基于網(wǎng)絡(luò)平臺的自動控制原理課程教學(xué)改革探索*

袁桂麗，王寶源，劉向杰

（華北電力大學(xué) 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，北京102206）

基于網(wǎng)絡(luò)平臺的自動控制原理課程教學(xué)改革探索*

袁桂麗，王寶源，劉向杰

（華北電力大學(xué) 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，北京102206）

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，傳統(tǒng)的自動控制原理課程教學(xué)模式也開始向著多元化方向發(fā)展。在革新傳統(tǒng)教學(xué)模式的過程中，有效利用互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，更可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生由被動接受學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動自主學(xué)習(xí)，從而提高自動控制原理的教學(xué)效果。

自動控制原理；傳統(tǒng)教學(xué)模式；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式；教學(xué)改革

一、引言

自動控制原理是來源于工程實(shí)踐的理論課程，具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、系統(tǒng)分析繁雜、涉及知識面廣等特點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來具有一定的難度和深度，學(xué)生容易陷入枯燥、厭學(xué)的惡性循環(huán)，阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)。[1-3]然而，該門課程又是許多專業(yè)的基礎(chǔ)知識，同時(shí)是后續(xù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)，掌握好自動控制原理是十分必要的。因此自動控制原理的教學(xué)必須進(jìn)行改革，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文以互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)為切入點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，具體論述了實(shí)現(xiàn)自動控制原理的教學(xué)改革舉措。

二、自動控制原理的課程特征

首先，自動控制原理的理論性強(qiáng)，概念繁多且不易理解，并且涉及到高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、線性代數(shù)、大學(xué)物理和電路等多門學(xué)科知識，數(shù)學(xué)在該門課程中應(yīng)用廣泛，學(xué)習(xí)難度較大。[4]此外，部分知識在大一學(xué)習(xí)，自動控制原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課在大三上學(xué)期開課，需要將多門功課的知識在短時(shí)間內(nèi)融合，這也是自動控制原理學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。

其次，自動控制原理是多個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)生眾多且學(xué)生之間差異較大。對于相同的問題，不同專業(yè)的學(xué)生接受能力不同，需要針對不同專業(yè)的學(xué)生因材施教。

最后，自動化技術(shù)發(fā)展迅速，新的理論方法、新的工程實(shí)踐問題、新的矛盾層出不窮，迫使教學(xué)必須跟上時(shí)代的步伐，不斷更新內(nèi)容。[5]

三、自動控制原理課程的教學(xué)模式

自動控制原理有兩種教學(xué)模式體系，具體如圖1所示。[2]

圖1 自動控制原理的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

自動控制原理課程教學(xué)模式分為課堂教學(xué)模式和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，這兩種教學(xué)模式處于同一框架下是不可分割的整體，分別完成不同的教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，課堂教學(xué)模式下屬三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：多媒體課堂教學(xué)、課堂研討和習(xí)題演練；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式下屬三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：網(wǎng)絡(luò)自學(xué)參考、網(wǎng)絡(luò)習(xí)題演練和網(wǎng)絡(luò)在線答疑等。

四、傳統(tǒng)教學(xué)模式的長處和短板

傳統(tǒng)教學(xué)方法即以課堂教學(xué)模式完成知識從老師到學(xué)生的傳遞過程，這一過程在傳統(tǒng)教學(xué)中是最重要的部分，也是學(xué)生學(xué)習(xí)知識、掌握知識并且熟練應(yīng)用知識的主要途徑。這一環(huán)節(jié)在教與學(xué)當(dāng)中扮演著重要的角色，也是知識在傳遞過程中無法替代的一環(huán)。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式以掌握教材內(nèi)容為教學(xué)目的，教學(xué)效率高、易組織，能夠及時(shí)地從學(xué)生的聽課狀態(tài)反映學(xué)生的聽課效果，從而能夠使任課教師根據(jù)聽課狀態(tài)及時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容和授課方式以取得更好的教學(xué)效果。師生之間面對面交流是教學(xué)過程中占絕對地位的互動方式，互動性更強(qiáng)，更利于學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)理解和掌握課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

