基于MOOC+SPOC的自动控制原理混合教学模式

刘潭，袁青云，吴秀华，邹秋滢，王永刚，张楠楠

基于MOOC+SPOC的自动控制原理混合教学模式

刘潭，袁青云，吴秀华，邹秋滢，王永刚，张楠楠

（沈阳农业大学 信息与电气工程学院，辽宁 沈阳 110866）

自动控制原理是高校电气工程及其自动化专业的核心课程，由于该课程具有理论性强、概念多、抽象、公式复杂等特点，完全采用传统的以教师为中心、以课堂理论教学为主的教学模式使学生容易感到内容抽象、枯燥无趣，导致学生学习兴趣不高、主动性欠缺，制约学生的学习效果．针对该课程的教学现状，结合实际教学需求，将MOOC+SPOC模式与自动控制原理课程教学相结合，进行混合教学模式的探索，让学生更好地理解和掌握相关的理论知识，达到提高教学效果的目的．

自动控制原理；MOOC+SPOC模式；线上线下教学

自动控制原理课程是自动化专业的核心课程，也是电气类、电子信息类、计算机类、仪表类等专业的重要课程，同时也是广大自动化等专业学生考研必考课程[1-2]．学好该课程不仅对工程技术有较强的指导作用，对培养学生辩证思维能力、综合分析和解决问题的能力、建立理论联系实际和团队协作的科学观点都具有重要的作用．但由于该课程的先修课程较多，抽象的数学计算和理论分析比重较大，完全采用传统的以教师为中心、以课堂理论教学为主的教学模式会使学生缺乏学习的主动性，影响学习效果[3]．因此，在教学实践中探索一种适合自动控制原理课程的混合教学模式．

随着互联网技术在教育行业的不断发展，各种线上的教学模式逐渐出现，如微课、大型开放式网络课程（Massive Open Online Courses，MOOC）、小规模限制性在线课程SPOC（Small Private Online Course）等，它们的出现，为教育教学改革做出了贡献[4]．MOOC教学可将课程的知识点以微课的形式展现，并在指定网络平台对相关学者开放，目前国内许多高校相继在中国MOOC网等在线公共平台上推出了各具特色的线上教学资源，引起了极大的重视[5]．但MOOC也存在一些不足，如缺乏师生间实时的交流互动，无法对学生的学习效果及时评价和反馈等问题；而SPOC则是一种基于翻转课堂形式的教学模式，在教学中结合了传统课堂教学与在线教学的优点[6-7]．因此，为了解决自动控制原理传统课堂教学模式存在的不足，结合MOOC和SPOC教学模式的各自优势，将其应用到自动控制原理课程教学中，并在教学过程中进行探索，以期为其他类似课程的相关教学提供一定的借鉴指导．

线上教学主要包括MOOC 视频和在线作业及测试，在线答疑及讨论等；线下教学结合“基于问题学习”的教学法，包括课堂讲解，问题分析及讨论，问题总结及点评，课堂练习及测试等环节．

1 课前学生线上自学加互动

在中国大学MOOC网上教学平台中，创建学习专业班级，结合自动控制原理MOOC资源，针对课程重要知识点录制SPOC视频，根据教学大纲整理相关学习资料和学习任务，并在课程学习前发布送给学生．学生根据教师发布的学习任务进入平台在线上利用碎片化时间进行反复学习，观看视频、下载学习资源，记录相关学习笔记，完成教师在SPOC中布置的课前测试．在做完课前测试点击提交操作后，平台会自动批改并显示正确答案，学生能及时得知习题完成情况（见图 1），并在此基础上汇总自己遇到的一些难点需要解决的问题，使课前学习更加充分．

图1 学生章节习题测试界面

教师在课程管理后台可以实时监测学生们的平均学习进度，每个学生及整体的学习情况及完成线上测验情况等（见图 2）．另外还可以监测学生留言以及和教师互动情况．

图2 学生整体学习情况

教师通过查看学生整体完成视频和测试的情况，能够及时掌握课前整体预习状况．另外，通过点击平台的每章节测试进度条功能（见图3），教师从每个学生具体得分可判断与掌握每个学生课前对于学习内容的学习及理解程度，为课中的线下学习设计提供可靠的依据．

图3 学生课前章节测试得分情况

2 课中以翻转课堂为主教师为辅的线下学习

在课堂上把完全以教师教为主导的教学模式转换为以学生为主体、教师为辅助的教学模式．线下学习中将学生进行分组，以小组形式进行分组讨论，总结线上学习知识点及遇到的共性难点问题，其他小组学生可以点评或提出相关问题的解决方案．最后教师给予协助分析，并将重要知识点及学生掌握较差的内容进行课堂讲解，如自动控制原理中微分方程求解，传递函数求取，控制系统的时域分析等．同时为了进一步提升学生对知识点的理解能力，针对某些知识点，配合MATLAB软件中SIMULINK模块进行仿真实验[8]．搭建的简单一阶惯性环节并在单位阶跃输入下仿真输出（见图4），给学生更加直观的展示，可使学生深入理解惯性环节基本含义及其它难以理解的知识点，同时可为线上自学打下更好的基础，以提高学生自学效率．

