牌、示范、改變、闡述、解釋、說明、修改、定計劃、制訂方案、解答分析將知識分解，找出各部分之間的聯系分析、分類、比較、對照、圖示、區別、檢查、指出、評析綜合將知識各部分重新組合，形成一個新整體編寫、寫作、創造、設計、提出、組織、計劃、綜合、歸納、總結評價根據一定標準進行判斷鑒別、比較、評定、判斷、總結、證明、說出價值結合教學大綱的要求，利用上述所介紹的教學目標的編寫方法，可編寫出模糊控制課程的教學目標。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習

11、需要的分析學習內容的分析學習者的分析教學目標的設計位于基于學習和教學理論教學設計中的虛線部分。五、教學策略的設計教學策略是實現和完成特定教學目標而采取的方式。教學策略的設計主要研究教學順序的確定、教學活動的安排、教學組織形式的選用和教學方法的選擇等一些教學具體問題。教學策略具有指向性、靈活性和多樣性等特點，其設計依據是教學目標。1、教學順序的確定方法教學順序是指學習內容各組成部分的排列次序，是對“先教什么”、“后教什么”做出科學的安排。這里主要是指課時教學目標所要求的學習內容的安排問題。認知型或理智技能型的教學順序，主要有三種教學理論作指導。一是加涅的從簡單到復雜的教學順序安排；二是布魯納的發

12、現法；三是奧蘇伯爾的“先行組織者”理論。加涅方法從簡單到復雜的順序分為辨別、概念、規則和問題解決。布魯納方法的順序是：創設問題情境，使學習在情境中產生矛盾，提出要解決的問題；學習者利用所提供的材料，對問題提出解答的假設；從理論和實踐上檢驗假設，不同觀點可爭論；對爭論做出總結，得出結論。奧蘇伯爾方法的順序是先呈現一般的、有較大包容性的、最清晰和最穩定的引導性材料，這種引導性材料就是“先行組織者”。該方法強調先掌握從屬技能，再學習較復雜的技能。上述這三種教學順序在模糊控制課程的教學中均要使用到。2、教學活動的安排在我國的教學育著作中，一般都有對“課的結構”安排的論述。課的結構是指每堂課的組成部分及

13、各部分進行的順序和時間的分配。一般有組織教學、檢查復習、講授新教材、鞏固新教材、布置課外作業等。在模糊控制課程的教學活動中，我們采用加涅關于教學活動安排的理論作為指導。該理論包含九個環節，這九個環節是：引起注意、告訴學習者目標、刺激對先前學習的回憶、呈現刺激材料、提供學習指導、誘導行為、提供反饋、評定行為、增強記憶和促進知識遷移。但在不同內容的教學過程中，我們沒有生搬硬套這九個教學環節，而是靈活地安排每節課的教學活動。3、教學組織形式的選用在模糊控制課程的教學活動中，選用的教學組織形式為課堂教學，課后的個別教學和實驗課的現場教學。除此之外，教學組織還涉及以下問題。（1）板書設計在模糊控制課程的

14、教學過程中，多媒體板書設計除了可以借鑒傳統板書的設計方法以外，還可以利用多媒體技術自身所提供的【字型】、【字體、】【字號】、【字色】、【字符加粗】、【字符傾斜】、【字符下劃線】、【字符邊框】、【字符底紋】、【字符縮放】、【文字效果】、【文字方向】、【圖形】、【表格】等處理功能來增強多媒體板書的設計效果。在Word 和PowerPoint中可以使用的傳統板書設計方法有：【母子式】、【詞語式】、【要點式】、【回環式】、【階梯式】、【波浪式】、【對比式】、【開花式】和【線索式】等。（2）多媒體教學藝術1）導入新課的藝術有：【直接導入法】、【舊知識導入法】、【生動實例導入法】、【直觀教具導入法】、【故

15、事導入法】、【問題導入法】和【實驗導入法】等；2）課堂組織藝術有：【主動式】和【被動式】；3）課堂結尾的藝術有：【歸納式】、【比較式】、【活動式】、【練習式】和【拓展式】等；4）課堂提問的藝術有：【回憶提問】、【理解提問】、【運用提問】、【分析提問】、【綜合提問】和【評價提問】；5）課堂回答的藝術是有【針對性回答】、【啟發性回答】和【回味性回答】等。4、教學方法與教學手段的選擇在教學策略的設計中，我們還要考慮教學方法問題。教學方法是解決多媒體教學問題的步驟和程序。在模糊控制課程的教學過程中，可以選擇使用的學方法有以下三種：（1）以語言傳遞為主的教學方法有：【講授法】、【問答法】、【讀書指導法】

