“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化資源建設(shè)與實(shí)踐

摘要： 本文從“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化資源現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題出發(fā)，根據(jù)“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)，結(jié)合江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程、輪機(jī)工程、建筑環(huán)境與能源工程專(zhuān)業(yè)的偏船舶背景，基于課程內(nèi)容優(yōu)化和資源建設(shè)原則等方面提出了“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化資源建設(shè)與實(shí)踐策略。

Abstract： Based on the present situation and existing problems of the digital resources of Automatic Control Basis， according to the characteristics of Automatic Control Basis， with the background of energy and power engineering， marine engineering， building environment and energy engineering in Jiangsu University of Science and Technology， based on the optimization of curriculum content and the principle of resource construction， this paper puts forward the construction and practice strategies of digital resources in the course of Automatic Control Basis.

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制基礎(chǔ)；數(shù)字化資源建設(shè)；高等工科學(xué)校

Key words： automatic control basis；digital resources construction；higher engineering school

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）10-0202-02

0 引言

“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”是高校大機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)廣泛采用的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是一門(mén)跨控制論與機(jī)械工程技術(shù)理論領(lǐng)域的邊沿學(xué)科[1]。為了更好的開(kāi)展教學(xué)，在前期“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革基礎(chǔ)上[2]，對(duì)課程的相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行整合，并積極推進(jìn)課程的數(shù)字化資源建設(shè)。通過(guò)對(duì)“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化資源的不斷豐富與完善，加強(qiáng)了課程內(nèi)部各知識(shí)體系之間的有機(jī)融合，提升了課程教學(xué)效果。通過(guò)課程數(shù)字化資源的建設(shè)，便于教師開(kāi)展全方位的教學(xué)活動(dòng)，加強(qiáng)豐富、生動(dòng)、優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的充分利用，激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有利于學(xué)生開(kāi)展個(gè)性化、自主性的研究型學(xué)習(xí)，對(duì)提高教學(xué)效果、保證教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)課程的發(fā)展起著積極的作用。

1 課程數(shù)字化資源的現(xiàn)狀及主要問(wèn)題

“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”是江蘇科技大學(xué)具有船舶背景的能源與動(dòng)力工程、輪機(jī)工程、建筑環(huán)境與能源工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，在相對(duì)應(yīng)專(zhuān)業(yè)的課程體系中占有重要的地位。課程內(nèi)容的概念比較抽象，涉及數(shù)學(xué)背景知識(shí)也比較多，工程實(shí)踐性很強(qiáng)。所以學(xué)生不僅需要具備扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)和電子電工技術(shù)等課程的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還要有一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。課程內(nèi)容主要包括控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，控制系統(tǒng)的時(shí)域分析，控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)及頻率指標(biāo)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（Routh穩(wěn)定判據(jù)、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)）及相對(duì)穩(wěn)定性指標(biāo)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正，線性離散系統(tǒng)初步等。目前本課程的數(shù)字化資源除了前期開(kāi)發(fā)的多媒體課件及虛擬實(shí)驗(yàn)軟件外，還有通過(guò)購(gòu)買(mǎi)獲得的相關(guān)教學(xué)資源，雖然這些數(shù)字化資源的量很豐富，但在實(shí)際使用中還是與教學(xué)存在較多的不匹配狀況，對(duì)課程的教學(xué)效果提升非常有限。相對(duì)來(lái)說(shuō)高質(zhì)量的課程數(shù)字化資源十分匱乏，已有資源的使用頻率也不高，課程數(shù)字化資源的應(yīng)用水平還處在比較低級(jí)的階段。

2 課程數(shù)字化資源建設(shè)的具體原則

為保證課程資數(shù)字化資源建設(shè)的質(zhì)量和有效提升教學(xué)效果，“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化教學(xué)資源的建設(shè)應(yīng)遵循系統(tǒng)性、實(shí)用性、發(fā)展性和創(chuàng)新性原則。主要來(lái)說(shuō)，需要注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)以課程教學(xué)的具體情況和相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景，以及師生的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)地開(kāi)展有助于教師進(jìn)行線上和線下互動(dòng)教學(xué)、學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、合作及探究學(xué)習(xí)的數(shù)字化資源建設(shè)；在課程數(shù)字化資源建設(shè)的籌劃階段，全面思考課程資源建設(shè)之目的、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)層次、現(xiàn)有條件等因素，再結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，得出系統(tǒng)的、整體的課程數(shù)字化資源建設(shè)規(guī)劃，所以課程數(shù)字化資源的建設(shè)也是一個(gè)持續(xù)發(fā)展的過(guò)程；在資源建設(shè)和實(shí)踐過(guò)程不斷地增加新內(nèi)容，，加強(qiáng)互動(dòng)性良好和高質(zhì)量教學(xué)資源，同時(shí)對(duì)已有的數(shù)字化資源進(jìn)行優(yōu)化，提煉出更實(shí)用的課程資源，實(shí)現(xiàn)課程資源的不斷創(chuàng)新。

3 課程數(shù)字化資源建設(shè)的主要內(nèi)容

結(jié)合“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在前期課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，以課程大綱的章節(jié)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)精心進(jìn)行課件設(shè)計(jì)，在內(nèi)容上做到有所取舍，以突出重要知識(shí)點(diǎn)。以深入講解基本原理為前提，選取具有典型性的例子，通過(guò)微課、網(wǎng)絡(luò)交互的方法對(duì)課程難點(diǎn)的詳細(xì)分析，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的理解。主要內(nèi)容為：

①全面修訂課程教學(xué)大綱，科學(xué)的選擇和組合課程內(nèi)容，以學(xué)科發(fā)展和前期課程教學(xué)改革的成果充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。

