MOOC在現(xiàn)代控制理論課程教學中的應用

姚鳳麒，方 紅

(安徽工業(yè)大學 電氣與信息工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

MOOC在現(xiàn)代控制理論課程教學中的應用

姚鳳麒，方 紅

(安徽工業(yè)大學 電氣與信息工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

在教學中，我們應正確認識MOOC的作用，將MOOC與現(xiàn)有的課堂教學合理地結(jié)合起來，充分發(fā)揮MOOC的優(yōu)勢，使其服務(wù)于現(xiàn)有的課堂教學。在現(xiàn)代控制理論課程教學中，可以將MOOC用于協(xié)助翻轉(zhuǎn)課堂教學，將重要概念和知識點、典型例題解析做成MOOC，還可以利用MOOC補充該課程涉及的眾多數(shù)學知識點，以緩解學時壓力。

MOOC；現(xiàn)代控制理論；教學改革

MOOC是Massive Open Online Course的簡稱，意為“大規(guī)模開放性網(wǎng)絡(luò)課程”。自2012年MOOC興起以來，就以全新的教學模式和教學理念席卷了整個教育界。我國以清華大學、北京大學、上海交通大學、復旦大學為代表的一批名校紛紛投身其中，顯示了對這一教育創(chuàng)新的積極態(tài)度。[1]現(xiàn)代控制理論是自動化專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)必修課程，學習這門課程的目的在于掌握現(xiàn)代控制理論的基本理論和基本方法，以便進行系統(tǒng)分析和設(shè)計。[2]為了提高現(xiàn)代控制理論課程的教學質(zhì)量，本文結(jié)合我校的實際情況，探討在MOOC的強烈沖擊下，現(xiàn)代控制理論教師對MOOC應持有的態(tài)度，并研究如何將MOOC這一新的教學方式和教學理念引入到現(xiàn)有的教學模式中。

一、對MOOC應持有的態(tài)度

對于MOOC這一新興事物，學者們褒貶不一，各執(zhí)一詞。結(jié)合我校具體情況來看，我們認為讓MOOC完全取代現(xiàn)代控制理論課堂教學或是對MOOC完全不聞不問都是不可取的，較可行的做法是將MOOC與現(xiàn)有的教學模式相結(jié)合。

(一)MOOC完全取代課堂教學不可取

首先，難以有合適的MOOC資料。盡管一些名校名師打造的MOOC課程很好，但是很難找到完全適用于我校學生知識水平和特點的課程；而若要我校教師自己打造MOOC課程，則需要耗費大量的人力、物力和財力，其中課程設(shè)計、錄制視頻、剪輯包裝等等都需要付出很高的勞動成本。

其次，MOOC教學缺乏師生互動。MOOC是一個虛擬的學習環(huán)境，學生學習時面對的是機器。而在課堂里，教師的一個眼神、學生的言行舉止、師生間的互動都會產(chǎn)生良好的教學效果。教師也會經(jīng)常提醒學生注意集中精神認真聽課，而在MOOC這種線上學習過程中，這些優(yōu)勢無法體現(xiàn)出來。

最后，MOOC學習通過率低。完全利用MOOC學習而沒有老師的積極引導，學生學習容易無規(guī)律，沒有緊迫感，難以堅持，容易放棄。Udacity的創(chuàng)始人Thrun就表示，MOOC在線教育模式的一個硬傷是：很少人能把課聽完。相關(guān)研究表明，慕課學習者僅有7%的人能真正把Udacity之類的課程聽完。[3]