16、等；（2）以直觀感知為主的教學方法有：【演示法】和【參觀法】等；（3）以實際訓練為主的教學方法有：【練習法】、【實驗法】和【實習作業法】等。教學手段是實現教學目的所采取的具體方法。在模糊控制課程的教學過程中，有以下教學手段可供選擇使用：【講述】、【講解】、【解釋】、【講讀】、【講演】、【重復】、【提示】、【強調】、【證明】、【推導】、【歸納】、【對比】、【類比】、【演示】、【應用舉例】、【總結】、【測驗】、【思考】、【作業】、【自學】、【復習】、【預習】、【預備知識】和【課后回憶】等。5、實驗設計實驗是教學過程中的一個重要部分，是將知識轉化為技能的一個重要手段。具體內容參見模糊控制課程的實驗設

17、計。6、形成性作業的編制與習題課的設計為了了解學生對教學內容的掌握程度和教學效果，我們還需要根據教學目標編制形成性作業。形成性作業是指在教學過程中，不斷通過作業的形式來反饋教與學的信息，以促進教學活動質量的提高。模糊控制課程形成性作業的正確設計方法是將各章知識點合理地配置在各級學習水平上，以此構成識記性作業、理解性作業和應用性作業。這就是所謂的概念題、討論題、計算題和設計題等題型的來歷。結合模糊控制課程的特點與知識點構成，本課程作業結構為：（1）概念題占作業的40%（2）討論題占作業的20%（3）計算題占作業的20%（4）設計題占作業的20%另外，我們采用“問題、分析、假設、解決和驗證”五個步

18、驟對習題課進行設計。問題就是在批改作業和答疑過程中注意收集學生學習中存在的典型問題和普遍問題。分析就是確定這些問題的性質，是學習方法問題還是知識性問題。假設就是對問題提出若干解決方案或方法，并從中找出最優方案或方法。解決就是執行最優方案或方法。驗證就是判別或檢驗所用最優方案或方法的有效性與結果或結論的正確性。7、試卷設計與成績評定方法一、試題結構設計基于未來標準化試題設計的要求，所設計的試卷的每一個小題結構應該包括以下內容：（1）題干說明具體的題目內容；（2）參考答案為教師批改試卷提供參考；（3）ID值假設給未來試題庫中的所有試題都編上號，對于不同的試題，標號是不同的，這樣有利于快速查找該試題

19、，以便進行進一步地處理，比如修改、刪減、插入等等。（4）難度反映試題考查的難度系數；（5）知識點反映該試題考查的知識點是什么；（6）所屬章節反映該試題所考查的知識點出自于哪一章節；二、試題類型設計根據具體的要求，題型設計涉及以下幾項內容：（1）題型客觀性試題的題型：填空題、判斷題（是非題）、單項選擇題、多項選擇題。1）填空題，答案要求簡潔、唯一。每題一個空，每個空給分。每個空要求填寫的內容及數字不宜過多。填空內容應集中在專業知識考查點上。2）單項選擇題，即提出一個問題，給出四個備選答案，由應考者選出一個正確答案。一般要求每道選擇題3分到5分不等；3）項選擇題，即提出一個問題，給出四個或五個備選

20、答案，由應考者選出二至五個正確答案。一般要求每道選擇題4分或5分。主觀性試題的題型：論述題、簡答題、改錯題、計算題、證明題等。4）確的解答可由考生根據自己對題意的理解采取不同的表達方式、邏輯方式來回答。5）論述題要著重考查分析綜合能力和理論聯系實際的運用能力，要有一定的深度。一般要求每道10分。6）簡答題型要圍繞基本概念、基本原則、方法及聯系和區別命題。試題著重考查理解程度，解答時不要求聯系實際和舉例，此類題包括名詞解釋和簡單回答兩部分內容。一般要求每道題4分或5分。7）計算題是考核對基本計算的應用能力，其答案應力求達到唯一性、客觀性。計算題的深度和難度要結合本課程和特點，計算題的分數比重，題

21、數比重由預計所用時間比重來確定，計算題一般不要求文字分析，要求每道題8-14分不等。（2）層次未來標準化考試課程題庫應有不同能力層次的試題，試題考查能力層次比例一般為：記憶占15%，理解25%，簡單應用占35%，綜合應用和創新占25%。在編制試題時，各層次的試題比例即要體現于一套題庫的全部，又要體現于各類試題之中。（3）難易度每套試題中，不同難易程度試題的比例一般為：極易占5%，較易占25%，普通（中等）難度占35%，較難占30%，極難占5%。難易度比例也應體現在各類試題之中。三、試卷編制的原則在設計與編制試卷時，應該注意如下編制原則：（1）編制的試題應當題意明確、科學、合理、不超綱。（2）各

