微課在自動控制原理課程教學中的探討與實踐

(贛南師范大學 物理與電子信息學院，江西 贛州 341000)

自動控制原理課程主要對閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、基本分析方法與設計方法等方面進行學習，是電氣、機械、控制類專業(yè)的專業(yè)基礎課，通過該課程的學習，為進一步的專業(yè)課程學習奠定基礎，也為學生今后在工作中對待控制類問題有更加科學全面的認識奠定基礎。微課又稱“微課程”( Microlecture )，是指依照教學目的的要求，為支持翻轉(zhuǎn)學習、混合學習、移動學習、碎片化學習等多種學習方式，以短小精悍的微型教學視頻為主要載體，針對某個學科知識點或教學環(huán)節(jié)而精心設計開發(fā)的一種情景化、趣味性、可視化的數(shù)字化學習“小環(huán)境”，同時微課還包括與課程主題密切相關的教學設計、教學反思、教學課件、課后測驗、學生反饋以及教師點評等輔助性的教學資源[1]。

1 自動控制原理教學現(xiàn)狀

目前，大部分高等院校對自動控制原理教學仍然使用傳統(tǒng)教學方法，主要利用PPT課件借助MATLAB軟件仿真進行課堂教學，該方法優(yōu)點主要有：第一，老師處于主導地位,有利于其發(fā)揮主導作用。教師可以按照教學計劃和教材要求有計劃、科學地組織教學,學生則在教師的指導下進行系統(tǒng)的、有目的的學習,從而能夠更快、更好地掌握課程要求的知識和技能[2]。自動控制原理各章內(nèi)容聯(lián)系非常密切，可謂一環(huán)扣一環(huán)，學習過程中很需要老師的指導。第二，傳統(tǒng)課堂面對面的教學有利于老師與學生之間的交流,能充分發(fā)揮老師的人格魅力與情感在教學過程中的重要作用。老師也能根據(jù)學生的課堂表現(xiàn)及時調(diào)整自己的教學方法。但自動控制原理學習涉及很多數(shù)學公式和抽象概念，要求學生不僅具有扎實的數(shù)學和電學專業(yè)基礎知識，還要具有較強的抽象邏輯思維能力。對于課堂上和教材上大量的數(shù)學公式與仿真圖片，學生往往感覺枯燥難懂，眼花繚亂，常常采用機械方法記住了某些公式定理，但不能靈活應用，面對具體問題，不知如何利用相關知識去解決[3]。

2 微課的優(yōu)缺點

微課的第一個特點是“微”，長度一般不超過10分鐘，微的好處就是使學生最大限度的利用碎片化的時間進行學習[4]。第二，微課形式多樣，可以視頻、PPT、動畫等，其形象生動，輕松有趣，把抽象內(nèi)容用直觀易懂的形式展現(xiàn)，學習者的興趣和注意力非常容易被調(diào)動起。第三，微課符合個性化學習特點，學生利用網(wǎng)絡，使用電腦或智能手機，可以隨時隨地進行學習，學習過程中可以隨時暫?；蛑夭ィ瑢W習完一個知識點后可以獨自利用微課程資源庫對自己進行測試，也可以利用微課程的學生交流與反饋平臺與同學和老師交流，這些平臺類似于當今盛行的QQ或微信，學生在這些交流平臺上發(fā)言往往比現(xiàn)場交流討論會更加積極。但是，微課零散化，不系統(tǒng)。對于自覺性不夠，邏輯性不強的學生，如果完全使用微課進行教學，效果很難達到理想。根據(jù)自動控制原理課程的特點，結合傳統(tǒng)教學模式與微課的優(yōu)缺點，本文主要探討一種微課與傳統(tǒng)教學相結合的模式以提高自動控制原理的教學效果。