(二)對MOOC不聞不問跟不上時代

MOOC作為一種新興事物，在開放性、大規(guī)模性以及不受時間限制等方面具有明顯優(yōu)勢。如果對MOOC抱有反對態(tài)度、不聞不問就會與時代脫軌，在競爭中處于劣勢。盡管MOOC難以取代課堂教學，但若能好好加以利用，卻能很好地服務(wù)于教師，尤其是青年教師。我校的青年教師大多數(shù)是剛一入職就開始上課，沒有經(jīng)過學習培訓，對所講授的課程內(nèi)容不熟悉，對授課方法缺少經(jīng)驗，對課堂的掌控能力不足。借助于MOOC平臺，青年教師可以進入國際頂尖大學的課堂，向名校名師學習，這不僅可以幫助他們加深課程內(nèi)容的理解，更能讓他們了解名校名師的教學理念，把握課程教學改革的最新動向。

(三)正確態(tài)度是將MOOC與傳統(tǒng)教學模式相結(jié)合

我們既不能因為把MOOC理論上所具有的優(yōu)越性當作現(xiàn)實的優(yōu)點而盲目樂觀，也不要因為MOOC在發(fā)展中遇到的挑戰(zhàn)而對其失去信心。[4]明智的做法應該是既要吸取MOOC教學的優(yōu)點，又要摒棄它的不足，并結(jié)合本校學生的實際學習情況，針對目前現(xiàn)代控制理論課程教學中存在的一些問題，將MOOC與傳統(tǒng)教學模式合理地結(jié)合起來。

二、如何將MOOC與傳統(tǒng)教學模式相結(jié)合

針對我?，F(xiàn)代控制理論實際教學情況，將MOOC與傳統(tǒng)教學模式結(jié)合起來，讓MOOC為現(xiàn)有的課堂教學服務(wù)，是值得探索的一種教學方式。

(一)將MOOC用于協(xié)助翻轉(zhuǎn)課堂教學

翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是教師設(shè)計視頻，學生課前觀看視頻自主學習，回到課堂上與老師同學生面對面討論并完成作業(yè)的一種教學形態(tài)。翻轉(zhuǎn)課堂重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學習的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學生。在課后，學生可以自主規(guī)劃學習內(nèi)容、學習節(jié)奏、風格和呈現(xiàn)知識的方式，教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習。[5]

然而翻轉(zhuǎn)課堂教學占總學時的比例、哪些教學內(nèi)容適合于翻轉(zhuǎn)課堂教學則需要認真思考和精心設(shè)計。首先，翻轉(zhuǎn)課堂學時過多有可能會耽延教學進度，而學時過少又難以發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢。我們認為，在初始的探索階段拿出20%～30%的學時做成翻轉(zhuǎn)課堂，既不會耽延教學進度，又能提高學生自主學習能力、表達能力和溝通能力。其次，翻轉(zhuǎn)課堂教學內(nèi)容應該選擇十幾分鐘內(nèi)能講解清楚、同時又便于討論的知識點?，F(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容多，且呈碎片化，很多知識點都能在短時間內(nèi)講解清楚，便于錄制短視頻；同時，一些知識點又容易混淆，需要同學之間、師生之間的相互討論以幫助學生加深理解、加以區(qū)分。比如說控制系統(tǒng)的狀態(tài)能控性和能觀測性的定義、判據(jù)及其之間的聯(lián)系，再如李亞普諾夫穩(wěn)定性的不同定義及其判據(jù)等等都是較適合于制作MOOC并進行翻轉(zhuǎn)課堂教學的知識點。

(二)將重要概念和知識點做成MOOC

現(xiàn)代控制理論中，有些概念和知識點難以理解卻又很重要，例如控制系統(tǒng)的極點配置、狀態(tài)觀測器的設(shè)計、狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的概念和求解、一個系統(tǒng)方程如何轉(zhuǎn)換成能控標準型或能觀標準型等。對于這些重要的概念和知識點，即使教師上課講得很詳細，可是只是在課堂講解一遍很難讓學生完全透徹地理解。若將這些內(nèi)容做成MOOC，用于學生課前預習或課后復習，供學生反復查看和理解，既可避免學生在課堂里因各種原因無法很好掌握知識卻又無法彌補的尷尬。