22、個試題要相互獨立。一個試題不要給另一個試題的解答給予提示，對某個問題的回答不要以另一個試題的正確答案為前提；一道試題可以只考核一個知識點，也可以考核不同章節的多個知識點，一個知識點可以從不同角度，選用不同題型編制試題。（3） 選擇題的編制1） 題干要準確、簡明，易于理解，應包括解題所必需的共同要求。2） 答案選項要簡潔，語意清楚。3）所有選項在語言和邏輯上都能與題干相接近。4）選項之間要獨立，不能互相包含或依賴。5）錯誤的選項應具有一定的干擾性，似真性。（4）試卷設計合理，內容覆蓋面廣，重點和難點突出，分類適宜，題型多樣，題目的科學性、新穎性、準確性好，具有較廣泛的實用性和適應性。（5）編制試

23、題要覆蓋到課程所學內容的每個章節，對于同一內容，可以從不同角度提出問題，編制試題。（6）對于同一內容的試題，不論題型是否相同，都不得在試卷中重復出現。（7）各個大題的導語都必須注明答題要求和分數分配。（8）每套試卷必須都由命題教師做出答案和評分標準，答案要準確、全面、簡潔規范，主觀性試題應給出評分要點，可能有幾種答法的試題，應同時寫出幾種不同答法。（9）試卷生成后應隨時將命題分析表、考場情況表等與考試相關的文件備好。四、成績評定方法在課程總成績中，加權成績分別為作業占10，實驗占10，課堂表現，參與程度占10，期末考試占70。加權成績均滿分者為總分滿分。教學策略的設計位于基于學習和教學理論教學

24、設計中的虛線部分。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習需要的分析學習內容的分析學習者的分析六、教學媒體的設計教學中的媒體就是指直接介入教學活動過程中，能用來傳遞和再現教育信息的設備。我們把這種媒體稱為教學媒體，它決定了教學信息的傳遞方式。現代教學媒體能夠同時獲取、處理、編輯、存儲、展示包括文字、圖形、聲音、動畫等不同形態的信息，它進入課堂，超越了教學、教學的傳統視野，使課堂沖破了時空限制，豐富了教學內容，增加了教學的密度和容量，能創造出使知識、學問來源多樣化的文化教育環境，為學生個性，素質的發展提供了無限廣闊的天地。

25、選用教學媒體的基本原則是：根據教學媒體對促進教學目標的完成所具有的潛在能力來進行選用。具體如下：1、 根據教學媒體的特性和功能進行選擇2、根據教學目標的類型和學習者的特征進行選擇3、根據易獲得性和成本進行選擇4、根據必須熟悉教學媒體的操作技術進行選擇目前，我校現有的教學媒體，實際上沒有可選擇的余地。現有多媒體教室的裝備如下：（1） 多媒體計算機（2） Word/PowerPoint/Matlab控制系統仿真軟件/五筆字型輸入法（3） 投影儀（4） 擴音系統和話筒（5） 黑板/白板實踐表明，以此為基礎，主講教師再使用如下個性化技術就可以順利完成模糊控制課程的多媒體教學任務。（1） 五筆字型速錄技

26、能/100字/分鐘（2） 專家級Office技能（3） 良好的寫作技能教學媒體的設計位于基于學習和教學理論教學設計中的虛線部分。分析反饋修正設計教學目標的設計教學策略的設計教學媒體的設計教學過程的設計評價教學設計的評價形成性評價總結性評價學習需要的分析學習內容的分析學習者的分析七、教學過程的設計教學過程的設計就是用流程圖的形式簡潔地反映分析和設計階段的結果，表達教學過程，直觀地描述教學教程中教師、學習者、學習內容、教學媒體等基本要素之間的關系，給教師提供 一個有重要參考價值的教學設計方案。常用的教學過程有如下幾種： 1、示范型教學過程適用：技能的學習。媒體：提供給學生示范模仿的標準行為模式，如

27、語言、動作、書寫、操作等規范行為。教師：指出標準規范行為的要點、程序、組織學生模仿、糾正錯誤。學生：掌握要領、模仿操練。2、邏輯歸納型教學過程適用：事實、概念的學習。媒體：提供若干有關科學現象、形態、結構、文獻、史料等客觀事實，或提供有關情景，以便建立共同經驗，形成表象。教師：借助事實，進行概括歸納，顯示事物的特征，建立概念。學生：觀察事實、現象，認識事物特征，識記事實，理解概念。3、邏輯演繹型教學過程適用：原理的學習。媒體：提供某一典型的事物運行、成長、發展的完整過程。教師：借助典型事例，提示事物發生、發展的原因和規律，并通過演繹或類比的方法，使學生知識遷移。學生：認真觀察，思考原因，探求規律，理解原理，推廣運用。4、探究發現型教學過程適用：概念、原理和問題解決的學習。媒