劉瓔瑛 騰秀梅 屈鵬程 丁永前 吳金桂

摘? 要 利用學(xué)習(xí)通平臺構(gòu)建移動網(wǎng)絡(luò)在線課程，試圖改變控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助課程課時少、教學(xué)模式陳舊等不足，為學(xué)生構(gòu)造一個便捷式學(xué)習(xí)環(huán)境。通過一學(xué)期的實踐表明，在線課程可以提高課程的教學(xué)質(zhì)量和效率，并且能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞 學(xué)習(xí)通;MOOC;SPOC;在線課程;控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計;移動學(xué)習(xí);混合式教學(xué)

中圖分類號：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）21-0032-04

1 引言

近幾年來，MOOC、SPOC等新型在線開放課程和學(xué)習(xí)平臺迅速興起，拓展了教學(xué)時空，增強(qiáng)了教學(xué)吸引力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，促進(jìn)了信息技術(shù)和教育教學(xué)的深度融合，擴(kuò)大了優(yōu)質(zhì)教育資源受益面，給高等學(xué)校教育教學(xué)改革發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1-2]，也引發(fā)了教學(xué)內(nèi)容、方法、模式和管理體制機(jī)制的變革。

2 MOOC與SPOC的發(fā)展特點

MOOC（慕課）自2008年出現(xiàn)以來，受到教育界的廣泛關(guān)注，各種課程的MOOC層出不窮。因為具有“大規(guī)?！薄伴_放”“在線課程”等特點，MOOC訪問量巨大，在課程設(shè)計、開放平臺和增值服務(wù)等方面取得很大進(jìn)展。但從實踐層面來看，MOOC還面臨制作成本、商業(yè)模式、教與學(xué)方式、浸潤式學(xué)習(xí)體驗、高輟學(xué)率和學(xué)習(xí)管理等各方面的挑戰(zhàn)[3-5]。雖然MOOC具有傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，但它不能抹殺面對面課堂教學(xué)的獨特價值。只有將MOOC學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，相互補(bǔ)充、互相促進(jìn)，MOOC才能獲得更為長久的生命力。

SPOC（Small Private Online Course）概念的提出是在2013年，由加州大學(xué)伯克利分校MOOC Lab的課程主任Armando Fox[6]（阿曼多·福克斯）教授首次提出。SPOC課程只對“小規(guī)?！睗M足準(zhǔn)入條件的申請者完全開放課程（而對旁聽者僅限于部分開放），故具有一定的私密性。SPOC課程學(xué)生人數(shù)一般在數(shù)十人到數(shù)百人之間，主要面向在校學(xué)生。SPOC將優(yōu)質(zhì)MOOCs資源與課堂面對面教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，借以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、變革教學(xué)結(jié)構(gòu)、提高教學(xué)質(zhì)量。沒有MOOC這么大的規(guī)模，SPOC可以充分發(fā)揮教師引導(dǎo)、督學(xué)的作用，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)參與度、互動性及完課率。因此，SPOC就等于MOOC+課堂教學(xué)[7]。

SPOC更適合于高校針對在校學(xué)生開展在線課程建設(shè)。無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，移動設(shè)備及移動技術(shù)的快速普及，校園圖書館和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的免費(fèi)使用，這些都為SPOC的課程建設(shè)提供了良好的外部環(huán)境。高校學(xué)生幾乎都擁有智能手機(jī)、平板電腦這些可以實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)的設(shè)備，也掌握熟練的操作能力，具備很強(qiáng)的自學(xué)能力，這些都為基于SPOC的課程建設(shè)提供了很大的發(fā)展前景[8-9]。

3 控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計課程現(xiàn)狀

控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計課程是高等學(xué)校工科類本科生高年級專業(yè)選修課，課程內(nèi)容主要包含計算機(jī)輔助設(shè)計概述、MATLAB語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、控制系統(tǒng)模型與轉(zhuǎn)換、線性控制系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計和Simulink系統(tǒng)仿真及應(yīng)用等，是一門實踐性很強(qiáng)的課程。課程內(nèi)容涉及自動控制類學(xué)科，幫助學(xué)生在控制類學(xué)科理論基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)輔助設(shè)計和仿真進(jìn)行理解和學(xué)習(xí)。目前，課程教學(xué)還是以教師講授和演示為主，教師講授完知識要點和操作要點以后，讓學(xué)生通過上機(jī)操作根據(jù)布置的實驗任務(wù)進(jìn)行練習(xí)，并在旁邊輔助指導(dǎo)。這種教學(xué)方式存在以下幾個主要問題。

1）教師在講臺上演示，學(xué)生在下面觀看或在機(jī)房跟著操作，這種方式效率不高。同時，部分學(xué)生注意力不集中，會跟不上教師的進(jìn)度。

2）教師在課堂上的操作演示以講解為主，容易忽視學(xué)生的接受能力，只能照顧中間部分學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，接受能力強(qiáng)的感覺進(jìn)度太慢，接受能力弱的感覺講得太快。

