慕課下機械控制工程課程改革分析

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摘要：慕課是基于互聯網的大規模線上互動虛擬教學方式，而“機械控制工程基礎”是一門重要專業基礎課。文章分析了慕課的發展及特點，簡述了“機械控制工程基礎”課程的特點及存在的問題，闡述了基于慕課的“機械控制工程基礎”課程教學設計和具體實施方案。

關鍵詞：慕課；互聯網；機械控制工程基礎；教學改革

0引言

近年來，伴隨著互聯網環境下新一代大學生的成長，傳統高等教育的授課模式已經不能引起新時代大學生的學習興趣。而以互聯網為載體的慕課教學模式，可提高學生的學習興趣和教學效率。“機械控制工程基礎”是機械工程專業重要的專業基礎課，是機械、控制和信息領域的交叉學科［1］，其理論性強，涉及大量數理知識，并且比較抽象，具有一定的深度和難度，往往使得學生學習興趣較差，學習的主動性不強。應用互聯網載體創建一個“機械控制工程基礎”慕課教學平臺，使學生不再局限于傳統的課堂，在可以使用互聯網的任何地點和時間，借助任何通信手段參與到虛擬課堂的教學活動中來，以此來提高學生的學習興趣和教師的教學質量。

1慕課的發展及特點

慕課（MassiveOpenOnlineCourse，MOOCs）意為“大規模在線開放課程”，由戴夫•科米爾與布賴恩•亞歷山大［2］聯合提出，慕課首先在美國崛起，《紐約時報》發文將2012年稱為慕課元年。美國先后出現了Coursera，Udacity，edX等線上課程慕課平臺，歐盟推出了“教育平臺”（OpenupEd），法國政府推出了“法國數學大全”（FranceUniversityNumerique），印度有“卡特教育”（EduKart），日本則有“學校”（School），2013年，清華大學推出“學堂在線”，是中國本土的首個慕課網站，也是全球首個中文版慕課平臺［3］。慕課是一種教師和學習者通過教與學聯系起來的大規模線上虛擬教學方式，不受時間和空間限制。具體來說其特點可以概括如下。

1.1規模大

學生可能來自世界各地，同時數量也不受限制［4］，可以為許多在職和全日制學生提供學習的機會，使教育資源擴大化。

1.2教學模式為互動教學

與線上學習相匹配的是論壇或者學習交流社區，老師和同學們可以在其中自由地交流關于學習的問題。

1.3授課形式多樣，成本低廉

學習方式除了視頻學習外，老師會提供相應的動畫和測試等，提高學生的學習興趣。只要擁有電腦和網絡，學習者就可通過注冊進行學習。慕課由于其特點及優勢，在某些課程教學方面已經有了相關的應用［5］，能對“機械控制工程基礎”的教學改革發展有所幫助。

2“機械控制工程基礎”課程的特點及存在的問題

“機械控制工程基礎”是機械工程專業一門專業基礎課，是適應機電一體化的技術需要，針對機械對象的控制，基于經典控制理論形成的課程。該課程主要突出講解控制系統的基本組成及其概念、系統的數學模型、系統時域和頻域分析方法、系統的穩定性及其誤差分析、控制系統的綜合與校正。目前該課程的教學模式還是傳統的老師課堂講授為主、課下作業與實驗為輔，是一種有限互動式教學模式。而且作為一門專業基礎課，學校通常會安排以大班制教學進行，導致學生與教師之間的交流減少，學生對課程的反饋不足；另外實驗也多為集成式模塊實驗，學生只是在模塊實驗平臺上接線，無法掌握實驗本質，達不到實驗的目的。再者，該課程是一門基于數學的專業基礎課，涉及有關高等數學與復變函數等多方面的數理知識，在有限的課時內要求機械工程專業學生掌握機械系統數學模型建立、其時域和頻域分析方法、穩定性分析等相關重點與難點是十分困難的。這往往使得學生在學習的過程中，感到難學、乏味，對所學內容難以消化、吸收和鞏固，尤其對一些難點、重點內容，要掌握好就更不容易。無疑，這樣最終使得一部分學生學習的主動性變差，產生厭學情緒，從而影響到該課程的教學質量，這樣會導致學生整體機械知識體系鏈出現斷鏈，制約其整個知識結構的和諧建立［6］。

