基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“自動(dòng)控制原理”教學(xué)模式改革

常艷超， 曾慶軍， 薛文濤

(江蘇科技大學(xué) 電子信息學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“自動(dòng)控制原理”教學(xué)模式改革

常艷超， 曾慶軍， 薛文濤

(江蘇科技大學(xué) 電子信息學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

本文以“自動(dòng)控制原理”課程為研究對(duì)象，以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為依托，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及考核方法等四個(gè)方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。結(jié)果表明，新的教學(xué)模式，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；自動(dòng)控制原理；教學(xué)模式

0 引言

“自動(dòng)控制原理”是自動(dòng)化專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課程，本課程的教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生獲得反饋控制的基礎(chǔ)理論，掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本分析和設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力，具備對(duì)給出模型的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)的能力[1]。

“自動(dòng)控制原理”課程內(nèi)容抽象難懂，系統(tǒng)性、理論性較強(qiáng)，大部分學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中感到頗有難度。

當(dāng)今社會(huì)是信息化社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)無處不在，怎樣才能利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)展這一契機(jī)，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，改變現(xiàn)有的教學(xué)現(xiàn)狀，建立起基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，是擺在廣大任課教師面前的一個(gè)值得深思的問題。

1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能把傳統(tǒng)教學(xué)中以“教”為中心的傳授式教學(xué)過程，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心的探索性學(xué)習(xí)過程，它與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比有以下主要特點(diǎn)。

1)交互性

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)的中心在于學(xué)生。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)注重師生的在線交互，共同對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究、探討。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中師生的位置變得更加平等。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境突破了課堂的時(shí)間限制，既可以同步雙向交互，也可以異步雙向交互，為師生之間、學(xué)生之間、教師之間提供了一個(gè)交互式的教學(xué)平臺(tái)[2]。

2)多樣性

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下任課教師可以事先把每一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，讓學(xué)生自己決定是去上課還是通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻自行學(xué)習(xí)，這樣既可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先的教學(xué)目標(biāo)，也可以做到一直所倡導(dǎo)的因材施教。

3)開放性

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，在線學(xué)習(xí)已經(jīng)成為了一種獲取知識(shí)的重要途徑，網(wǎng)絡(luò)中有大量的個(gè)性化教育資源，如專題網(wǎng)絡(luò)、教育專家個(gè)人網(wǎng)頁、專題新聞、專業(yè)的電子雜志等，為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了前所未有的選擇余地。

4)個(gè)性化

傳統(tǒng)教學(xué)模式在很大程度上束縛了學(xué)生的創(chuàng)造力，各種教學(xué)活動(dòng)都是把學(xué)生置于共同的影響之下，而網(wǎng)絡(luò)教學(xué)克服了傳統(tǒng)教學(xué)中的“一刀切”的人為現(xiàn)象，學(xué)生和教師之間通過網(wǎng)絡(luò)交流，在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生就能及時(shí)了解到自己的進(jìn)步與不足，及時(shí)地按要求調(diào)整學(xué)習(xí)。此外，利用網(wǎng)絡(luò)可在任何時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)或參加討論，及時(shí)獲得在線幫助，從而實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)性化教學(xué)。

2 課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐

為了打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式的桎桔，發(fā)揚(yáng)我校的辦學(xué)特色，針對(duì)“自動(dòng)控制原理”課程的知識(shí)內(nèi)容體系，借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這一平臺(tái)，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及考核方法等四個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行大膽改革。當(dāng)然這里所講的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式并不是和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相背離，而是作為輔助學(xué)習(xí)的手段，網(wǎng)絡(luò)教育和傳統(tǒng)教育相結(jié)合，取長補(bǔ)短，最大化的提高學(xué)習(xí)效率[3-5]。

2.1教學(xué)內(nèi)容的改革

該課程主要教學(xué)內(nèi)容大概分為六章：第一章控制系統(tǒng)概述；第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；第三章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析；第四章根軌跡法；第五章頻域響應(yīng)法；第六章控制系統(tǒng)的校正。

我校的教育模式同過去相比，已經(jīng)產(chǎn)生了翻天覆地的變化，實(shí)踐型、應(yīng)用型等復(fù)合型人才的培養(yǎng)已經(jīng)成為了主要的培養(yǎng)目標(biāo)。理論教學(xué)學(xué)時(shí)被逐漸減少，實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重大幅增加，而該課程的知識(shí)內(nèi)容較多，借助于網(wǎng)絡(luò)這一平臺(tái)，恰好可以解決減少和增加的矛盾。比如第二章的梅森公式的應(yīng)用，線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；第三章的一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性；第四章的繪制根軌跡的法則；第五章的相對(duì)穩(wěn)定性等內(nèi)容，均不再作為課上內(nèi)容，而是交由學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源自行學(xué)習(xí)，教師只制定相應(yīng)的方法加以考核。

