结合自动化学院学生特点,为使学生能透彻的学习本校所选课程教材,课程组通过讨论决定,《现代控制理论》课程组教师共同完成课程视频,采用提前发布课程视频和在线答疑辅导相结合的授课方式,并鼓励学生课下充分利用线上“金课”(爱课程:1001959005,现代控制理论基础,西北工业大学,郭建国)自主学习。 1、课前教学准备工作 《现代控制理论》课程总共32课时,自主学习16课时。这学期由杜一君,汤玉东和李永进三位老师为自动化学院学生开设该门课程。1)录制:根据教材内容,三位老师分别负责部分章节教学视频录制,具体安排如下:第一章线性控制系统的状态空间描述和第二章线性控制系统的状态空间分析,这两部分教学内容由杜老师负责录制;第三章线性控制系统的能控性和能观性,这部分教学内容由汤老师负责录制;第五章状态反馈和状态观测器,这部分教学内容由李老师负责录制。2)建课:在学习通里建立《现代控制理论》课程,输入课程和教师基本信息,导入学生名单,按照教学任务分配各班级的主要负责教师(参见图8)。3)完善课程资源:上传教学视频、电子书、PPT讲义、试题的资料(参见图9)。
 图8 班级分配管理
 图9 《现代控制理论》学习通自建课部分信息 2、课程基本信息 (1)课程简介 《现代控制理论基础》课程是《自动控制原理》的后续课程,是高等学校面向自动化、机械工程、电气工程等专业本科生开设的一门专业基础课,是分析和设计自动控制系统性能的基本理论课程。 (2)课程目标和主要内容 通过本课程的教学,使学生掌握现代控制理论的基本内容,重在培养学生扎实的理论基础和控制系统的设计能力。本课程目标主要考虑如下两个方面:1)掌握如何根据系统物理机制建立状态空间表达式的具体方法,培养学生对电路、机械等实际控制系统的建模能力;掌握不同数学模型相互转换的方法,培养学生对数学模型求解和分析的能力。2)掌握如何运用状态空间方法对状态反馈器及状态观测器设计等复杂工程问题进行分析,确定设计目标,提出解决方案,初步具备用现代控制理论知识对系统进行分析和设计的能力。课程目标和主要内容如图10所示。
 图10 课程目标和主要内容 3、教学组织与方法 (1)本课程采用录制教学视频(登录学习通教学资源观看,图9所示)与QQ群课堂相结合的方式进行课堂教学。每节课具体安排如下:1)教师通过QQ群课堂对上节课所学内容进行复习和总结;2)根据学习通统计情况,有重点的在线讲解上节课发布的测试题,使同学对所学内容及时掌握(参见图11)。3)学生再学习观看本节课教学视频,如有不懂之处,可随时提问,QQ语音或文字解答(参见图12)。
 图11 每节课发布的测试题及回答情况
 图12 在线解答学生问题 (2)通过学习通发布每节思考题与测试题(参见图11),以及教学视频中布置课后习题。学生围绕本课程的讲授重点自主复习和预习,同时要求学生自主学习相关课程内容的MATLAB编程,提高学生的自学能力,使理论更适合于实际应用(参见图13,图14)。
 图13 同学作业和自主学习MATLAB编程验证
 图14 针对教学提出的“发散”讨论问题 (3)根据授课内容、学生实际情况,选择典型的实际控制系统,从实际案例出发,抽象出数学模型,分析研究其运动规律,让学生主动参加实践训练,通过对实际案例的学习与训练,让学生真正达到“做中学”(参见图15)。
 图15 从实际案例出发,抽象出数学模型 4、学习情况检查 通过学习通相关功能查看每位学生教学视频学习情况(参见图16),随堂练习测试情况(参见图11),讨论话题参与情况(参见图14)等,并及时督促学生完成相应任务,督促方式采用QQ群课堂点名形式和每周发布通知形式,提醒大家学习进度(参见图17)。
 图16 查看教学视频学习情况及未完成学生
 图17 发布每周学习内容及上周任务完成情况 5、教学反馈与改进 由于课题组成员在线教学经验不足,我们会随时向学生询问教学情况,并根据学生提出的意见及时调整教学方法。同时,授课过程中注意教学内容和思政教育的有机融合,通过启发互动、图文并茂、形象生动的引导学生对控制理论这门课程的认识和思考,通过逻辑严谨、设计合理的教学过程使学生潜移默化的掌握理论知识的同时,树立正确的价值观、人生观、世界观。
 图18 第一次上课学生反映的情况 根据第一次上课部分学生反映的情况(参见图18),由于在线教学经验不足,根据教学视频的时长开始布置测试和讨论题,忽略了同学们记笔记的时间以及学生之间理解能力的差异,使部分学生感觉设置回答时长不够等问题,及时调整教学方案,放宽测试和讨论时长,确保每个人都有充足的时间完成学习任务。 6、学生线上学习展示 图19是自动化174班蒋浩然同学在线学习《现代控制理论》的笔记展示。
 图19 学生学习笔记展示 |