②借助江蘇科技大學(xué)慕課系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)建設(shè)課程網(wǎng)站，以發(fā)布課程的教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、數(shù)字化教材及微課庫(kù)，課程章節(jié)的主要知識(shí)點(diǎn)、典型題目求解方法，考試復(fù)習(xí)要求、虛擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，電子教案和多媒體課件等資源。

③建設(shè)典型實(shí)例庫(kù)，主要為結(jié)合專(zhuān)業(yè)應(yīng)用背景的船舶柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)、船舶燃油粘度控制系統(tǒng)、船用輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)、船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)和船舶火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制等微課作品。

④完善虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行基于MATLAB 的過(guò)程控制仿真子系統(tǒng)的進(jìn)一步建設(shè)，增加平臺(tái)的開(kāi)放性。各個(gè)仿真模塊中，學(xué)生可以直接調(diào)用各個(gè)仿真模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，整個(gè)過(guò)程清晰明了，教學(xué)形象生動(dòng)，既加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解，又直觀了解到各種控制系統(tǒng)的構(gòu)成及應(yīng)用，從而能取得較好的教學(xué)效果。

⑤建立課程的試題庫(kù)，主要按照教學(xué)大綱對(duì)各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的具體要求，編寫(xiě)每個(gè)章節(jié)的試題庫(kù)，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際情況，確定需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn)。

4 課程數(shù)字化資源建設(shè)中的創(chuàng)新點(diǎn)與注意點(diǎn)

在建設(shè)過(guò)程中注意構(gòu)建數(shù)字化課程資源體系，將教師和學(xué)生，以及資源進(jìn)行有機(jī)整合，形成了完整的體系。在整個(gè)體系中對(duì)課程資源的利用也形成了較完善的系統(tǒng)，從課程基本內(nèi)容到關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的展示都做了相應(yīng)開(kāi)發(fā)，能夠較好地完成專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中課程需要達(dá)到的目標(biāo)[3]。另外課程的數(shù)字化資源形式多樣，包括電子版配套教材、教學(xué)課件、微課、虛擬實(shí)驗(yàn)、相關(guān)微博等，元素眾多，并結(jié)合學(xué)生的興趣做出相應(yīng)的調(diào)整，能夠更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和激情，使得學(xué)生從“要我學(xué)”到“我主動(dòng)要學(xué)”，從而達(dá)到較好的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。

課程數(shù)字化資源建設(shè)需要注意的地方在于，不能對(duì)收集和自主開(kāi)發(fā)的各種資源僅僅進(jìn)行簡(jiǎn)單的相加，而是在建設(shè)過(guò)程中要有意識(shí)的加入教學(xué)理念。同時(shí)課程數(shù)字化資源只是教師教學(xué)的一個(gè)手段，起到的應(yīng)該是“錦上添花”的作用，數(shù)字化資源并不能直接替代課堂教學(xué)。所以在教學(xué)時(shí)，不能是資源“使用”教師，而是教師要運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)技巧和方式，將數(shù)字化資源潤(rùn)入到教學(xué)中，二者有機(jī)結(jié)合，使得教學(xué)資源得到充分的優(yōu)化利用。而且課堂教學(xué)也為數(shù)字化資源的建設(shè)提供了豐富的素材以及教學(xué)實(shí)踐，因此兩者是相輔相成的關(guān)系。

5 課程數(shù)字化資源庫(kù)的特點(diǎn)和實(shí)踐意義

數(shù)字化資源庫(kù)的特點(diǎn)如下：

①課程數(shù)字化資源庫(kù)是一個(gè)開(kāi)放的體系平臺(tái)，內(nèi)容詳實(shí)、概念清晰、形式多樣，覆蓋了“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程的所有知識(shí)點(diǎn)，有利于學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)與理解，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。

②提供了與課堂教學(xué)內(nèi)容章節(jié)相對(duì)應(yīng)的多媒體課件和部分微課，在詳細(xì)講解課程基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，選取課程內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)講解、課堂討論的方式對(duì)例題和應(yīng)用實(shí)例的詳細(xì)分析，確保學(xué)生對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

③促使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和掌握MATLAB這一機(jī)械控制工程系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的計(jì)算與仿真軟件，使得學(xué)生能更好地理解課程基本概念，提高學(xué)生的分析和設(shè)計(jì)能力。

④注重培養(yǎng)學(xué)生探尋課程知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展成果，通過(guò)數(shù)字化資源庫(kù)的不斷豐富與完善，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行自我探究學(xué)習(xí)能力，從而提高學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

通過(guò)將近一年的實(shí)踐，數(shù)字化課程資源的運(yùn)用取得了較好的效果，目前已經(jīng)積累了一批具有較高水平的課程資源；大部分教師和學(xué)生都做出了積極的評(píng)價(jià)，認(rèn)為該課程數(shù)字化資源能有效地提高課程教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但同時(shí)也存在一些問(wèn)題：部分學(xué)生還沒(méi)有使用課程資源的意識(shí)，資源平臺(tái)的利用率還需要提高；第二，資源建設(shè)還不夠全面，還需要在課程數(shù)字化資源的建設(shè)過(guò)程不斷加入新內(nèi)容。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程數(shù)字化資源建設(shè)，闡述了課程資源建設(shè)的基本思路和相關(guān)措施，所建設(shè)的數(shù)字化資源經(jīng)過(guò)若干輪次的實(shí)踐應(yīng)用，取得了較好的成效，不僅提高了課堂教學(xué)水平，同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握，為后續(xù)學(xué)習(xí)及工作打下了良好的基礎(chǔ)。但課程資源還需要繼續(xù)豐富與完善，課堂教學(xué)與資源應(yīng)用不斷融合，達(dá)到進(jìn)一步提高課程教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

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