吴小娟+郝家琪
摘要：自动控制原理是自动化专业非常重要的一门专业课程，随着在线开放课程的快速发展，将自动控制原理课堂搬上在线开放课程学习平台势在必然。本文在分析自动控制原理教学存在的问题的基础上，探讨了该课程在线开放课程学习的可行性，并进一步提出了如何建设自动控制原理在线开放课程的思路。
关键词：自动控制原理；在线开放课程；课程改革；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）05-0180-02
一、引言
自动控制原理是高校自动化专业的重要专业基础理论课程，是电气信息类、能源动力类、机械类等其他许多专业的学科基础课[1-2]。
在线开放课程是指将课程放到网上进行课程资源共享，供其他人进行学习和研讨。2012年，麻省理工大学等一批国外顶尖大学开始建设网络学习平台并在平台上提供一些供学生免费使用的优质课程，在线开放课程开始兴起。随着三大课程提供者edX、Coursera、Udacity的上线，国内的一些知名高校几乎同时开始在线开放课程的建设，如慕课等在线开放课程学习平台。与传统的网络视频课不同，在线开放课程需要提供多元化的数字化教学资源，主要包括课程教学大纲、知识点关系及学习导航、高质量的教学视频、随堂讲义、同步练习、学习评价方案、其他辅助资源等内容，并且提供师生互动与答疑机制。这种新兴的课程教学模式可以使课程的开发在主体上更加灵活自由，改变实际课程教学中死气沉沉的教学氛围，可以促使学生去积极主动地进行学习，丰富学生的学习生活。
自动控制原理是一门十分注重理论的基础课程[3]，常规的自动控制原理课程比较枯燥和单一。将自动控制原理课堂搬上在线开放课程学习平台不仅可以改变传统的老师“满堂灌”的现象，同时也能激发学生主动学习的热情。本文分析自动控制原理当前教学存在的问题，并探讨在线开放课程实施的可行性，以及如何建设自动控制原理在线开放课程。
二、自动控制原理教学存在问题及在线开放课程学习可行性
1.自动控制原理教学存在的问题。自动控制原理这门课程的主要任务是使学生通过学习控制理论基本知识，来培养对自动控制系统的分析能力、设计能力，为后续学习的专业课程提供理论基础和分析设计方法。自动控制原理教学当前存在的问题有：（1）自动控制原理理论性强，包含的内容十分丰富，导致学生学习困难。在内容上它不仅包含了在传递函数基础上的时域分析方法、根轨迹方法、频域分析方法，也讨论了基于时域和频域的线性系统的校正方法[4，11]。除此之外自动控制原理对高等数学、线性代数、电路分析、信号与系统等课程要求比较高，对学生的专业基础和抽象思维能力要求较高[5]，学生学习起来难度较大。（2）自动控制原理在教学方式上以讲授为主，导致学生很难应用理论知识去解决实际问题。学生只能被迫接受若干公式定理而不能自主地进行思索和探究[3]。面对具体问题的时候，学生只知其然却不知其所以然，就不能运用学到的理论知识去解决实际问题。
2.自动控制原理在线开放课程的可行性。将自动控制原理课堂搬上在线开放课程学习平台，可以解决当前教学中存在的一些问题：（1）在线开放课程短小精悍，可将自动控制原理授课内容高度浓缩，实现课程教学内容的知识点离散化重点化处理。“短”是指学习视频一般在40分钟以内，“小”是指内容选取的主题单一、知识点少，便于学生理解和掌握；“精”是指教学过程设计精心、课件制作精美、教师讲解精准；“悍”是指学习效果震撼，让人印象深刻。传统课堂一节课要完成多个教学内容、达成多个教学目标，而在线开放课程教学目标比较单一、教学内容更加精简、教学主题更加突出[6]。（2）通过课堂讲授与在线课程学习相结合的方式，能够在很大程度上改变传统自动控制原理课堂教学教师照本宣科“满堂灌”的教学模式[8]。慕课等在线课程具有较强的互动性，具备师生互动、生生互动的特征，支持和鼓励学生之间互评互教，并且创建在线学习讨论小组，不断激发学生对课程学习的兴趣和思考。（3）在线开放课程能更好地将自动控制原理理论与实践相结合。很多高校已经把课程改革的重点放在MATLAB仿真实验与教学内容的有机结合上面[9]。在国外优秀的控制理论原版教材中，每一章都有很多的MATLAB仿真实例和相应的习题，帮助学生加深对所学内容的理解[1，4]。针对控制理论概念抽象、理论性强的特点，通过开发MATLAB在线仿真平台搭建SIMULINK仿真系统，使得学生对于诸如PID控制、前馈校正等控制方法有着更加深刻的认知。MATLAB在线仿真平台与在线开放课程的结合也会使得更多学生参与进自动控制原理这门课程的学习之中。
三、自动控制原理在线开放课程建设
自动控制原理在线开放课程设计的总体思想是坚持线上和线下学习的结合。首先，在课堂上通过老师全面细致的面对面讲解，帮助学生建立对课程知识结构的系统认识，之后在课余时间利用网络在线课程的学习进行进一步地复习、巩固和提高。自动控制原理在线开放课程建设主要内容如下：
1.组织教学内容。考虑到在线开放课程每节课的时长不应过长，在课程教学内容上应将知识点离散化、专题化，以知识点为基本教学单位组织教学内容。此外，为帮助学生更好地理解重难点，可设计一定的教学实例。例如讲解自动控制原理根轨迹法，可以借助实例来分析。
2.制作课程视频。教学视频的制作是自动控制原理在线开放课程教学的重中之重，需根据不同知识点或者教学实例的要求制作课程视频。如对于线性系统的校正方法的讲解，可以借助Flash动画或者静态图片等方式[12]。
3.设计在线课程讲义和同步练习。在课程讲义中，一般要提供以下内容：教学目标、知识点内容、预备知识，相关实例、参考资料等内容。在线同步练习的设计应充分考虑难度和题量。教师可以根据学生的同步练习完成情况了解学生对知识点的掌握情况，从而进行针对性的教学和答疑。
4.设计在线测试互动讨论和在线答疑等功能[10]。任课老师不仅要承担教学任务还要负责在线课堂的维护和更新、与同学之间的讨论和答疑等，如此庞大的工作量单单依靠一位任课教师是远远不够的，必须将传统的单一任课教师教课模式转换为教学团队协作教学模式。团队协作，将工作量均摊，这样不仅可以减轻任课教师的负担，也能使同学们有更多的机会和不同的老师在线讨论和答疑。
四、结束语
本文基于自动控制原理当前教学存在的问题，探讨了开设自动控制原理在线开放课程的可行性及建设思路。自动控制原理在线开放课程不仅可以让更多没有机会接受优质教育资源的高校学生有机会去领略教学名师的魅力，同时通过线上和线下的结合使得自动化专业的学生能够随时随地进行深入学习和讨论，提高自己对自动控制原理这门课程的认识。
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