“自動控制基礎”課程數字化資源建設與實踐

摘要： 本文從“自動控制基礎”課程數字化資源現狀與存在的問題出發，根據“自動控制基礎”課程特點，結合江蘇科技大學能源與動力工程、輪機工程、建筑環境與能源工程專業的偏船舶背景，基于課程內容優化和資源建設原則等方面提出了“自動控制基礎”課程數字化資源建設與實踐策略。

Abstract： Based on the present situation and existing problems of the digital resources of Automatic Control Basis， according to the characteristics of Automatic Control Basis， with the background of energy and power engineering， marine engineering， building environment and energy engineering in Jiangsu University of Science and Technology， based on the optimization of curriculum content and the principle of resource construction， this paper puts forward the construction and practice strategies of digital resources in the course of Automatic Control Basis.

關鍵詞： 自動控制基礎；數字化資源建設；高等工科學校

Key words： automatic control basis；digital resources construction；higher engineering school

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0202-02

0 引言

“自動控制基礎”是高校大機械類專業廣泛采用的一門重要的專業基礎課程，具有理論性強、系統性強、應用范圍廣等特點，是一門跨控制論與機械工程技術理論領域的邊沿學科[1]。為了更好的開展教學，在前期“自動控制基礎”課程教學改革基礎上[2]，對課程的相關教學資源進行整合，并積極推進課程的數字化資源建設。通過對“自動控制基礎”課程數字化資源的不斷豐富與完善，加強了課程內部各知識體系之間的有機融合，提升了課程教學效果。通過課程數字化資源的建設，便于教師開展全方位的教學活動，加強豐富、生動、優質教學資源的充分利用，激發學生的興趣和學習主動性，有利于學生開展個性化、自主性的研究型學習，對提高教學效果、保證教學質量，促進課程的發展起著積極的作用。

1 課程數字化資源的現狀及主要問題

“自動控制基礎”是江蘇科技大學具有船舶背景的能源與動力工程、輪機工程、建筑環境與能源工程專業的一門重要的專業課，在相對應專業的課程體系中占有重要的地位。課程內容的概念比較抽象，涉及數學背景知識也比較多，工程實踐性很強。所以學生不僅需要具備扎實的高等數學和電子電工技術等課程的基礎知識，而且還要有一定的計算機應用能力。課程內容主要包括控制系統數學模型，控制系統的傳遞函數，控制系統的時域分析，控制系統的頻率響應及頻率指標，控制系統的穩定性分析（Routh穩定判據、Nyquist穩定判據）及相對穩定性指標，控制系統的設計與校正，線性離散系統初步等。目前本課程的數字化資源除了前期開發的多媒體課件及虛擬實驗軟件外，還有通過購買獲得的相關教學資源，雖然這些數字化資源的量很豐富，但在實際使用中還是與教學存在較多的不匹配狀況，對課程的教學效果提升非常有限。相對來說高質量的課程數字化資源十分匱乏，已有資源的使用頻率也不高，課程數字化資源的應用水平還處在比較低級的階段。

2 課程數字化資源建設的具體原則

為保證課程資數字化資源建設的質量和有效提升教學效果，“自動控制基礎”課程數字化教學資源的建設應遵循系統性、實用性、發展性和創新性原則。主要來說，需要注意以下幾點：應以課程教學的具體情況和相關專業背景，以及師生的實際需求為出發點，系統地開展有助于教師進行線上和線下互動教學、學生開展自主學習、合作及探究學習的數字化資源建設；在課程數字化資源建設的籌劃階段，全面思考課程資源建設之目的、內容、結構層次、現有條件等因素，再結合教學實踐，得出系統的、整體的課程數字化資源建設規劃，所以課程數字化資源的建設也是一個持續發展的過程；在資源建設和實踐過程不斷地增加新內容，，加強互動性良好和高質量教學資源，同時對已有的數字化資源進行優化，提煉出更實用的課程資源，實現課程資源的不斷創新。

3 課程數字化資源建設的主要內容

結合“自動控制基礎”課程的重點與難點，在前期課程教學改革的基礎上，以課程大綱的章節相應的結構精心進行課件設計，在內容上做到有所取舍，以突出重要知識點。以深入講解基本原理為前提，選取具有典型性的例子，通過微課、網絡交互的方法對課程難點的詳細分析，加強學生對主要知識點的理解。主要內容為：

①全面修訂課程教學大綱，科學的選擇和組合課程內容，以學科發展和前期課程教學改革的成果充實教學內容。

②借助江蘇科技大學慕課系統網絡教學綜合平臺建設課程網站，以發布課程的教學大綱、授課計劃、數字化教材及微課庫，課程章節的主要知識點、典型題目求解方法，考試復習要求、虛擬實驗指導書，電子教案和多媒體課件等資源。