但傳統(tǒng)教學(xué)模式在教學(xué)組織形式上、方式和方法上存在著一定的弊端。例如，在教學(xué)組織上通常以黑板和多媒體的形式傳授知識，形式單調(diào)，交流渠道單一，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，導(dǎo)致聽課易走神；在教學(xué)方式上通常以教師主動傳授知識為主，學(xué)生被動地接受，導(dǎo)致學(xué)生大多是以任課教師的思維方式去思考問題，一定程度上抑制了學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和思維空間受到限制；在教學(xué)方法上通常采用以教師、教材、課堂為中心的教學(xué)方法，片面強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，而且只能在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講述教學(xué)大綱要求的基礎(chǔ)知識點(diǎn)，使得自動控制原理教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)生活中自動化技術(shù)相脫離，導(dǎo)致學(xué)生主體作用得不到充分發(fā)揮，難以因材施教，學(xué)生創(chuàng)新能力受制約等。

五、基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的自動控制原理的教學(xué)

當(dāng)今時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，信息呈現(xiàn)爆炸式傳遞，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅局限在課堂上。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，以現(xiàn)代教學(xué)思想和學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的各種教學(xué)功能和利用豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源優(yōu)勢，用數(shù)字化技術(shù)傳遞教學(xué)內(nèi)容，開展以學(xué)習(xí)者為中心的非面授教學(xué)活動。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的有益補(bǔ)充，不僅可以利用多樣化的教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以讓學(xué)生在自己合適的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，還不受次數(shù)的約束，使學(xué)習(xí)變成學(xué)生的一種有益探索。移動互聯(lián)網(wǎng)近年來發(fā)展迅猛，使得互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式的形式不斷推陳出新，為學(xué)生創(chuàng)造了更好的學(xué)習(xí)條件。

1.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有許多傳統(tǒng)教學(xué)模式所不及的優(yōu)點(diǎn)，使課堂教學(xué)的內(nèi)涵和外延得以擴(kuò)充和發(fā)展，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)創(chuàng)造了一種以“四大分離”為主要特征的全新教學(xué)模式：

(1)時(shí)間分離：教學(xué)過程的“非實(shí)時(shí)性”（指學(xué)生可以觀看在線直播如同觀看已經(jīng)拍好的電影）和“非線性”（指學(xué)生可重復(fù)學(xué)習(xí)同一堂課的視頻而不受時(shí)間限制，這與很難重復(fù)再現(xiàn)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)迥然不同）。這一特性不僅解放了學(xué)生的學(xué)習(xí)自由性，而且可以減少老師的重復(fù)勞動。

(2)空間分離：空間分離即網(wǎng)絡(luò)的異地性。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不受空間的限制，學(xué)習(xí)者不論在任何地方都可以根據(jù)自己的心理與可能的情況合理選擇地點(diǎn)與時(shí)間來學(xué)習(xí)。

(3)師生分離：指老師與學(xué)生從傳統(tǒng)的面對面直接交流變成了彼此隔絕的單向間接交流，學(xué)生不用與老師見面。

(4)教管分離：授課老師往往不管理個(gè)體學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

基于上述一些特點(diǎn)，我校師生設(shè)置了豐富的教學(xué)內(nèi)容，例如在校內(nèi)網(wǎng)平臺搭建自動控制原理版塊，并上傳錄制好的每位任課老師的課堂教學(xué)視頻、國內(nèi)外其他大學(xué)的自動控制原理精品課程視頻、PPT以及網(wǎng)站鏈接等，以此拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野；在教學(xué)天地欄目中上傳不同專業(yè)老師的教學(xué)課件、PPT等以便學(xué)生課后復(fù)習(xí)參考；在趣味講堂中上傳前沿科技中與自動控制原理相關(guān)的科普知識講解，從而增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在風(fēng)采天地中不斷更新學(xué)生們自創(chuàng)的有關(guān)自動控制原理的作品，如倒立擺控制等。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)雖然已經(jīng)取得較高的成就，但是仍有一些局限性阻礙其發(fā)展或者不能達(dá)到預(yù)期的目的。例如，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)雖然能夠做到“時(shí)空分離”，但前提是必須有電腦及網(wǎng)線，然而在很多情況下不能夠滿足這種要求。此外，雖然在校內(nèi)網(wǎng)中上傳了內(nèi)容豐富的課件或視頻等，但是一旦脫離了校內(nèi)網(wǎng)的環(huán)境，同學(xué)們就無法登錄網(wǎng)站來獲取這些內(nèi)容。

