微课在自动控制原理课程教学中的探讨与实践

(赣南师范大学 物理与电子信息学院，江西 赣州 341000)

自动控制原理课程主要对闭环控制系统的数学模型、基本分析方法与设计方法等方面进行学习，是电气、机械、控制类专业的专业基础课，通过该课程的学习，为进一步的专业课程学习奠定基础，也为学生今后在工作中对待控制类问题有更加科学全面的认识奠定基础。微课又称“微课程”( Microlecture )，是指依照教学目的的要求，为支持翻转学习、混合学习、移动学习、碎片化学习等多种学习方式，以短小精悍的微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点或教学环节而精心设计开发的一种情景化、趣味性、可视化的数字化学习“小环境”，同时微课还包括与课程主题密切相关的教学设计、教学反思、教学课件、课后测验、学生反馈以及教师点评等辅助性的教学资源[1]。

1 自动控制原理教学现状

目前，大部分高等院校对自动控制原理教学仍然使用传统教学方法，主要利用PPT课件借助MATLAB软件仿真进行课堂教学，该方法优点主要有：第一，老师处于主导地位,有利于其发挥主导作用。教师可以按照教学计划和教材要求有计划、科学地组织教学,学生则在教师的指导下进行系统的、有目的的学习,从而能够更快、更好地掌握课程要求的知识和技能[2]。自动控制原理各章内容联系非常密切，可谓一环扣一环，学习过程中很需要老师的指导。第二，传统课堂面对面的教学有利于老师与学生之间的交流,能充分发挥老师的人格魅力与情感在教学过程中的重要作用。老师也能根据学生的课堂表现及时调整自己的教学方法。但自动控制原理学习涉及很多数学公式和抽象概念，要求学生不仅具有扎实的数学和电学专业基础知识，还要具有较强的抽象逻辑思维能力。对于课堂上和教材上大量的数学公式与仿真图片，学生往往感觉枯燥难懂，眼花缭乱，常常采用机械方法记住了某些公式定理，但不能灵活应用，面对具体问题，不知如何利用相关知识去解决[3]。

2 微课的优缺点

微课的第一个特点是“微”，长度一般不超过10分钟，微的好处就是使学生最大限度的利用碎片化的时间进行学习[4]。第二，微课形式多样，可以视频、PPT、动画等，其形象生动，轻松有趣，把抽象内容用直观易懂的形式展现，学习者的兴趣和注意力非常容易被调动起。第三，微课符合个性化学习特点，学生利用网络，使用电脑或智能手机，可以随时随地进行学习，学习过程中可以随时暂停或重播，学习完一个知识点后可以独自利用微课程资源库对自己进行测试，也可以利用微课程的学生交流与反馈平台与同学和老师交流，这些平台类似于当今盛行的QQ或微信，学生在这些交流平台上发言往往比现场交流讨论会更加积极。但是，微课零散化，不系统。对于自觉性不够，逻辑性不强的学生，如果完全使用微课进行教学，效果很难达到理想。根据自动控制原理课程的特点，结合传统教学模式与微课的优缺点，本文主要探讨一种微课与传统教学相结合的模式以提高自动控制原理的教学效果。

3 微课与传统教学方式相结合的教学模式探讨与实践

将微课引入教学，首先必须选择合适的网络教学平台，我校现引进超星集团的泛雅网络教学平台，在该平台，老师可以方便地建立自己的慕课、微课，建立教学资源库，进行教学反思、学生反馈以及教师点评等辅助性的教学资源。

微课与传统教学相结合，主要是将每一集相对独立的微视频嵌入到传统课堂中，同时利用网络教学平台建立整个课程体系。该教学模式除了具有上节所述传统教学及微课的优点外还有以下两方面优点:第一，将每一个相对独立的微课嵌入到传统课堂中使用，使得课堂由传统的老师一人讲解成为由老师、视频、音频、动画等多种形式，以授课形式的改变来提醒学生集中注意力，提高课堂效果。第二，课堂上播放微视频课程时，老师可以有更多时间观察学生学习动态，及时发现各种情况以调整自己后面的讲授内容与方法。

自动控制原理课程教学进行微课与传统教学相结合，把整个教学过程分为课前、课中、课后三部分。

3.1 课前

课前的准备工作，是课程教学改革是否成功的关键因素，对于老师，必须对该课程的教学目标、教学内容、教学形式进行精心设计。为了更好把微课嵌入到课堂，老师必须把教学内容细分成若干小知识点，然后根据实际情况选择把某些知识点制作成微课，某些知识点由老师现场讲解，微课部分必须选择合适的呈现形式，如利用互联网下载视频资源进行编辑，或者老师自己录制视频、制作动画或图片等。表1是以自动控制原理的频域分析法一章为例，对知识点的分割及教学方法设计，因为自控原理课程数学性与逻辑性很强，对于重点、难点等核心重要知识点仍然采用传统教学方式,如表1中的频率特性定义、典型环节频率特性绘制、Nyquist稳定判据等，而对于扩展性、连接性的知识点及例题等相对简单的内容采用微课形式，如发展史、作用意义、应用MATLAB绘制频率特性曲线、总结等。例题是对重要知识点的巩固，老师可以用传统教学方式讲解小部分例题，而对于大部分例题可以制作成微课供学生自学。以学生讨论为主的课堂，如表1中的“频域分析法综合应用”，老师以微课形式制定详细的讨论主题、与主题相关的资料文献连接，讨论组织方式等。老师完成备课工作后必须把课程内容、课件、微课等上传到选定的网络教学平台，以方便学生进行课前预习准备。