3基于慕課的“機械控制工程基礎”課程教學設計

針對“機械控制工程基礎”課程的特點，慕課課程從內容上可分為兩部分，如圖1所示：線上內容和線下交流［7］。線上內容由教師負責準備制作的部分和學習者參與構建的部分組成的。而線下交流比較常見的形式有3種：面對面線下答疑，只能面向學校附近的少數學習者，不可能覆蓋到所有學習者；學習社區是由某些網站牽頭組成的，或者由學習者自主成立的，是學習者們互幫互助的場所，也是慕課課程傳播口碑的重要途徑；翻轉課堂是指學生在看完視頻、完成小題之后，到教室參加教師主導的討論課，也算線下內容。慕課內容建立的關鍵在于教師對“機械控制工程基礎”課程教學體系的熟練掌握，對整個教學環節非常熟悉，以及對相關網絡化新技術的熟練開發等。

3.1通過慕課建立課程知識群

針對“機械控制工程基礎”課程的特點，建立相應的上下游課程聯動慕課教學知識群。“機械控制工程基礎”課程向上涉及“高等數學”“積分變換及復變函數”“大學物理”“工程力學”等基礎課程，向下涉及“機械設計”“電力拖動”“機械工程測試”“機電一體化”“畢業設計”等專業課程。根據“機械控制工程基礎”課程知識體系，將總體知識分為控制理論的基本概念、系統數學建模、時間響應分析、頻率特性分析、系統穩定性分析及系統性能校正五大知識群［8］，并且合并上下游課程涉及的知識內容，然后再依次細化成相應的教學知識點，詳細講解。此基于慕課教學知識群建立的關鍵在于教師對“機械控制工程基礎”課程系統的整體掌握，對機械控制工程涉及的課程內容的重點和難點都有非常清楚的認知，以此非常突出地建立基于慕課的教學知識群。

3.2通過慕課建立以“學”為本的教學模式

慕課反映的是以“學”為本的教學價值取向，進而調動了學生學習的積極性。倡導學生探究式學習，教師要在教學中創設一種類似于開辟學術研究的情境和氛圍。通過學生自主、獨立地發現問題，獲得知識、技能，特別是探索精神和創新能力的提高。在慕課中，“機械控制工程基礎”課程被分割成若干相聯系的知識點，慕課視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的“微課程”，在其中嵌入隨堂測試，滿足學生隨時隨地的學習需求。通過慕課平臺的論壇、交流社區等途徑，學習者就自身存在的關于知識的盲點和教師進行探討，同時也可以向教師反映教師在教授過程中存在的不足，達到師生共同進步的目的。

3.3通過慕課增加與課程相關的創新項目

教師從日常生活、生產實踐中挖掘出與課程章節相關的創新項目，例如針對“機械控制工程基礎”課程的特點，基于慕課平臺，為提升學生創新性和獨立學習能力，建立基于MATLAB創新項目設置等。將它們到“機械控制工程基礎”課程的慕課平臺，學生可以根據自身的學習情況和興趣愛好進行選題，與教師進行網絡交流。教師對項目進行從始到終的全程指導，并不斷進行項目進度跟蹤：從項目開始到結束，教師可以查看學生提交到慕課平臺的項目進度、數學模型、其相關性能分析及系統校正各個環節的材料。教師進行項目設置環節的關鍵在于要選取大量的相應知識水平的機械控制工程實際例子，適當超前于本科生水平，以此來提升學生自我學習能力，并且教師應投入相應的精力進行全程指導。