為更好地利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的優(yōu)勢，進(jìn)一步發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的作用，我校師生積極探索移動互聯(lián)教學(xué)模式。移動互聯(lián)教學(xué)是基于移動互聯(lián)網(wǎng)而發(fā)展起來的新型教學(xué)模式。隨著智能手機(jī)在我國的普及，移動信號覆蓋率的提高，手機(jī)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢煞指畹牟糠?，種類繁多的手機(jī)APP從各個(gè)方面影響著人們的生活，尤其是以微信為代表的社交平臺對人們的影響深遠(yuǎn)。

近年來，我校師生積極探尋如何利用微信開展自動控制原理的課后教學(xué)，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。微信作為社交平臺有多種功能，如公眾號、群組、可瀏覽Windows辦公軟件等。例如，我校自動控制原理老師已經(jīng)建立以專業(yè)為單位的自動控制原理微信交流群，群內(nèi)包含任課老師及學(xué)生，在群組內(nèi)學(xué)生可以隨時(shí)隨地向老師詢問相關(guān)問題，可語音、文字，也可以圖片形式交流等。除了一對多的答疑外，也可以一對一地輔導(dǎo)學(xué)習(xí)。隨著微信公眾號的興起，我校老師也嘗試建立并完善了以自動控制原理教學(xué)為內(nèi)容的公眾號，在公眾號內(nèi)搭建多個(gè)板塊，如科技前沿、歷史回溯、教學(xué)天地等，并且每位老師可隨時(shí)隨地推送與自己研究領(lǐng)域相關(guān)的文章、前沿科技等。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，相信會有更多內(nèi)容豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)形式被挖掘。在未來，可以開發(fā)跨學(xué)科集多門教學(xué)為一體的APP應(yīng)用程序，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的“四大分離”得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，更加充分地釋放學(xué)生學(xué)習(xí)的自由性。

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)互補(bǔ)

我們應(yīng)清醒地認(rèn)識到，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)各有優(yōu)勢和不足，因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)存在著優(yōu)勢互補(bǔ)關(guān)系。我們要充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，完善教學(xué)體系。

(1)傳統(tǒng)教學(xué)體現(xiàn)的是師生的雙邊活動，師生在實(shí)際生活中直接接觸，然而這種活動中老師居于主導(dǎo)地位，學(xué)生處于被動接受地位，在一定程度上體現(xiàn)出兩者之間的不平等。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是師機(jī)生多邊活動，這一活動由于是非直接接觸，從而可以實(shí)現(xiàn)師生之間在空間、時(shí)間和心理上同步、異步交互的“零距離”，在本質(zhì)上更加體現(xiàn)民主與平等的特點(diǎn)，然而正是這種非直接接觸的教學(xué)方式導(dǎo)致教師不能直觀地讀取學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的內(nèi)心活動，在一定程度上使得教師無法了解所授知識是否能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)應(yīng)該相互補(bǔ)足。

(2)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更多地體現(xiàn)了教師作為學(xué)習(xí)輔助者的角色，而非決策者的角色，使得學(xué)生擁有更多的學(xué)習(xí)決定權(quán)。然而，正是由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)給予學(xué)生更加充分自由的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)懈怠、懶惰等問題，傳統(tǒng)教學(xué)定時(shí)上課的優(yōu)勢恰好可以彌補(bǔ)這一不足，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

