基于MOOC+SPOC的自動控制原理混合教學模式

劉潭，袁青云，吳秀華，鄒秋瀅，王永剛，張楠楠

基于MOOC+SPOC的自動控制原理混合教學模式

劉潭，袁青云，吳秀華，鄒秋瀅，王永剛，張楠楠

（沈陽農業大學 信息與電氣工程學院，遼寧 沈陽 110866）

自動控制原理是高校電氣工程及其自動化專業的核心課程，由于該課程具有理論性強、概念多、抽象、公式復雜等特點，完全采用傳統的以教師為中心、以課堂理論教學為主的教學模式使學生容易感到內容抽象、枯燥無趣，導致學生學習興趣不高、主動性欠缺，制約學生的學習效果．針對該課程的教學現狀，結合實際教學需求，將MOOC+SPOC模式與自動控制原理課程教學相結合，進行混合教學模式的探索，讓學生更好地理解和掌握相關的理論知識，達到提高教學效果的目的．

自動控制原理；MOOC+SPOC模式；線上線下教學

自動控制原理課程是自動化專業的核心課程，也是電氣類、電子信息類、計算機類、儀表類等專業的重要課程，同時也是廣大自動化等專業學生考研必考課程[1-2]．學好該課程不僅對工程技術有較強的指導作用，對培養學生辯證思維能力、綜合分析和解決問題的能力、建立理論聯系實際和團隊協作的科學觀點都具有重要的作用．但由于該課程的先修課程較多，抽象的數學計算和理論分析比重較大，完全采用傳統的以教師為中心、以課堂理論教學為主的教學模式會使學生缺乏學習的主動性，影響學習效果[3]．因此，在教學實踐中探索一種適合自動控制原理課程的混合教學模式．

隨著互聯網技術在教育行業的不斷發展，各種線上的教學模式逐漸出現，如微課、大型開放式網絡課程（Massive Open Online Courses，MOOC）、小規模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course）等，它們的出現，為教育教學改革做出了貢獻[4]．MOOC教學可將課程的知識點以微課的形式展現，并在指定網絡平臺對相關學者開放，目前國內許多高校相繼在中國MOOC網等在線公共平臺上推出了各具特色的線上教學資源，引起了極大的重視[5]．但MOOC也存在一些不足，如缺乏師生間實時的交流互動，無法對學生的學習效果及時評價和反饋等問題；而SPOC則是一種基于翻轉課堂形式的教學模式，在教學中結合了傳統課堂教學與在線教學的優點[6-7]．因此，為了解決自動控制原理傳統課堂教學模式存在的不足，結合MOOC和SPOC教學模式的各自優勢，將其應用到自動控制原理課程教學中，并在教學過程中進行探索，以期為其他類似課程的相關教學提供一定的借鑒指導．

線上教學主要包括MOOC 視頻和在線作業及測試，在線答疑及討論等；線下教學結合“基于問題學習”的教學法，包括課堂講解，問題分析及討論，問題總結及點評，課堂練習及測試等環節．

1 課前學生線上自學加互動

在中國大學MOOC網上教學平臺中，創建學習專業班級，結合自動控制原理MOOC資源，針對課程重要知識點錄制SPOC視頻，根據教學大綱整理相關學習資料和學習任務，并在課程學習前發布送給學生．學生根據教師發布的學習任務進入平臺在線上利用碎片化時間進行反復學習，觀看視頻、下載學習資源，記錄相關學習筆記，完成教師在SPOC中布置的課前測試．在做完課前測試點擊提交操作后，平臺會自動批改并顯示正確答案，學生能及時得知習題完成情況（見圖 1），并在此基礎上匯總自己遇到的一些難點需要解決的問題，使課前學習更加充分．

圖1 學生章節習題測試界面

教師在課程管理后臺可以實時監測學生們的平均學習進度，每個學生及整體的學習情況及完成線上測驗情況等（見圖 2）．另外還可以監測學生留言以及和教師互動情況．

圖2 學生整體學習情況

教師通過查看學生整體完成視頻和測試的情況，能夠及時掌握課前整體預習狀況．另外，通過點擊平臺的每章節測試進度條功能（見圖3），教師從每個學生具體得分可判斷與掌握每個學生課前對于學習內容的學習及理解程度，為課中的線下學習設計提供可靠的依據．

圖3 學生課前章節測試得分情況

2 課中以翻轉課堂為主教師為輔的線下學習

在課堂上把完全以教師教為主導的教學模式轉換為以學生為主體、教師為輔助的教學模式．線下學習中將學生進行分組，以小組形式進行分組討論，總結線上學習知識點及遇到的共性難點問題，其他小組學生可以點評或提出相關問題的解決方案．最后教師給予協助分析，并將重要知識點及學生掌握較差的內容進行課堂講解，如自動控制原理中微分方程求解，傳遞函數求取，控制系統的時域分析等．同時為了進一步提升學生對知識點的理解能力，針對某些知識點，配合MATLAB軟件中SIMULINK模塊進行仿真實驗[8]．搭建的簡單一階慣性環節并在單位階躍輸入下仿真輸出（見圖4），給學生更加直觀的展示，可使學生深入理解慣性環節基本含義及其它難以理解的知識點，同時可為線上自學打下更好的基礎，以提高學生自學效率．

