“自动控制理论”精品视频公开课的建设与思考

夏百花 袁宝红 吴海燕

摘   要：文章以“自动控制理论”为例，在分析安徽三联学院电子电气工程学院精品视频公开课存在问题的基础上，阐述了省级精品视频公开课的授课内容的选定和具体建设内容以及在建设过程中引发的一些思考。

关键词：视频公开课;自动控制理论;精品视频

随着信息和计算机等技术的不断发展、在线教育平台应用的不断开发，传统闭门教学模式受到极大的挑战，课程建设是提高教学质量和推动教学改革的重要手段[1]，课程建设的水平决定了人才培养质量。精品视频公开课是我国展示优质教学资源、塑造优秀教师队伍的有益举措，对于提高教师素质、促进知识共享等方面具有深远影响。

关于精品视频公开课在安徽三联学院的建设过程中没有先例可循，因此，课程的教学思路、教学组织方式、建设目标、课程受众与定位等方面基本上没有任何经验可以借鉴，项目组教师成员投入了大量的精力，在建设过程中也收获很多。本文在总结“自动控制理论”精品视频公开课的建设经验基础上，提出有关后续课程建设的建议。

1    精品视频公开课存在的问题

1.1  课程丰富程度不够

目前，不少同学主要是将课程作为平时课程知识的补充，也有部分同学仅作为考试前的复习内容，因而具有一定的专业要求。因此，精品课程公开课的课程类型需要足够丰富，以满足学生或自学者的需求。而目前为止，安徽三联学院电子电气工程学院的精品视频公开课课程模式单一、课程类型不够丰富，使得学生的选择范围较少，学习效果不理想。

1.2  课程中的师生互动程度不足

在教学过程中，自然离不开学生与老师的互动，而安徽三联学院电子电气工程学院的精品视频公开课仅是教师授课过程的录制，缺乏教师和学生之间的互动。有研究显示，82.93%的授课录像中师生互动度不足，有的甚至没有互动[2]。这使得学生看完视频课程后，疑惑无法反馈，导致大学生的学习成就感不足，难以进行持续的学习[3]。

1.3  缺乏配套学习资源

对于日常教学活动而言，仅依赖课程讲授是远远不够的。要获得良好的学习效果，相应的学习配套资料必不可少。而目前安徽三联学院电子电气工程学院的精品视频公开课仅以公开视频为主，缺乏参考教材、相应复习题、试题库等配套的学习资源，因此，使得学生学习的连贯性和完整性降低，影响学习效果。

2    授课内容的选定

由于“自动控制理论”这门课程主要讲授的是控制理论中的经典控制部分，是后续现代控制理论和过程控制与自动化仪表等课程的基础，因此，在公开课的建设过程中，不能照搬平时上课的内容，应该是精选经典控制理论中一些具有代表性的内容进行介绍分析。具体内容安排如下。

第一讲：线性系统的数学描述。

“自动控制理论”主要讲解的是从3个不同的角度（时域、根轨迹法、频域）分析控制系统的3大性能指标（稳定性、准确性、快速性和平稳性），因此，要想分析具体的控制系统，必须知道其数学模型。本讲主要是将给定一实际系统进行数学描述成微分方程，后续工作就需由此微分方程转化成传递函数进行分析。

第二讲：传递函数的分类。

本讲内容主要分析传递函数按照输入输出之间的关系分成了3大类：开环传递函数、闭环传递函数和误差传递函数。首先，分析3类传递函数的具体求解方法，然后，在此基础上得出3种传递函数的简便方法用以加深学生的记忆，为以后结构图的化简打下基础。

第三讲：结构图的化简。

结构图是控制系统的第3大类數学模型。在本讲中，将会介绍关于结构图的化简思路与方法，即如何求出给定系统的输出量的拉式变换与输入量的拉式变换之比，即闭环传递函数。

第四讲：Mason公式。

Mason公式是化简结构图的另一种方法，也可以说是求解结构图闭环传递函数的“万能公式”。在本讲中，将会着重帮助学生理解并掌握Mason公式中各参数的意思及求解方法，并举例说明该公式的适用范围。

第五讲：一阶系统的时域分析法。

在本讲中，将会通过介绍求一阶系统的单位阶跃响应，分析其时域响应的两大组成部分，并引出控制系统稳定的充要条件，为系统稳定性的判定打下基础。

第六讲：线性系统的稳定性分析。

本讲内容首先是在前期一阶系统和二阶系统的时域分析基础上说明线性系统稳定的充要条件的基础上，然后重点说明Routh判据的判别方法以及在判定系统稳定性时出现的两种特殊情况的原因及解决办法。