此外，在教學(xué)過程中，以自動(dòng)控制理論應(yīng)用為主線，結(jié)合我校自身特點(diǎn)，盡可能多地引用一些船用電氣自動(dòng)化儀表、輔助設(shè)備自動(dòng)控制、主機(jī)遙控等基本原理和應(yīng)用知識(shí)。這樣，既開闊了學(xué)生眼界、實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，又更有效地改進(jìn)了教學(xué)效果、提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2教學(xué)方法的改革

我校傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師在上面講，學(xué)生在下面聽，灌輸式教學(xué)為主，學(xué)生很少會(huì)參與到課堂教學(xué)過程中來，即使師生之間有互動(dòng)，也十分有限。所有學(xué)生在同一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)，統(tǒng)一安排考試，任課教師會(huì)經(jīng)常檢查上課出勤率，作為平時(shí)成績的一部分。

新的教學(xué)方法完全與此不同，其新穎之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)在授課計(jì)劃的制定上，不是所有的教學(xué)內(nèi)容都規(guī)定為學(xué)生必須到課學(xué)習(xí)，安排一定的機(jī)動(dòng)內(nèi)容，對(duì)于這部分內(nèi)容學(xué)生可以到課學(xué)習(xí)，也可以借助于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行自學(xué)，但前提是不能影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。制定好的授課計(jì)劃利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，每位同學(xué)都可獲悉相關(guān)內(nèi)容的制定情況，相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，這樣的授課計(jì)劃，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有了更多的靈活性和自主性，但同時(shí)為了維持正常的教學(xué)秩序，防止濫竽充數(shù)的現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)于不想到課的學(xué)生比例要嚴(yán)格把控，采取提前申請(qǐng)的方式。

(2)啟發(fā)式教學(xué)為主，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。對(duì)于選擇自學(xué)而不到課的學(xué)生，事先設(shè)定一定的問題。例如，第二章梅森公式的應(yīng)用,可以設(shè)定以下幾個(gè)問題：①什么是前向通路，如何求前向通路總傳輸？②什么是回路，如何求回路總傳輸？③ 什么是互相獨(dú)立的回路，什么是互相接觸的回路？④ 如何求信號(hào)流圖的特征多項(xiàng)式？⑤ 如何求流圖余子式？

基于學(xué)生都具有一定的好奇心，通過問題的設(shè)定，可以激發(fā)了學(xué)生尋找答案的熱情，帶著問題展開學(xué)習(xí)，等問題全部解決，相應(yīng)的內(nèi)容也就基本掌握了。

(3)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況是教學(xué)過程當(dāng)中不可缺少的環(huán)節(jié)之一。對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，主要是通過課上提問問題和布置課后作業(yè)兩種方式來體現(xiàn)。

新的檢驗(yàn)方式課后作業(yè)全部利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，學(xué)生作業(yè)全部網(wǎng)上提交，規(guī)定最后提交時(shí)間，時(shí)間一到便發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)答案，讓學(xué)生采取互評(píng)的方式進(jìn)行作業(yè)批改，每次作業(yè)設(shè)置一定的分值，按照作業(yè)完成質(zhì)量獲得相應(yīng)的得分，學(xué)生可以通過互評(píng)環(huán)節(jié)，鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2.3實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

實(shí)踐環(huán)節(jié)是教學(xué)過程當(dāng)中不可或缺的一部分，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)可以起到驗(yàn)證和鞏固所學(xué)知識(shí)的作用。對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，該課程有三個(gè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，總共六個(gè)學(xué)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)教師統(tǒng)一安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多年不變，學(xué)生數(shù)人一組合作開開展實(shí)驗(yàn)，很難避免濫竽充數(shù)現(xiàn)象。

近年來，我院投入大量資金，先后興建船舶電子對(duì)抗系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)代綜合測控實(shí)驗(yàn)室、船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、船舶綜合電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等一系列實(shí)驗(yàn)室，嶄新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革提供了良好的基礎(chǔ)和條件。

改革后的實(shí)踐環(huán)節(jié)，除課內(nèi)必做實(shí)驗(yàn)之外，任課教師將若干實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目任務(wù)書利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，供學(xué)生選作。學(xué)生可以自己聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由任課教師驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于完成選作實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，可以獲得相應(yīng)實(shí)踐環(huán)節(jié)加分。選作實(shí)驗(yàn)不具有強(qiáng)制性，供學(xué)有余力的學(xué)生選擇。

