夏百花 袁寶紅 吳海燕

摘? ?要：文章以“自動控制理論”為例，在分析安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院精品視頻公開課存在問題的基礎(chǔ)上，闡述了省級精品視頻公開課的授課內(nèi)容的選定和具體建設(shè)內(nèi)容以及在建設(shè)過程中引發(fā)的一些思考。

關(guān)鍵詞：視頻公開課;自動控制理論;精品視頻

隨著信息和計算機等技術(shù)的不斷發(fā)展、在線教育平臺應(yīng)用的不斷開發(fā)，傳統(tǒng)閉門教學(xué)模式受到極大的挑戰(zhàn)，課程建設(shè)是提高教學(xué)質(zhì)量和推動教學(xué)改革的重要手段[1]，課程建設(shè)的水平?jīng)Q定了人才培養(yǎng)質(zhì)量。精品視頻公開課是我國展示優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、塑造優(yōu)秀教師隊伍的有益舉措，對于提高教師素質(zhì)、促進知識共享等方面具有深遠影響。

關(guān)于精品視頻公開課在安徽三聯(lián)學(xué)院的建設(shè)過程中沒有先例可循，因此，課程的教學(xué)思路、教學(xué)組織方式、建設(shè)目標(biāo)、課程受眾與定位等方面基本上沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，項目組教師成員投入了大量的精力，在建設(shè)過程中也收獲很多。本文在總結(jié)“自動控制理論”精品視頻公開課的建設(shè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出有關(guān)后續(xù)課程建設(shè)的建議。

1? ? 精品視頻公開課存在的問題

1.1? 課程豐富程度不夠

目前，不少同學(xué)主要是將課程作為平時課程知識的補充，也有部分同學(xué)僅作為考試前的復(fù)習(xí)內(nèi)容，因而具有一定的專業(yè)要求。因此，精品課程公開課的課程類型需要足夠豐富，以滿足學(xué)生或自學(xué)者的需求。而目前為止，安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院的精品視頻公開課課程模式單一、課程類型不夠豐富，使得學(xué)生的選擇范圍較少，學(xué)習(xí)效果不理想。

1.2? 課程中的師生互動程度不足

在教學(xué)過程中，自然離不開學(xué)生與老師的互動，而安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院的精品視頻公開課僅是教師授課過程的錄制，缺乏教師和學(xué)生之間的互動。有研究顯示，82.93%的授課錄像中師生互動度不足，有的甚至沒有互動[2]。這使得學(xué)生看完視頻課程后，疑惑無法反饋，導(dǎo)致大學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感不足，難以進行持續(xù)的學(xué)習(xí)[3]。

1.3? 缺乏配套學(xué)習(xí)資源

對于日常教學(xué)活動而言，僅依賴課程講授是遠遠不夠的。要獲得良好的學(xué)習(xí)效果，相應(yīng)的學(xué)習(xí)配套資料必不可少。而目前安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院的精品視頻公開課僅以公開視頻為主，缺乏參考教材、相應(yīng)復(fù)習(xí)題、試題庫等配套的學(xué)習(xí)資源，因此，使得學(xué)生學(xué)習(xí)的連貫性和完整性降低，影響學(xué)習(xí)效果。

2? ? 授課內(nèi)容的選定

由于“自動控制理論”這門課程主要講授的是控制理論中的經(jīng)典控制部分，是后續(xù)現(xiàn)代控制理論和過程控制與自動化儀表等課程的基礎(chǔ)，因此，在公開課的建設(shè)過程中，不能照搬平時上課的內(nèi)容，應(yīng)該是精選經(jīng)典控制理論中一些具有代表性的內(nèi)容進行介紹分析。具體內(nèi)容安排如下。

第一講：線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述。

“自動控制理論”主要講解的是從3個不同的角度（時域、根軌跡法、頻域）分析控制系統(tǒng)的3大性能指標(biāo)（穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性和平穩(wěn)性），因此，要想分析具體的控制系統(tǒng)，必須知道其數(shù)學(xué)模型。本講主要是將給定一實際系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)描述成微分方程，后續(xù)工作就需由此微分方程轉(zhuǎn)化成傳遞函數(shù)進行分析。

第二講：傳遞函數(shù)的分類。

本講內(nèi)容主要分析傳遞函數(shù)按照輸入輸出之間的關(guān)系分成了3大類：開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù)。首先，分析3類傳遞函數(shù)的具體求解方法，然后，在此基礎(chǔ)上得出3種傳遞函數(shù)的簡便方法用以加深學(xué)生的記憶，為以后結(jié)構(gòu)圖的化簡打下基礎(chǔ)。

第三講：結(jié)構(gòu)圖的化簡。

結(jié)構(gòu)圖是控制系統(tǒng)的第3大類數(shù)學(xué)模型。在本講中，將會介紹關(guān)于結(jié)構(gòu)圖的化簡思路與方法，即如何求出給定系統(tǒng)的輸出量的拉式變換與輸入量的拉式變換之比，即閉環(huán)傳遞函數(shù)。

第四講：Mason公式。

Mason公式是化簡結(jié)構(gòu)圖的另一種方法，也可以說是求解結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)傳遞函數(shù)的“萬能公式”。在本講中，將會著重幫助學(xué)生理解并掌握Mason公式中各參數(shù)的意思及求解方法，并舉例說明該公式的適用范圍。