(3)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中師生非直接接觸的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在體現(xiàn)交流民主平等的同時(shí)，在一定程度上會導(dǎo)致師生間變得陌生，出現(xiàn)交流障礙，交往不真實(shí)等情況，因此傳統(tǒng)教學(xué)中師生間保持適當(dāng)?shù)膶?shí)際接觸會有效減少虛擬學(xué)習(xí)交流的弊端，提高學(xué)習(xí)和指導(dǎo)的效率。

網(wǎng)絡(luò)作為傳統(tǒng)教學(xué)的輔助工具，可以在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮其構(gòu)建多媒體化和個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境、提供豐富網(wǎng)絡(luò)資源和拓展教學(xué)時(shí)空的作用。隨著社會信息化程度的進(jìn)一步提高，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)仍將會得到補(bǔ)充和發(fā)展，并發(fā)揮越來越重要的作用。作為一個(gè)教學(xué)工作者，應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)代教學(xué)理論的指導(dǎo)下，在教學(xué)實(shí)踐中對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)行探索和研究，不斷改進(jìn)課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)的效率。

3.網(wǎng)絡(luò)平臺的內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的內(nèi)容如圖2所示，主要有3大板塊，分別為教學(xué)天地、趣味講堂以及在線答疑。

(1)教學(xué)天地設(shè)有5個(gè)子版塊。每個(gè)子版塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，如名師風(fēng)采板塊介紹各位任課老師的特點(diǎn)、研究領(lǐng)域等以供各位同學(xué)參考來選擇老師輔導(dǎo)。

(2)趣味講堂設(shè)有3個(gè)子版塊。通過每個(gè)版塊下的內(nèi)容，如在生產(chǎn)生活中前沿科技發(fā)展的創(chuàng)新性應(yīng)用實(shí)例和理論發(fā)展的歷史事件等資料，來增加課程的趣味性和吸引力，令整個(gè)課程顯得豐富多彩。同時(shí)設(shè)有學(xué)生風(fēng)采展示欄目，為那些有想法、熱愛自動控制原理的同學(xué)提供一個(gè)展示和交流的平臺，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，并把這些興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動力。同時(shí)對這些同學(xué)也會形成一種良好的激勵(lì)作用，使學(xué)生們的思維更加活躍，真正發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用。

圖2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)構(gòu)

(3)在線答疑設(shè)有2個(gè)子版塊，分別為師生互動和學(xué)習(xí)交流。師生互動的內(nèi)容不再局限于自動控制原理課程教學(xué)等學(xué)習(xí)內(nèi)容，還包括生活方面的交流，老師可以從朋友圈等分享同學(xué)的喜悅或者送上關(guān)心。例如，曾有位同學(xué)因腿部骨折卻無錢治療，我校師生通過朋友圈擴(kuò)散消息籌措資金，送上關(guān)心和祝福。這種交流方式使得師生之間能夠加深了解，打破了傳統(tǒng)的師生身份的觀念，建立起亦師亦友的關(guān)系。學(xué)習(xí)交流部分主要指學(xué)生之間的互動交流，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，自發(fā)地建立起學(xué)習(xí)小組的模式。

六、結(jié)論

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，教學(xué)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，深度結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)與自動控制原理的教學(xué)，不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，而且加強(qiáng)了師生之間、教師之間的交流，打破了傳統(tǒng)教學(xué)的壁壘，使課上課下的學(xué)習(xí)都變得豐富多彩?？傊?，教師在教學(xué)過程中應(yīng)大膽思考，革新現(xiàn)有的教學(xué)方法，努力使學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的知識，培養(yǎng)更多的人才。

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(編輯：李曉萍)

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1673-8454（2016）24-0056-03

2014年北京市人才培養(yǎng)共建項(xiàng)目——教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于網(wǎng)絡(luò)平臺的自動控制理論課程教學(xué)改革與創(chuàng)新”（編號：GJ2014006）。