3 微課與傳統(tǒng)教學方式相結合的教學模式探討與實踐

將微課引入教學，首先必須選擇合適的網(wǎng)絡教學平臺，我校現(xiàn)引進超星集團的泛雅網(wǎng)絡教學平臺，在該平臺，老師可以方便地建立自己的慕課、微課，建立教學資源庫，進行教學反思、學生反饋以及教師點評等輔助性的教學資源。

微課與傳統(tǒng)教學相結合，主要是將每一集相對獨立的微視頻嵌入到傳統(tǒng)課堂中，同時利用網(wǎng)絡教學平臺建立整個課程體系。該教學模式除了具有上節(jié)所述傳統(tǒng)教學及微課的優(yōu)點外還有以下兩方面優(yōu)點:第一，將每一個相對獨立的微課嵌入到傳統(tǒng)課堂中使用，使得課堂由傳統(tǒng)的老師一人講解成為由老師、視頻、音頻、動畫等多種形式，以授課形式的改變來提醒學生集中注意力，提高課堂效果。第二，課堂上播放微視頻課程時，老師可以有更多時間觀察學生學習動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)各種情況以調(diào)整自己后面的講授內(nèi)容與方法。

自動控制原理課程教學進行微課與傳統(tǒng)教學相結合，把整個教學過程分為課前、課中、課后三部分。

3.1 課前

課前的準備工作，是課程教學改革是否成功的關鍵因素，對于老師，必須對該課程的教學目標、教學內(nèi)容、教學形式進行精心設計。為了更好把微課嵌入到課堂，老師必須把教學內(nèi)容細分成若干小知識點，然后根據(jù)實際情況選擇把某些知識點制作成微課，某些知識點由老師現(xiàn)場講解，微課部分必須選擇合適的呈現(xiàn)形式，如利用互聯(lián)網(wǎng)下載視頻資源進行編輯，或者老師自己錄制視頻、制作動畫或圖片等。表1是以自動控制原理的頻域分析法一章為例，對知識點的分割及教學方法設計，因為自控原理課程數(shù)學性與邏輯性很強，對于重點、難點等核心重要知識點仍然采用傳統(tǒng)教學方式,如表1中的頻率特性定義、典型環(huán)節(jié)頻率特性繪制、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)等，而對于擴展性、連接性的知識點及例題等相對簡單的內(nèi)容采用微課形式，如發(fā)展史、作用意義、應用MATLAB繪制頻率特性曲線、總結等。例題是對重要知識點的鞏固，老師可以用傳統(tǒng)教學方式講解小部分例題，而對于大部分例題可以制作成微課供學生自學。以學生討論為主的課堂，如表1中的“頻域分析法綜合應用”，老師以微課形式制定詳細的討論主題、與主題相關的資料文獻連接，討論組織方式等。老師完成備課工作后必須把課程內(nèi)容、課件、微課等上傳到選定的網(wǎng)絡教學平臺，以方便學生進行課前預習準備。

3.2 課中

課中是老師把課前準備的內(nèi)容呈現(xiàn)給學生的過程，對于講授型課堂，老師應充分利用科學合理的教學方法，如案例式教學、啟發(fā)式教學等，并適時適量地嵌入播放微課，充分發(fā)揮微課在教學中的輔助功能；注重師生互動，以各種形式引導學生的思維進入課堂，進入學習內(nèi)容，及時地從學生的聽課狀態(tài)調(diào)整授課內(nèi)容和授課進度以取得更好的教學效果。自動控制原理邏輯性強，知識點難度大，這時，相對易學有趣的微課可以放松學生緊張的神經(jīng)，同時以另一種方式展示知識點以增強學習興趣，課堂形式的多樣性在一定程度上又能夠消除枯燥乏味，從而提高學習效率。對于討論型課堂，如表1中“頻域分析法綜合應用”即是一個知識點，也是一個范圍比較大的討論主題，以微課加學生討論的形式教學比較適合，課前以微課形式布置預習，課堂進行討論，即利用微課進行翻轉(zhuǎn)課堂教學，討論進行過程中老師必須認真聽取記錄學生的討論，適時發(fā)揮穿針引線作用。