第五講：一階系統(tǒng)的時域分析法。

在本講中，將會通過介紹求一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，分析其時域響應(yīng)的兩大組成部分，并引出控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，為系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定打下基礎(chǔ)。

第六講：線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。

本講內(nèi)容首先是在前期一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時域分析基礎(chǔ)上說明線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件的基礎(chǔ)上，然后重點說明Routh判據(jù)的判別方法以及在判定系統(tǒng)穩(wěn)定性時出現(xiàn)的兩種特殊情況的原因及解決辦法。

第七講：根軌跡的基本概念。

本講主要是為了說明根軌跡的繪制條件僅需要相角條件即可，而非相角+幅值兩個條件，目的在于幫助學(xué)生理解其中原因，并牢記相角公式。

第八講：控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的繪制。

本講內(nèi)容是整個課程中較為復(fù)雜部分，主要介紹控制系統(tǒng)奈氏曲線的繪制步驟和方法，通過3道例題的講解，讓學(xué)生理解和掌握其繪制方法，為后續(xù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)和對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)的引入奠定基礎(chǔ)。

3? ? 精品視頻公開課的建設(shè)內(nèi)容

“自動控制理論”這門課程是安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院自動化類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要面向大學(xué)本科三年級學(xué)生開設(shè)，總共48學(xué)時，每學(xué)年聽課學(xué)生達到200人。因此，在公開課的建設(shè)過程中，需事先精心備課，師生均要按照詳細的上課內(nèi)容反復(fù)排練。在準(zhǔn)備過程中，必須注意以下3點：（1）PPT的制作要清晰、凝練，有條理且要具有強烈的視覺沖擊力。（2）授課教師的聲音要洪亮并富于感染力和親和力，且盡可能地避免口誤。（3）由于授課對象為在校大學(xué)生和社會公眾，教學(xué)內(nèi)容有所不同。

3.1? 增加錄制視頻的內(nèi)容

由于授課對象的不同和授課時間的限制，要像平時上課那樣詳細講解每個部分內(nèi)容是不可能的，需要對視頻公開課的材料進行重新整合。因此，本次公開課總共錄制的視頻包括現(xiàn)場教學(xué)視頻和微視頻兩大部分。其中，現(xiàn)場教學(xué)視頻共錄制了6個視頻，均采用的是“現(xiàn)場授課，師生面對面”的傳統(tǒng)上課方式。微視頻采用的是錄制一系列微小視頻片段，主要內(nèi)容分成每章課前預(yù)習(xí)和課后總結(jié)復(fù)習(xí)，供學(xué)習(xí)者預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和參考等。

3.2? 豐富課程相關(guān)教學(xué)資料

為了更好地讓學(xué)習(xí)者掌握本門課程，僅有一些視頻片段無法實現(xiàn)，所以在安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，項目主持人增加了本門課程的相關(guān)資料，比如上課所用PPT、各章復(fù)習(xí)題、習(xí)題庫、試題庫等，這些材料既可以更好地幫助學(xué)習(xí)者復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，又可以讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)視頻的同時，及時地查看相關(guān)內(nèi)容。

4? ? 幾點思考

經(jīng)過前期的準(zhǔn)備和拍攝過程，“自動控制理論”精品視頻公開課終于按計劃如期完成。由于時間倉促和經(jīng)驗不足等，本視頻課程仍然存在許多不足之處，值得今后彌補。

（1）課堂互動需要加強。為了保證在視頻錄制過程中獲得最佳效果，視頻錄制并未隨堂進行，而是選擇特定的時間在專門的視頻錄制教室中進行，結(jié)果聽課的學(xué)生或是已經(jīng)修完本門課程，或者是對該課程并不熟悉的新生，多數(shù)學(xué)生僅是按照老師的要求配合老師錄像，而對教師的講授內(nèi)容沒有興趣。因此，在以后視頻公開課的錄制過程中，最好能夠隨堂錄制，確保視頻的錄制效果。

（2）視頻制作效果需要提高。由于本門課程是安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院第一個省級視頻公開課，沒有前期經(jīng)驗可以借鑒，因此，整個視頻制作都是在探索過程中完成的，就視頻制作的技術(shù)來說，仍需要改進和提高。

（3）由于每講內(nèi)容時間有所限制，難以對相關(guān)具體內(nèi)容加以深入分析和探討，只能簡要介紹原理和方法，使學(xué)習(xí)者能知其然，卻無法知其所以然。因此，對于一些深入學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者來說，還是遠遠不夠的。

5? ? 結(jié)語

“自動控制理論”在教學(xué)過程中，要想形成“愿意聽、能聽懂、講得清、愿意學(xué)”的良好氛圍，不僅依賴于教師本身的教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)手段和方法，還應(yīng)該積極引進與時俱進的教學(xué)思想，如智慧移動課堂、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等，充分調(diào)動學(xué)生的上課積極性和主動性，讓學(xué)生在上課時真正愿意聽且能聽得懂，他們才愿意學(xué)。關(guān)于本課程在視頻錄制過程中存在的不足和缺點，在以后的工作中仍需改進。

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[3]王璇.慕課與我國精品視頻公開課的發(fā)展與完善[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