3.2 课中

课中是老师把课前准备的内容呈现给学生的过程，对于讲授型课堂，老师应充分利用科学合理的教学方法，如案例式教学、启发式教学等，并适时适量地嵌入播放微课，充分发挥微课在教学中的辅助功能；注重师生互动，以各种形式引导学生的思维进入课堂，进入学习内容，及时地从学生的听课状态调整授课内容和授课进度以取得更好的教学效果。自动控制原理逻辑性强，知识点难度大，这时，相对易学有趣的微课可以放松学生紧张的神经，同时以另一种方式展示知识点以增强学习兴趣，课堂形式的多样性在一定程度上又能够消除枯燥乏味，从而提高学习效率。对于讨论型课堂，如表1中“频域分析法综合应用”即是一个知识点，也是一个范围比较大的讨论主题，以微课加学生讨论的形式教学比较适合，课前以微课形式布置预习，课堂进行讨论，即利用微课进行翻转课堂教学，讨论进行过程中老师必须认真听取记录学生的讨论，适时发挥穿针引线作用。

表1 频域分析法主要知识点划分与教学方法情况

3.3 课后

课后，对于老师，应当及时对课堂进行总结，包括课堂学习的主要内容、重点、难点，课堂中学生的表现，老师的评价等方面，同时，老师应当把上课的PPT、微课、作业、总结等材料上传到网络教学平台，并通过网络教学平台的学生反馈、课后评价及学生的作业情况获知信息，以进一步了解学生动态，改进今后的教学。对于学生，课后是对课堂内容巩固，进一步学习的重要环节，通过网络教学平台老师上传的各种资料可以更加方便复习，特别是重要定理的引理，物理意义描述，应用例题或者章节总结等方面制作的微课资料，在课堂教学中是教学辅助资料，在课后复习时却能起到提纲挈领、画龙点睛之效果。同时，网络教学平台的应用，为课后学生讨论，老师答疑，教学反馈评价等方面带来了很大方便。另外，自动控制原理课程的作业因为涉及大量数学符号、公式，编辑麻烦，所以不适合在网络上完成，而适合使用传统的作业本上完成。

基于以上分析，自动控制原理课程采用基于微课的教学模式，基本模型可以用图1所示框图进行描述，其中预期教学效果是课前的工作，微课及传统教学是课中的工作，反馈环节属于课后工作。

采用微课与传统教学相结合的教学模式在我校电气工程及其自动化专业的自动控制原理课程教学上探索实践了一年，收到了较好的效果，学生不再认为自动控制原理是一门很难学、很抽象的课程了，学生的自信心提高了，期末考试成绩比往届也提高了很多。目前存在的主要问题是课前教师需要投入大量的人力、物力去准备微课视频、动画、网络教学平台建设等，有些过程的技术要求较高，所以该教学模式适合一个课程团队进行分工合作建设。

图1 自动控制原理课程基于微课的基本教学模型

4 总结

自动控制原理教学中使用微课与传统教学相结合的教学模式，继承了传统教学的优点，又改变了传统教学单调乏味的缺点，各种类型的微课程资料丰富了课程学习内容，短小精悍的微课程方便了学生对课程的学习，同时，借助网络教学平台建立起来的教学资源、教学反馈、教学讨论、教师点评等各方面也增强了师生之间的交流，在时间和空间上扩大了课堂教学。在这种教学模式下，自主学习能力相对较差的同学可以通过教师的讲授得以学习；自主学习能力强的同学则有较大的发挥空间。这种教学模式能够充分发挥两种课堂模式的优势，培养出理论知识扎实、具有创新精神和自主探索能力的高层次控制专业人才。

参考文献：

[1] 郑小军.我对微课的界定 [EB/OL].[2013-03-04].http://blog.sina.com.com.cn/s/blog_4711a0210102e6ge.html.

[2] 曹群英,江华珍.网络与传统课堂相结合的教学模式研究[J].湖南第一师范学院学报，2009,9(5):77-79.

[3] 宫二玲,孙志强,沈辉.“自动控制原理”课程中的多元化案例教学[J].电气电子教学学报,2015,37(2):58.

[4] 黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术,2013(4):10-12.