表1 頻域分析法主要知識點劃分與教學方法情況

3.3 課后

課后，對于老師，應當及時對課堂進行總結，包括課堂學習的主要內(nèi)容、重點、難點，課堂中學生的表現(xiàn)，老師的評價等方面，同時，老師應當把上課的PPT、微課、作業(yè)、總結等材料上傳到網(wǎng)絡教學平臺，并通過網(wǎng)絡教學平臺的學生反饋、課后評價及學生的作業(yè)情況獲知信息，以進一步了解學生動態(tài)，改進今后的教學。對于學生，課后是對課堂內(nèi)容鞏固，進一步學習的重要環(huán)節(jié)，通過網(wǎng)絡教學平臺老師上傳的各種資料可以更加方便復習，特別是重要定理的引理，物理意義描述，應用例題或者章節(jié)總結等方面制作的微課資料，在課堂教學中是教學輔助資料，在課后復習時卻能起到提綱挈領、畫龍點睛之效果。同時，網(wǎng)絡教學平臺的應用，為課后學生討論，老師答疑，教學反饋評價等方面帶來了很大方便。另外，自動控制原理課程的作業(yè)因為涉及大量數(shù)學符號、公式，編輯麻煩，所以不適合在網(wǎng)絡上完成，而適合使用傳統(tǒng)的作業(yè)本上完成。

基于以上分析，自動控制原理課程采用基于微課的教學模式，基本模型可以用圖1所示框圖進行描述，其中預期教學效果是課前的工作，微課及傳統(tǒng)教學是課中的工作，反饋環(huán)節(jié)屬于課后工作。

采用微課與傳統(tǒng)教學相結合的教學模式在我校電氣工程及其自動化專業(yè)的自動控制原理課程教學上探索實踐了一年，收到了較好的效果，學生不再認為自動控制原理是一門很難學、很抽象的課程了，學生的自信心提高了，期末考試成績比往屆也提高了很多。目前存在的主要問題是課前教師需要投入大量的人力、物力去準備微課視頻、動畫、網(wǎng)絡教學平臺建設等，有些過程的技術要求較高，所以該教學模式適合一個課程團隊進行分工合作建設。

圖1 自動控制原理課程基于微課的基本教學模型

4 總結

自動控制原理教學中使用微課與傳統(tǒng)教學相結合的教學模式，繼承了傳統(tǒng)教學的優(yōu)點，又改變了傳統(tǒng)教學單調(diào)乏味的缺點，各種類型的微課程資料豐富了課程學習內(nèi)容，短小精悍的微課程方便了學生對課程的學習，同時，借助網(wǎng)絡教學平臺建立起來的教學資源、教學反饋、教學討論、教師點評等各方面也增強了師生之間的交流，在時間和空間上擴大了課堂教學。在這種教學模式下，自主學習能力相對較差的同學可以通過教師的講授得以學習；自主學習能力強的同學則有較大的發(fā)揮空間。這種教學模式能夠充分發(fā)揮兩種課堂模式的優(yōu)勢，培養(yǎng)出理論知識扎實、具有創(chuàng)新精神和自主探索能力的高層次控制專業(yè)人才。

參考文獻：

[1] 鄭小軍.我對微課的界定 [EB/OL].[2013-03-04].http://blog.sina.com.com.cn/s/blog_4711a0210102e6ge.html.

[2] 曹群英,江華珍.網(wǎng)絡與傳統(tǒng)課堂相結合的教學模式研究[J].湖南第一師范學院學報，2009,9(5):77-79.

[3] 宮二玲,孫志強,沈輝.“自動控制原理”課程中的多元化案例教學[J].電氣電子教學學報,2015,37(2):58.

[4] 黎加厚.微課的含義與發(fā)展[J].中小學信息技術,2013(4):10-12.