(三)將典型例題解析做成MOOC

在筆者的教學過程中，經(jīng)常會遇到以下情況。一是由于課時受限，一些很好的例題沒有時間在課堂上講解。二是常有多個學生請教相同的問題，教師不得不重復作答。三是一些學有余力的學生希望挑戰(zhàn)更有難度的習題，但苦于缺乏資料、缺少交流。針對這些現(xiàn)象，可以將一些經(jīng)典例題、難題、考研題等素材放到MOOC中，既可避免教師重復勞動，節(jié)約時間成本，又能擴大學生知識面，拓展學生思維，加強學生之間的交流。

(四)補充數(shù)學知識，緩解學時壓力

現(xiàn)代控制理論教學內(nèi)容多，涉及的數(shù)學知識點也多。例如，在第3章控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性中，系統(tǒng)的能控性和能觀測性的證明要用到矩陣的秩、矩陣的逆、矩陣指數(shù)函數(shù)等知識。再如，控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型是一階微分方程組，所以系統(tǒng)的運動分析、能控性、能觀測性和穩(wěn)定性等分析問題，以及極點配置、狀態(tài)觀測器設(shè)計等綜合問題最終都歸結(jié)為微分方程和線性代數(shù)等數(shù)學問題。雖然自動化專業(yè)的學生學習過相關(guān)數(shù)學知識，但掌握不扎實，且有遺忘。因此，教師在授課過程中不得不為他們補充部分數(shù)學知識，造成課時非常緊張，影響教學質(zhì)量。如果將這些數(shù)學知識歸納總結(jié)做成MOOC，供學生自主學習，即可實現(xiàn)既補充了所需數(shù)學知識，又不影響原有教學進度的目的。

三、結(jié)語

MOOC的到來對高等學校的教學改革提出了新要求。本文結(jié)合我校實際情況，指出面對MOOC這一新興事物，既不能讓MOOC完全取代課堂教學，也不能對其不聞不問，而是應將MOOC與現(xiàn)有的課堂教學合理地結(jié)合起來，充分發(fā)揮MOOC的優(yōu)勢，使其服務(wù)于現(xiàn)有的課堂教學。同時，針對現(xiàn)代控制理論這門課程，探討了將MOOC與現(xiàn)有教學相結(jié)合的具體做法。

[1]覃新和. 基于MOOC課程平臺的教學設(shè)計策略探討——以《計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程為例[J]. 廣西師范學院學報(自然科學版), 2015(3): 133-136.

[2]王孝武.現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)[M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2006.

[3]Chloe. MOOC難顛覆傳統(tǒng)大學模式的硬傷：僅有7%的人能把課程聽完，聽課的人多已拿到學士學位證書[EB/OL]. (2013-11-18).http://www.36kr.com/p/207739.html.

[4]汪基德, 馮瑩瑩, 汪瀅. MOOC熱背后的冷思考[J]. 教育研究, 2014(9): 104-111.

[5]翻轉(zhuǎn)課堂[EB/OL].http://baike.baidu.com/link?url=96jbfA2r5q22Z56XQkWou4lPvjoRjVmMo6RiicTfj0ICjBp0hmF

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(責任編輯 汪繼友)

On the Application of MOOC in the Teaching of the Course Modern Control Theory

YAO Feng-qi, FANG Hong

(School of Electrical and Information Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002，Anhui, China)

It is necessary to make a correct understanding of MOOC with the reasonable combination of the present classroom teaching at the best use of its advantages and service to the teaching. In the teaching of the course Modern Control Theory, teachers are supposed to change MOOC into the assistance of flipped classroom teaching in which some important concept, knowledge points and typical example analysis can be additionally made into MOOC, and add up, by use of MOOC, varieties of mathematical knowledge points related to the course for the alleviation of less teaching hour pressure.

MOOC(massive open online courses)； Modern Control Theory；teaching reform

2016-01-07

姚鳳麒(1984-)，女，安徽宿州人，安徽工業(yè)大學電氣與信息工程學院副教授，博士。

G642.0

A

1671-9247(2016)03-0063-02