基于E-learning的“自動控制原理”課程教學探索

謝志剛?齊曉慧

摘要：介紹了E-Learning在線學習的內(nèi)涵與特點，針對傳統(tǒng)的自動控制原理教學存在的不足之處，探討了其對傳統(tǒng)教學的促進作用，并以基于E-learning的自動控制原理學習平臺為例，分析了E-Learning在線學習對學生的學習興趣、學習模式以及學習觀念等因素的影響，對E-Learning的在線學習模式進行了有益的探索與嘗試。

關鍵詞：E-learning；自動控制原理；教學實踐

作者簡介：謝志剛（1975-），男，湖北漢川人，軍械工程學院光學與電子工程系，講師；齊曉慧（1962-），女，北京人，軍械工程學院光學與電子工程系，教授。（河北?石家莊?050003）

基金項目：本文系河北省高等教育學會“125”高等教育科學研究（項目編號：GJXH2011－78）的研究成果。

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0043-02

隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、通信技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代社會開始邁入信息化時代，傳統(tǒng)的教學模式同樣也受到飛速發(fā)展的信息技術的沖擊，并逐步形成信息化的發(fā)展趨勢。E-Learning在知識與信息爆炸的時代，通過現(xiàn)代信息技術提供理想的教學與學習環(huán)境，實現(xiàn)了一種全新的學習方式，并悄然改變著傳統(tǒng)的教學結構與教學模式。[1]“自動控制原理”是一門理論性、實踐性和綜合性都很強的專業(yè)基礎課程，該課程通過對控制理論知識的學習，培養(yǎng)學生對控制系統(tǒng)的分析設計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力，對于這樣一門課程，沿用傳統(tǒng)的“課堂講授+實驗驗證+課程設計”的教學方法不足以滿足創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標要求。針對這個問題，在傳統(tǒng)的課程教學基礎上，結合了基于E-learning的在線學習教學模式，對該課程的教學進行了一些探索，取得了一定的成效。

一、E-learning的內(nèi)涵

所謂 E-Learning，簡單地說，就是在線學習或網(wǎng)絡化學習，即在教育領域建立互聯(lián)網(wǎng)平臺，學生通過PC?上網(wǎng)，利用網(wǎng)絡學習的一種全新的學習方式。在網(wǎng)絡學習環(huán)境中，匯集了大量數(shù)據(jù)、案例分析、情景描述、檔案資料、示范、討論組、聊天室、測試練習、電子郵件、公告板、提示、指南、常見問題解答等學習資源，形成一個高度綜合集成的資源庫。E-Learning的“E”代表電子化的學習、有效率的學習、探索的學習、經(jīng)驗的學習、拓展的學習、延伸的學習、易使用的學習、增強的學習。從本質(zhì)上講，E-learning是一個信息豐富、輕松高效、以人為本、充滿彈性的電子化學習環(huán)境。[2，3]

二、傳統(tǒng)“自動控制原理”教學存在的不足之處

“自動控制原理”課程涉及數(shù)學、物理、電子、機械等多個學科領域，針對各類實際工程系統(tǒng)的控制問題，研究一般性的控制規(guī)律，并提出改進系統(tǒng)控制性能的方法和措施。在傳統(tǒng)的“自動控制原理”教學過程中，存在著如下問題：

1.抽象的理論概念多，欠缺對理論的工程理解和認識

在課堂授課中，教師需在黑板上做大量的數(shù)學分析推導，畫大量的曲線，許多結論大多是在數(shù)學體系下得出的，對知識的掌握往往限于簡單的背結論、套公式、做計算題，而物理概念、工程概念相對較少，學生理解的難度較大，教學過程枯燥。

2.在教學實踐環(huán)節(jié)中，實驗裝置陳舊，功能單一

在“自動控制原理”的教學實踐環(huán)節(jié)中，實驗裝置經(jīng)多屆學員使用，往往比較陳舊，精度下降，實驗項目無法滿足學員歸納整理及運用所學知識的能力培養(yǎng)要求；實驗內(nèi)容中驗證性實驗多，設計性及綜合性實驗少，難以鍛煉學生的設計能力，也難以激發(fā)學生的學習興趣，對于他們創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，存在著較大的阻礙作用。

3.現(xiàn)代化的教學手段沒有體現(xiàn)出對能力素質(zhì)的要求

課程的輔助教學工具主要停留在課件、多媒體等形式化的教學手段上，缺乏雙向的交流互動。另外，大多數(shù)的網(wǎng)絡教學平臺往往是素材的堆積，把現(xiàn)有的課程搬到網(wǎng)上去，其功能和形式與授課內(nèi)容同質(zhì)化，沒有體現(xiàn)對創(chuàng)新能力和素質(zhì)的培養(yǎng)要求。

三、E-learning對傳統(tǒng)教學的促進作用

E-learning延伸和補充了課堂教學，是課堂教學的一種有效輔助手段，為學生提供了進一步提高能力素質(zhì)的學習場所，可以開拓眼界、擴展知識面，提高學習的趣味性。相關研究表明，E-learning能很好地實現(xiàn)某些教學目標，但是不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂教學；E-learning 不會取代學校教育，但會極大地改變課堂教學的目的和功能。[4，5]將E-learning與傳統(tǒng)的教學模式相結合，在對培養(yǎng)學生協(xié)作能力、信息素養(yǎng)和實踐能力方面，有著一定的影響和促進作用。