3）在教師講解過程中，有學(xué)生會因為進(jìn)度不匹配或內(nèi)容枯燥等原因而不愿意聽課，自己在下面玩游戲或看手機(jī)，教師沒有足夠時間和精力在課堂上監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)。

這些問題的解決可以通過基于在線課程的混合式教學(xué)模式改革得以實現(xiàn)。通過移動在線課程建設(shè)，把知識點模塊化、視頻化、網(wǎng)絡(luò)化，采用線上和課堂混合式教學(xué)方式，讓學(xué)生可以反復(fù)、自主在線學(xué)習(xí)，讓教師有更多的時間對學(xué)習(xí)進(jìn)行個性化輔導(dǎo)[10-12]。

控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計課程在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)是針對自動化大三學(xué)生開設(shè)的專業(yè)選修課，是自動控制原理的一門輔助課程，目前選課人數(shù)在100多人。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)校園的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)已經(jīng)非常完善，無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了校園內(nèi)無死角覆蓋，學(xué)生可以通過手機(jī)、電腦隨時隨地上網(wǎng);學(xué)校圖書館為學(xué)生提供免費(fèi)的圖書資源，超星圖書的電子書籍也可以免費(fèi)下載;學(xué)校機(jī)房已經(jīng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控，學(xué)生借助校園實驗管理系統(tǒng)里可以自主預(yù)約上機(jī)。這些軟、硬件條件都為教師進(jìn)行移動網(wǎng)絡(luò)在線課程建設(shè)提供了有力保障。

4 基于學(xué)習(xí)通的課程平臺建設(shè)與實踐

控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計課程資源建設(shè)? 學(xué)習(xí)通是超星公司的在線課程建設(shè)平臺，可以借助超星圖書館強(qiáng)大的資源為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容。其功能模塊如圖1所示。

在學(xué)習(xí)通平臺，可以在“目錄”下進(jìn)行章節(jié)的創(chuàng)建，將課程內(nèi)容在章節(jié)內(nèi)細(xì)化成一個個知識點;針對知識點可以插入自己錄制的視頻，視頻時長比較短，便于學(xué)生自學(xué)，如圖2所示。還可以在章節(jié)里插入任務(wù)點，設(shè)置時效，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成，如圖3所示。本課程根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)時安排，共創(chuàng)建七個章節(jié)，每章根據(jù)知識點以二級或三級小標(biāo)題進(jìn)行創(chuàng)建。

在“資料”模塊里進(jìn)行教學(xué)大綱、教案、PPT等資料的上傳，還可以在超星圖書館檢索相關(guān)教輔資料（書籍、論文等）進(jìn)行上傳。學(xué)生可以隨時隨地通過這個平臺進(jìn)入課程，進(jìn)行在線閱覽或下載這些資料。資料可以在電腦端上傳，手機(jī)端查看，見圖4、圖5。

“統(tǒng)計”模塊里面可以進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的統(tǒng)計，對學(xué)生訪問量、任務(wù)完成情況、作業(yè)測試情況和成績等進(jìn)行統(tǒng)計。

“通知”和“討論”模塊可以更好地和學(xué)生互動，尤其是內(nèi)向、不愿意與教師面對面交流的學(xué)生，可以讓教師更便捷、高效地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對落后的學(xué)生進(jìn)行個別輔導(dǎo)和督促。如本課程通知列表，每個通知都有閱讀人數(shù)統(tǒng)計，教師在通知里可以把沒有閱讀的學(xué)生名單顯示出來，還可以將表格導(dǎo)出，便于后面的督學(xué)。

控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計課程教學(xué)設(shè)計與實施

1）教學(xué)目標(biāo)。本課程的知識目標(biāo)分兩塊：MATLAB語言程序設(shè)計的基本思想、方法和概念;控制理論基礎(chǔ)知識。能力目標(biāo)：能夠綜合應(yīng)用MATLAB進(jìn)行設(shè)計、分析、仿真控制系統(tǒng)的實際問題，能結(jié)合項目需要，利用MATLAB語言實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際及分析問題、解決問題的能力。

2）教學(xué)方法。采用課堂教學(xué)與線上自學(xué)混合教學(xué)法：有了在線課程資源，通過課前的預(yù)習(xí)任務(wù)，教師更好地了解學(xué)生的薄弱點，課堂教學(xué)以討論或答疑的形式，不妨礙學(xué)生獨立思考，又有效地組織好教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生主動探究，啟發(fā)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價。課后根據(jù)學(xué)生的接受程度，在學(xué)習(xí)通課程里進(jìn)行知識拓展，學(xué)生進(jìn)入在線課程查閱教師準(zhǔn)備好的資料，并且完成相應(yīng)的測試題。教師通過課程平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)督、評價，完成作業(yè)在線批閱，解答學(xué)生疑惑。課程實踐性強(qiáng)，在實際教學(xué)中上機(jī)操作占一半學(xué)時。