3.4通過慕課進行互動式課程教學評價

學習成績是學習者關心的問題，也是引導學習者們不斷努力學習的動力。慕課由于是網絡平臺，虛擬不可見，對于教學效果評價則與以往有所不同。因此，在慕課教學效果評價過程中，應倡導開放的評價原則，采用線上學習評價系統，如隨堂測驗、考試等。慕課平臺可以將過程性評價與終結性評價相結合。通過慕課平臺，對學生學習的全過程進行跟蹤與評價，評價內容包括網絡學習任務、創新項目設計、分階段考試、課堂練習等環節，通過過程性評價引導學生自主學習，最終在期末階段對學生的學習狀況進行終結性評價。由于慕課平臺能將過程性評價與終結性評價相結合，進行全程的互動式課程教學評價，使“機械控制工程基礎”課程的成績評定更加合理。

4基于慕課的“機械控制工程基礎”課程教學實施

針對“機械控制工程基礎”課程的特點，慕課的具體教學實施如下［9］。

4.1微課程的建立

將“機械控制工程基礎”課程分割成若干相聯系的知識點，將每個知識點錄制成10分鐘左右的微視頻，將微視頻放在慕課平臺上。4.2微視頻對應練習題慕課平臺一個很重要的環節就是學生學習完教師錄制微視頻后，必須完成相應的練習題，才能夠進行下一個階段的學習。

4.3教師與學生互動式教學，學生學習相應的視頻，并完成相應的練習

教師通過慕課平臺可以獲取每個學生的學習進展以及學習教學視頻的反饋情況，能夠及時進行互動式教學。

4.4創新設計項目設置及跟蹤

教師從日常生活、生產實踐中挖掘與課程章節相關的創新項目，到機械控制工程基礎課程的慕課平臺，教師和學生可通過慕課平臺互動完成創新項目的具體設計內容。教師可以查看學生提交到慕課平臺的項目進度、數學模型、其相關性能分析及系統校正各個環節的材料，對設計項目進行跟蹤。

4.5過程性評價與終結性評價相結合

通過慕課平臺，對學生學習的全過程進行跟蹤與評價，評價內容包括網絡學習任務、創新項目設計、分階段考試、課堂練習等環節，通過過程性評價引導學生自主學習，最終在期末階段對學生的學習狀況進行終結性評價，通過慕課平臺能夠將過程性評價與終結性評價相結合。

5結語

基于互聯網的慕課是一種新興的在線課程模式和創新平臺，具有傳統教學所不具備的優勢。而“機械控制工程基礎”是機械專業重要的一門專業基礎課，應用慕課嘗試對該課程進行教學改革探索適應了“互聯網+”的教學模式，有助于多元化的教學模式的發展，有助于提高學生的學習興趣。

參考文獻

［1］楊叔子，楊克沖.機械工程控制基礎［M］.武漢：華中科技大學出版社，2011.

［2］DAVEC，BRIANA.MassiveOpenOnlineCourses（MOOCs）：Disruptingteachingandlearningpracticesinhighereducation［J］.BritishJournalofEducationalTechnology，2015（3）：451-454.

［3］呂中華.“慕課”（MOOC）對高校教育的影響和啟示［J］.長春工業大學學報（高教研究版），2014（2）：25-26.

［4］任紅衛，劉美.慕課背景下的教學模式變革———以“電力系統分析”為例［J］.中國電力教育，2014（31）：40-41.

［5］張曉玲.微課、慕課在醫學影像技術教學中的應用［J］.中國醫藥導報，2014（36）：130-131.

［6］王芳.“機械控制工程基礎”課程教學改革探討［J］.西安航空技術高等專科學校學報，2008（5）：76-77.

［7］陳江.慕課的建設與實施策略［J］.北京廣播電視大學學報，2014（1）：33-42.

［8］鄭明軍，劉希太，王海花.《機械控制工程基礎》課程教學改革研究與實踐［J］.中國科技信息，2009（6）：257-258.

［9］楊小龍，何美麗.基于“MOOCs”（慕課）的機械原理課程教學改革［J］.現代企業教育，2015（2）：440.

作者:王海芳 褚天爭 王繼強 張恒 單位:東北大學秦皇島分校控制工程學院