1.能實現(xiàn)全方位的交流互動，突出學生學習的主體地位

當老師和同學進入相同的E-learning環(huán)境時，能夠讓學生更加深入地進行討論和學習，實現(xiàn)多種互動和協(xié)作，其學習效果甚至比傳統(tǒng)的小班授課的互動效果還要好。在線的互動學習可以提供案例分析、情景再現(xiàn)、3D模擬、討論組、教師指導、臨時項目小組、聊天室、博客、電子郵件、公告板、提示、指南、常見問題解答以及幫助向?qū)У裙ぞ?，協(xié)作互助開展某一研究或討論，其過程如同游戲一般，學生更愿意進行相互交流，更容易產(chǎn)生群體效應，更突出了學生學習的主體地位。

2.促進知識傳播，提高學習效果

學生在學習的過程中，在基礎知識、理解能力、知識掌握程度等方面都存在差異，集中的課堂教學難以提高整體的教學效果?；贓-learning的學習方式，能夠?qū)崿F(xiàn)即時學習、非線性學習、簡易學習、跟蹤學習和互動學習，構建了完整的學習、互動、反饋、提高、再學習的閉環(huán)系統(tǒng)，該技術滲透到課程的各個部分，通過動畫、視頻、仿真等多媒體手段，課堂形式既豐富又輕松，課堂氣氛活躍、研討問題深入、學習興趣濃厚，促進了知識傳播，提高了學習效果。

3.有利于培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的教學方式是以教材為中心，按照教學大綱的要求循序漸進地開展教學，強調(diào)的是知識的重要性，這種以知識為本位的教學思想在信息技術迅猛發(fā)展的大背景下，已經(jīng)不適應未來社會發(fā)展的需要了。在E-learning的開放式環(huán)境中學習，學生不僅要知道學什么，更要知道怎么學，不僅僅是發(fā)現(xiàn)知識的過程，更注重如何獲取知識、組織利用知識和探索創(chuàng)新知識，無形之中就培養(yǎng)了學生的信息素養(yǎng)與協(xié)作能力。

四、基于E-learning的“自動控制原理”學習平臺

基于E-learning的“自動控制原理”學習平臺是一個提供個性化、開放式、互動式、協(xié)作式和研究式學習的綜合網(wǎng)上學習系統(tǒng)，其組成及功能結構如圖1所示。學生通過E-learning提供的豐富的網(wǎng)上教學資源和研究資源開展專題討論，利用多種交流工具來分享信息、互助溝通及團隊合作，自主地進行課程學習；教師專注于課程中各個微專題的設計、資源與研究專題的組織、團隊協(xié)作管理以及師生交流互動，通過引導、組織和啟發(fā)等方式管理各個教學環(huán)節(jié)，將學習方式與學習內(nèi)容科學地融合于一體，實時監(jiān)控學習效果；學校教務管理員通過制定教學計劃、組織網(wǎng)上選課、實施教學評估來監(jiān)控課程的學習效果。

基于E-learning的“自動控制原理”網(wǎng)絡課程提供了充分符合學生需求、充分人性化操作界面（如圖2所示），其內(nèi)容包含虛擬實驗、動態(tài)仿真、課程設計、媒體資源、實時交流、教學管理與教學評價等內(nèi)容，是具有一站式學習功能的綜合性平臺，提供了積極參與式、互動式、研究式和自由式學習等多種學習模式，體現(xiàn)了由理論到實踐、由抽象到具體、由分散到體系、由知識到能力的教學目標要求，促進了教學的良性互動。

例如，學生在虛擬實驗中，構建了基于PID的雷達天線伺服系統(tǒng)，學生通過調(diào)整控制系統(tǒng)的各種參數(shù)，實時觀看虛擬仿真的實驗結果，交流討論實驗體會，深刻理解了PID各項控制的物理意義，掌握了改善系統(tǒng)控制性能的方法和PID參數(shù)的整定方法。此外，學生還將PID控制用于水箱的水位控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)以及直流電機的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，起到了舉一反三的作用，極大地激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

E-learning學習平臺提供了對能力素質(zhì)的綜合考核，學生根據(jù)網(wǎng)絡平臺提供的工程實踐課題，利用maltlab/simulink、multisim等仿真工具，從控制性能指標的要求出發(fā)，設計實驗方案、連接實驗組件、編程實現(xiàn)軟件功能，最后調(diào)試完成全過程，提交設計報告和心得體會，整個過程采用開放式的模型，能夠比較全面地反映學生的學習狀況，同時也促進了學生對課程的學習和理解。

五、結束語

基于E-learning的“自動控制原理”網(wǎng)絡學習平臺，作為傳統(tǒng)教學模式的一個有效補充，利用其豐富的教學資源、開放的教學形式、科學的組織設計和先進的教學理念，有效克服了傳統(tǒng)教學模式中存在的不足，激發(fā)了學習興趣，提升了學習效果，促進了教學觀念的轉(zhuǎn)變，對傳統(tǒng)的教學模式將會產(chǎn)生長遠的影響。

參考文獻：

[1]吳華,葛曉強.E-learning——教師培訓的有效方法[J].全球教育展望,2005,(9):11-14.

[2]張新苗.E-learning:教師培訓的新形式[J].濰坊教育學院學報,2008,

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[3]宋國學.國外e-學習的研究綜述[J].外國教育研究,2006,(2):38-41.

[4]梁明波,曲立,金春華.E-Learning企業(yè)應用之分析與展望[J].商業(yè)研究,2005,(21):67-71.

[5]董少春,金瑩.E-learning中的教學設計[M].重慶:西南師范大學出版社,2001.

（責任編輯：宋秀麗）