另外，在線下教學過程中，還可通過配合使用關聯線上課程的慕課堂進行點名、練習、討論等（見圖5），幫助提升課堂教學效率與效果．這樣不僅可以促進學生的交流互動，同時可以提高學習的積極性和主動性．

圖4 單位階躍輸入的一階慣性環節輸出

圖5 學生課堂活動統計情況

3 課后以測試反饋形式鞏固知識點形成閉環

課后所學知識鞏固也可以通過結合線上平臺完成，教師通過預留課后作業檢驗課堂學習情況．學生線下作答，將答案傳至SPOC平臺（見圖6），方便教師批改和學生互評．通過作業批改，把相關問題在線上反饋給學生，學生可以登陸平臺有針對性地修改．經過如此反饋操作，不僅使學生學習更加深入扎實，同時使教師能夠更加深入了解每個學生存在的不足以及整個班級的學習水平，方便教師進行教學反思，以更好地調整教學環節，最終形成良好的教學閉環控制．

圖6 課后作業答案上傳SPOC平臺界面

4 結語

目前，大學課堂教學正向信息化和智慧化的方向發展，MOOC + SPOC作為一種現代教育模式，秉持以學生為中心的理念，將MOOC 和SPOC兩者優勢相結合[9]．因此，針對傳統自動控制原理教學過程中遇到的困難，進行了基于MOOC + SPOC的自動控制原理課程混合式教學模式探索與實踐，為傳統教學提供了新的授課方式，讓“知識傳授”與“能力培養”并駕齊驅，使學生充分體驗自主學習過程的樂趣，達到很好的教學效果．

雖然自動控制原理課程在基于MOOC + SPOC混合式教學模式中可以達到較好的效果，但在實踐中依然存在一些問題需要逐漸改進和完善．如在SPOC平臺的在線學習階段，絕大多數學生能按時間節點要求完成觀看視頻、章節測試等任務．但教師依然不能忽視學生在線學習中的“惰性”，因為簡單地完成在線學習任務并不能說明學生真正從情感上深度投入學習，而實質性的學習投入才是提高學習質量的關鍵．部分學生的學習動機可能并非單一的知識導向動機，而是為了完成任務觀看視頻等，存在敷衍及應付心理，會在一定程度上影響學生學習效果．

因此，自動控制原理采用MOOC + SPOC混合教學模式時，對教師提出了更高的要求，不僅需要精心設計課堂教學活動，應對枯燥抽象的理論知識，還需要對線上資源進行反復推敲，設計更具有吸引力的教學路徑和學習資源．這樣才能使網絡平臺真正成為提升教學效果的工具，達到線上線下的優勢互補，更好地提升教學效果的目的．

[1] 胡壽松．自動控制原理[M]．４版．北京：科學出版社，2001

[2] 劉艷．基于SPOC的自動控制原理混合教學模式的探索與實踐[J]．河南教育學院學報：自然科學版，2018（2）：53-55

[3] 高瑞．自動控制原理實驗教學改革探索[J]．科技風，2019（14）：46-47

[4] 蘇云，楊璞開．基于 MOOC、SPOC、CDIO教育模式的市場營銷專業課程改革研究[J]．高等理科教育，2019（2）：113-119

[5] 蘇小紅，趙玲玲，葉麟，等．基于MOOC + SPOC 的混合式教學的探索與實踐[J]．中國大學教學，2015（7）：60-65

[6] 羅桂瓊．基于SPOC的翻轉課堂教學設計模式在高職教育的應用研究[J]．電腦知識與技術，2017（20）：101-102

[7] 金爽．基于SPOC 的線上線下混合式教學應用的初探——以精讀課程為例[J]．文教資料，2019，62（9）：203-204

[8] 黃忠霖．控制系統MATLAB計算及仿真[M]．北京：國防工業出版社，2001：89-93

[9] 夏秀芳，鐘強，孔保華．基于“MOOC + SPOC”模式的肉品科學與技術課程教學設計[J]．林區教學，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

中國博士后科學基金項目（2018M631820）

劉潭（1985-）, 男,遼寧開原人，講師, 博士, 從事電氣工程及其自動化研究．E-mail：liutan0822@syau.edu.cn

袁青云（1986-），女，河南周口人，講師, 博士, 從事電氣工程及其自動化研究．E-mail：yay8_29@126.com