另外，在线下教学过程中，还可通过配合使用关联线上课程的慕课堂进行点名、练习、讨论等（见图5），帮助提升课堂教学效率与效果．这样不仅可以促进学生的交流互动，同时可以提高学习的积极性和主动性．

图4 单位阶跃输入的一阶惯性环节输出

图5 学生课堂活动统计情况

3 课后以测试反馈形式巩固知识点形成闭环

课后所学知识巩固也可以通过结合线上平台完成，教师通过预留课后作业检验课堂学习情况．学生线下作答，将答案传至SPOC平台（见图6），方便教师批改和学生互评．通过作业批改，把相关问题在线上反馈给学生，学生可以登陆平台有针对性地修改．经过如此反馈操作，不仅使学生学习更加深入扎实，同时使教师能够更加深入了解每个学生存在的不足以及整个班级的学习水平，方便教师进行教学反思，以更好地调整教学环节，最终形成良好的教学闭环控制．

图6 课后作业答案上传SPOC平台界面

4 结语

目前，大学课堂教学正向信息化和智慧化的方向发展，MOOC + SPOC作为一种现代教育模式，秉持以学生为中心的理念，将MOOC 和SPOC两者优势相结合[9]．因此，针对传统自动控制原理教学过程中遇到的困难，进行了基于MOOC + SPOC的自动控制原理课程混合式教学模式探索与实践，为传统教学提供了新的授课方式，让“知识传授”与“能力培养”并驾齐驱，使学生充分体验自主学习过程的乐趣，达到很好的教学效果．

虽然自动控制原理课程在基于MOOC + SPOC混合式教学模式中可以达到较好的效果，但在实践中依然存在一些问题需要逐渐改进和完善．如在SPOC平台的在线学习阶段，绝大多数学生能按时间节点要求完成观看视频、章节测试等任务．但教师依然不能忽视学生在线学习中的“惰性”，因为简单地完成在线学习任务并不能说明学生真正从情感上深度投入学习，而实质性的学习投入才是提高学习质量的关键．部分学生的学习动机可能并非单一的知识导向动机，而是为了完成任务观看视频等，存在敷衍及应付心理，会在一定程度上影响学生学习效果．

因此，自动控制原理采用MOOC + SPOC混合教学模式时，对教师提出了更高的要求，不仅需要精心设计课堂教学活动，应对枯燥抽象的理论知识，还需要对线上资源进行反复推敲，设计更具有吸引力的教学路径和学习资源．这样才能使网络平台真正成为提升教学效果的工具，达到线上线下的优势互补，更好地提升教学效果的目的．

[1] 胡寿松．自动控制原理[M]．４版．北京：科学出版社，2001

[2] 刘艳．基于SPOC的自动控制原理混合教学模式的探索与实践[J]．河南教育学院学报：自然科学版，2018（2）：53-55

[3] 高瑞．自动控制原理实验教学改革探索[J]．科技风，2019（14）：46-47

[4] 苏云，杨璞开．基于 MOOC、SPOC、CDIO教育模式的市场营销专业课程改革研究[J]．高等理科教育，2019（2）：113-119

[5] 苏小红，赵玲玲，叶麟，等．基于MOOC + SPOC 的混合式教学的探索与实践[J]．中国大学教学，2015（7）：60-65

[6] 罗桂琼．基于SPOC的翻转课堂教学设计模式在高职教育的应用研究[J]．电脑知识与技术，2017（20）：101-102

[7] 金爽．基于SPOC 的线上线下混合式教学应用的初探——以精读课程为例[J]．文教资料，2019，62（9）：203-204

[8] 黄忠霖．控制系统MATLAB计算及仿真[M]．北京：国防工业出版社，2001：89-93

[9] 夏秀芳，钟强，孔保华．基于“MOOC + SPOC”模式的肉品科学与技术课程教学设计[J]．林区教学，2020（3）：25-26

Mixed teaching mode based on MOOC+SPOC for automatic control principle

LIU Tan，YUAN Qingyun，WU Xiuhua，ZOU Qiuying，WANG Yonggang，ZHANG Nannan

（School of Information and Electrical Engineering，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China）

Automatic control principle is very important as the core course of electrical engineering and automation major in universities．Due to its strong theoretical nature，many concepts，abstraction and complicated formulas，the traditional teacher-centered and classroom theory-based teaching mode makes students easily feel abstract and boring，leading to problems such as students′low interest in learning，low enthusiasm and lack of initiative，which will greatly restrict the learning effect of students．According to the current teaching situation of the course and the actual teaching needs，a mixed teaching mode for the automatic control principle course is explored combining MOOC+SPOC mode with the teaching of automatic control principle course．This mixed teaching mode can enable students better understand and master relevant theoretical knowledge so as to improve the teaching effect．

automatic control principle；MOOC+SPOC mode；online and offline teaching

TP273∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.015

1007-9831（2020）09-0059-04

2020-04-18

中国博士后科学基金项目（2018M631820）

刘潭（1985-）, 男,辽宁开原人，讲师, 博士, 从事电气工程及其自动化研究．E-mail：liutan0822@syau.edu.cn

袁青云（1986-），女，河南周口人，讲师, 博士, 从事电气工程及其自动化研究．E-mail：yay8_29@126.com