上機(jī)實驗內(nèi)容分驗證型、設(shè)計型和創(chuàng)新型三種，每次上機(jī)實驗前在平臺發(fā)布實驗預(yù)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生在有限學(xué)時內(nèi)高效地運(yùn)用MATLAB知識去仿真控制系統(tǒng)模型。在平臺中進(jìn)行創(chuàng)新型實驗項目創(chuàng)設(shè)，實驗題目通過篩選合適的科研項目和生產(chǎn)實際項目來確定，學(xué)生自由組合，采用小組合作或協(xié)作探索式學(xué)習(xí)，在平臺的討論區(qū)進(jìn)行創(chuàng)新型實驗的學(xué)習(xí)交流，最大限度激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮主體作用。

3）課程考核。課程考核最終成績由平時成績（占40%）+期末成績（占60%）構(gòu)成?；趯W(xué)習(xí)通的學(xué)生成績計入平時成績，本課程的平時成績由七次簽到、八次實驗和兩次隨堂測試構(gòu)成。課堂考勤、實驗預(yù)習(xí)、報告提交、隨堂測試等都是通過學(xué)習(xí)通平臺，數(shù)據(jù)后臺以表格形式導(dǎo)出，方便教師統(tǒng)計管理。評價方式不再局限教師對學(xué)生的評價，借助平臺實現(xiàn)學(xué)生自我評價和學(xué)生間相互評價。

4）教學(xué)效果。通過兩幅統(tǒng)計圖來說明教學(xué)效果，這兩幅統(tǒng)計圖分別是11月份和12月份學(xué)生的學(xué)習(xí)頁面訪問次數(shù)曲線圖，由學(xué)習(xí)通“統(tǒng)計”功能模塊導(dǎo)出。

本門課程是后半學(xué)期集中授課，從10月30日第一次授課開始，每周兩次開課。自11月3日第二次授課結(jié)束，在線課程的訪問量開始急速上升;11月份每周的訪問次數(shù)除了第一次高峰以后，基本都在500～700次之間，選課人數(shù)114人，平均每人每周4～6次。

12月份，學(xué)生養(yǎng)成利用在線課程進(jìn)行學(xué)習(xí)的習(xí)慣，隨著任務(wù)次數(shù)和作業(yè)次數(shù)增加，訪問量出現(xiàn)穩(wěn)定性、周期性的變化。每周學(xué)生的訪問次數(shù)都在800次左右，平均每人每周7～8次。學(xué)生訪問次數(shù)增加，說明學(xué)習(xí)課程的時間增加，不管是在任務(wù)驅(qū)動下，還是個人興趣下進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)投入的時間增加了。課前課后的在線學(xué)習(xí)提高了課堂效率，使學(xué)生學(xué)習(xí)主動性增強(qiáng)，課堂互動效果更好。

5 總結(jié)與反思

在線課程的建設(shè)需要幾個學(xué)期的實踐和完善，本門課程剛剛開始建課，目前教師和學(xué)生可以通過手機(jī)端和電腦端進(jìn)入課程。通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐，學(xué)生的反映普遍很好，對本課程的教學(xué)評價也很高，但混合式教學(xué)實踐中還存在一些問題和困難。

1）校園網(wǎng)絡(luò)和移動資費(fèi)的限制對學(xué)生利用手機(jī)平臺進(jìn)行在線學(xué)習(xí)具有一定影響，尤其對家庭困難的學(xué)生;授課人數(shù)眾多時，利用平臺進(jìn)行課堂考勤、測試、點名提問等操作會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁堵，實時性不好。

2）課程的基本框架已經(jīng)搭建好，但很多細(xì)節(jié)，如視頻的處理、題庫的建設(shè)、討論題目的設(shè)定和課程的發(fā)布等，都要按照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范去一遍遍打磨，目前有些還需要進(jìn)一步完善。

3）學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)能力差異較大，部分學(xué)生完成課前課后的學(xué)習(xí)任務(wù)仍有困難，如何體現(xiàn)任務(wù)和作業(yè)的差異化，使不同程度的學(xué)生都能保持穩(wěn)定的學(xué)習(xí)興趣，是今后研究的重點。

4）移動課程平臺的功能很強(qiáng)大，教師還需要學(xué)習(xí)專業(yè)知識以外的新技能，與不同院校的同事多學(xué)習(xí)、交流，去挖掘更多的功能，才能更好地翻轉(zhuǎn)課堂。

相信隨著移動學(xué)習(xí)平臺功能的不斷提升，混合式教學(xué)模式的不斷實踐，教師間經(jīng)驗的不斷交流，以上問題都會得到解決。

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作者：劉瓔瑛，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，副教授，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品無損檢測;騰秀梅、吳金桂，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院;

屈鵬程，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，研究方向為圖像處理及模式識別;丁永前，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，副教授，研究方向為農(nóng)業(yè)信息化與自動化（210031）。