第七讲：根轨迹的基本概念。

本讲主要是为了说明根轨迹的绘制条件仅需要相角条件即可，而非相角+幅值两个条件，目的在于帮助学生理解其中原因，并牢记相角公式。

第八讲：控制系统开环频率特性曲线的绘制。

本讲内容是整个课程中较为复杂部分，主要介绍控制系统奈氏曲线的绘制步骤和方法，通过3道例题的讲解，让学生理解和掌握其绘制方法，为后续奈氏稳定判据和对数稳定判据的引入奠定基础。

3    精品视频公开课的建设内容

“自动控制理论”这门课程是安徽三联学院电子电气工程学院自动化类专业学生的专业基础课程，主要面向大学本科三年级学生开设，总共48学时，每学年听课学生达到200人。因此，在公开课的建设过程中，需事先精心备课，师生均要按照详细的上课内容反复排练。在准备过程中，必须注意以下3点：（1）PPT的制作要清晰、凝练，有条理且要具有强烈的视觉冲击力。（2）授课教师的声音要洪亮并富于感染力和亲和力，且尽可能地避免口误。（3）由于授课对象为在校大学生和社会公众，教学内容有所不同。

3.1  增加录制视频的内容

由于授课对象的不同和授课时间的限制，要像平时上课那样详细讲解每个部分内容是不可能的，需要对视频公开课的材料进行重新整合。因此，本次公开课总共录制的视频包括现场教学视频和微视频两大部分。其中，现场教学视频共录制了6个视频，均采用的是“现场授课，师生面对面”的传统上课方式。微视频采用的是录制一系列微小视频片段，主要内容分成每章课前预习和课后总结复习，供学习者预习、复习和参考等。

3.2  丰富课程相关教学资料

为了更好地让学习者掌握本门课程，仅有一些视频片段无法实现，所以在安徽三联学院电子电气工程学院网络教学平台上，项目主持人增加了本门课程的相关资料，比如上课所用PPT、各章复习题、习题库、试题库等，这些材料既可以更好地帮助学习者复习所学内容，又可以让学习者在学习视频的同时，及时地查看相关内容。

4    几点思考

经过前期的准备和拍摄过程，“自动控制理论”精品视频公开课终于按计划如期完成。由于时间仓促和经验不足等，本视频课程仍然存在许多不足之处，值得今后弥补。

（1）课堂互动需要加强。为了保证在视频录制过程中获得最佳效果，視频录制并未随堂进行，而是选择特定的时间在专门的视频录制教室中进行，结果听课的学生或是已经修完本门课程，或者是对该课程并不熟悉的新生，多数学生仅是按照老师的要求配合老师录像，而对教师的讲授内容没有兴趣。因此，在以后视频公开课的录制过程中，最好能够随堂录制，确保视频的录制效果。

（2）视频制作效果需要提高。由于本门课程是安徽三联学院电子电气工程学院第一个省级视频公开课，没有前期经验可以借鉴，因此，整个视频制作都是在探索过程中完成的，就视频制作的技术来说，仍需要改进和提高。

（3）由于每讲内容时间有所限制，难以对相关具体内容加以深入分析和探讨，只能简要介绍原理和方法，使学习者能知其然，却无法知其所以然。因此，对于一些深入学习的学习者来说，还是远远不够的。

5    结语

“自动控制理论”在教学过程中，要想形成“愿意听、能听懂、讲得清、愿意学”的良好氛围，不仅依赖于教师本身的教学经验、教学手段和方法，还应该积极引进与时俱进的教学思想，如智慧移动课堂、网络教学等，充分调动学生的上课积极性和主动性，让学生在上课时真正愿意听且能听得懂，他们才愿意学。关于本课程在视频录制过程中存在的不足和缺点，在以后的工作中仍需改进。

[参考文献]

[1]张爱锋，苏琳芳.精品课程建设的探索与实践[J].科教文汇，2015（1）：45-46.

[2]继奎，杜杉杉，韩建华，等.精品视频公开课建设的思考—基于中外网络公开课的比较研究[J].现代教育技术，2013（10）：104.

[3]王璇.慕课与我国精品视频公开课的发展与完善[J].新西部，2017（18）：142-143.

Construction and consideration on the “Automatic Control Theory”

competitive video open course

Xia Baihua， Yuan Baohong， Wu Haiyan

（Electronic and Electrical Engineering， Anhui Sanlian College， Hefei 230601， China）

Abstract：Taking “Automatic Control Theory” as an example， based on the analysis of the problems existing in the excellent video open course in our institute， this paper expoundes the selection of teaching contents and concrete construction content of provincial excellent video open course， as well as some reflections in the construction process.

Key words：video open course; automatic control theory; competitive products video