2.4考核方法的改革

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境給傳統(tǒng)的考核方法注入了新的活力，傳統(tǒng)的考核方法一般由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和考試成績?nèi)糠謽?gòu)成，各自占據(jù)一定的比例。平時(shí)成績占總評(píng)比重一般為百分之二十到三十，由作業(yè)完成情況和上課出勤情況構(gòu)成；實(shí)驗(yàn)成績占總評(píng)比重一般為百分之十；考試成績所占總評(píng)比重一般為百分之六十到七十。而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，考核的方法有了更大的靈活性，主要體現(xiàn)在平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)成績兩部分，因?yàn)閷W(xué)生可以自己決定某些內(nèi)容是到課學(xué)習(xí)還是自己學(xué)習(xí)，因此，平時(shí)成績主要體現(xiàn)在作業(yè)完成情況，每次作業(yè)網(wǎng)上提交，由學(xué)生互評(píng)，根據(jù)作業(yè)完成質(zhì)量獲得相應(yīng)分?jǐn)?shù)，最后成績累加，按比例計(jì)入總評(píng)。實(shí)驗(yàn)成績的不同主要體現(xiàn)在選作實(shí)驗(yàn)方面，學(xué)生選作實(shí)驗(yàn)，按照完成質(zhì)量，獲得相應(yīng)加分，一般完成一個(gè)選作實(shí)驗(yàn)最多可以獲得五分加分，選作實(shí)驗(yàn)加分設(shè)有上限，最多獎(jiǎng)勵(lì)20分，最后實(shí)驗(yàn)總分累加按比例算入總評(píng)。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，課程總評(píng)成績盡量提高平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)成績的比重，減小期末考試成績所占的比重，期末考試只占到總評(píng)成績的40%左右。

新的考核方法對(duì)于學(xué)生而言，有了更大的透明度，很少會(huì)出現(xiàn)以往學(xué)生對(duì)自己的總評(píng)成績存在異議的問題。學(xué)生要想獲得高分，必須認(rèn)真對(duì)待每一次作業(yè)，必須花更多的精力在實(shí)踐環(huán)節(jié)上，更加符合新時(shí)期人才培養(yǎng)的需要。

2.5初步成效

經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的改革與實(shí)踐，學(xué)生對(duì)“自動(dòng)控制原理”課程的學(xué)習(xí)積極性有了較大提高，35%的學(xué)生申請(qǐng)過網(wǎng)絡(luò)自學(xué)，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變主動(dòng)學(xué)習(xí)，54%的學(xué)生進(jìn)行了選作實(shí)驗(yàn)，提高了動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，期末總評(píng)不及格率由去年的41%降低為27%，絕大部分學(xué)生由最初的羞于互動(dòng)到后來愛上互動(dòng)。但并沒有杜絕濫竽充數(shù)現(xiàn)象，這有待于通過加大中間過程考核力度來加以改善。

3 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新的教學(xué)模式更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生為教學(xué)活動(dòng)的主體，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的師生互動(dòng)以及學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式讓整個(gè)教學(xué)過程有了更大的靈活性和趣味性，更加強(qiáng)調(diào)了對(duì)教學(xué)資源庫的建設(shè)和使用[5]?？偠灾?，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)模式創(chuàng)建更適應(yīng)“建構(gòu)主義”教學(xué)理論，也就是充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，在任課教師的指導(dǎo)和幫助下自我進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)和探索。學(xué)生在新的教學(xué)模式下進(jìn)行學(xué)習(xí)，極大了提高了學(xué)習(xí)熱情，能夠更快、更深、更有興趣地掌握“自動(dòng)控制原理”課程的理論精髓，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

需要補(bǔ)充的是本文所提及的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為“愛課程網(wǎng)”，所有的改革活動(dòng)都是在該平臺(tái)上進(jìn)行創(chuàng)建,創(chuàng)建成果如圖1所示。

(常艷超等文)

圖1 課程建設(shè)成果剪圖

[1] 陳偉,曾慶軍.船舶電氣類專業(yè)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)改革[J],北京:中國電子教育,2012(2):65-68.

[2] 張貴明.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學(xué)模式的構(gòu)建及創(chuàng)新[J].北京:計(jì)算機(jī)教育，2013(22):93-97.

[3] 白素蘭.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學(xué)模式研究[J].北京:教育與職業(yè)，2011(6):172-173.

[4] 周圍.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學(xué)模式的探究與實(shí)踐[J].哈爾濱:教育探索，2005(2):60-61.

[5] 吳敏.基于現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)模式反思[J],湘潭:當(dāng)代教育理論與實(shí)踐, 2015(3):95-97.

TeachingModeReformAboutAutomaticControlPrincipleBasedontheNetworkEnvironment

CHANGYan-chao,ZENGQing-jun,XUEWen-tao

(Schoolofelectronicsandinformation,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China)

This paper takes the Automatic Control Principle course as the research object, based on the network environment, and do some reforms and practices in teaching content, teaching methods, practice teaching and examination methods. The results show that the new teaching model can stimulate students′ learning enthusiasm and improve teaching quality.

network environment; automatic control principle; teaching model

2016-11-17;

2017-03-14

國家特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、江蘇省品牌專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、江蘇科技大學(xué)2014年高等教育科學(xué)研究課題(GJKTY201426)

常艷超(1980c)，男，在讀博士生，講師，主要從事“自動(dòng)控制原理”、“ 過程控制基礎(chǔ)等”等課程教學(xué)控制理論與控制過程、電廠綜合自動(dòng)化的研究，E-mail:462351966@qq.com

G423.07

A

1008-0686(2017)05-0018-04