③建設典型實例庫，主要為結合專業應用背景的船舶柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統、船舶燃油粘度控制系統、船用輔鍋爐水位自動控制系統、船舶主機遙控系統和船舶火災監控系統自動控制等微課作品。

④完善虛擬實驗平臺，進行基于MATLAB 的過程控制仿真子系統的進一步建設，增加平臺的開放性。各個仿真模塊中，學生可以直接調用各個仿真模型進行參數設置，整個過程清晰明了，教學形象生動，既加深學生對基本理論的理解，又直觀了解到各種控制系統的構成及應用，從而能取得較好的教學效果。

⑤建立課程的試題庫，主要按照教學大綱對各個章節知識點的具體要求，編寫每個章節的試題庫，并根據教學內容的實際情況，確定需要重點掌握的知識點。

4 課程數字化資源建設中的創新點與注意點

在建設過程中注意構建數字化課程資源體系，將教師和學生，以及資源進行有機整合，形成了完整的體系。在整個體系中對課程資源的利用也形成了較完善的系統，從課程基本內容到關鍵知識點的展示都做了相應開發，能夠較好地完成專業培養方案中課程需要達到的目標[3]。另外課程的數字化資源形式多樣，包括電子版配套教材、教學課件、微課、虛擬實驗、相關微博等，元素眾多，并結合學生的興趣做出相應的調整，能夠更好地調動學生的學習動力和激情，使得學生從“要我學”到“我主動要學”，從而達到較好的教學和學習效果。

課程數字化資源建設需要注意的地方在于，不能對收集和自主開發的各種資源僅僅進行簡單的相加，而是在建設過程中要有意識的加入教學理念。同時課程數字化資源只是教師教學的一個手段，起到的應該是“錦上添花”的作用，數字化資源并不能直接替代課堂教學。所以在教學時，不能是資源“使用”教師，而是教師要運用適當的教學技巧和方式，將數字化資源潤入到教學中，二者有機結合，使得教學資源得到充分的優化利用。而且課堂教學也為數字化資源的建設提供了豐富的素材以及教學實踐，因此兩者是相輔相成的關系。

5 課程數字化資源庫的特點和實踐意義

數字化資源庫的特點如下：

①課程數字化資源庫是一個開放的體系平臺，內容詳實、概念清晰、形式多樣，覆蓋了“自動控制基礎”課程的所有知識點，有利于學生進行課程內容的學習與理解，提高學生的自主學習意識。

②提供了與課堂教學內容章節相對應的多媒體課件和部分微課，在詳細講解課程基本知識的基礎上，選取課程內容中的重點和難點，通過講解、課堂討論的方式對例題和應用實例的詳細分析，確保學生對主要知識點的理解和掌握。

③促使學生進一步認識和掌握MATLAB這一機械控制工程系統中應用廣泛的計算與仿真軟件，使得學生能更好地理解課程基本概念，提高學生的分析和設計能力。

④注重培養學生探尋課程知識實際應用的發展成果，通過數字化資源庫的不斷豐富與完善，培養學生進行自我探究學習能力，從而提高學生的分析問題和解決問題的能力。

通過將近一年的實踐，數字化課程資源的運用取得了較好的效果，目前已經積累了一批具有較高水平的課程資源；大部分教師和學生都做出了積極的評價，認為該課程數字化資源能有效地提高課程教學效果，激發學生的學習興趣。但同時也存在一些問題：部分學生還沒有使用課程資源的意識，資源平臺的利用率還需要提高；第二，資源建設還不夠全面，還需要在課程數字化資源的建設過程不斷加入新內容。

6 結語

本文結合“自動控制基礎”課程數字化資源建設，闡述了課程資源建設的基本思路和相關措施，所建設的數字化資源經過若干輪次的實踐應用，取得了較好的成效，不僅提高了課堂教學水平，同時也調動了學生的學習積極性，加深了學生對課程內容的理解和掌握，為后續學習及工作打下了良好的基礎。但課程資源還需要繼續豐富與完善，課堂教學與資源應用不斷融合，達到進一步提高課程教學效果，增強學生的自主學習、工程應用能力的培養目標。

參考文獻：

[1]王偉，申愛明.《控制工程基礎》課程教學改革研究與探索[J].安徽師范大學學報（自然科學版），2007（2）.

[2]徐華平，潘朝峰，劉炳霞.“自動控制基礎”課程教學改革探析[J].黑龍江教育（高教研究與評估版），2015（4）.

[3]李志勇，魏紅.高校精品課程數字化資源建設與推廣應用研究[J].電腦知識與技術，2010，6（2）.