论文部分内容阅读
摘要：介绍了E-Learning在线学习的内涵与特点，针对传统的自动控制原理教学存在的不足之处，探讨了其对传统教学的促进作用，并以基于E-learning的自动控制原理学习平台为例，分析了E-Learning在线学习对学生的学习兴趣、学习模式以及学习观念等因素的影响，对E-Learning的在线学习模式进行了有益的探索与尝试。
关键词：E-learning；自动控制原理；教学实践
作者简介：谢志刚（1975-），男，湖北汉川人，军械工程学院光学与电子工程系，讲师；齐晓慧（1962-），女，北京人，军械工程学院光学与电子工程系，教授。（河北?石家庄?050003）
基金项目：本文系河北省高等教育学会“125”高等教育科学研究（项目编号：GJXH2011－78）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0043-02
随着计算机技术、网络技术、数据库技术、通信技术的飞速发展，现代社会开始迈入信息化时代，传统的教学模式同样也受到飞速发展的信息技术的冲击，并逐步形成信息化的发展趋势。E-Learning在知识与信息爆炸的时代，通过现代信息技术提供理想的教学与学习环境，实现了一种全新的学习方式，并悄然改变着传统的教学结构与教学模式。[1]“自动控制原理”是一门理论性、实践性和综合性都很强的专业基础课程，该课程通过对控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力，对于这样一门课程，沿用传统的“课堂讲授+实验验证+课程设计”的教学方法不足以满足创新性人才的培养目标要求。针对这个问题，在传统的课程教学基础上，结合了基于E-learning的在线学习教学模式，对该课程的教学进行了一些探索，取得了一定的成效。
一、E-learning的内涵
所谓 E-Learning，简单地说，就是在线学习或网络化学习，即在教育领域建立互联网平台，学生通过PC?上网，利用网络学习的一种全新的学习方式。在网络学习环境中，汇集了大量数据、案例分析、情景描述、档案资料、示范、讨论组、聊天室、测试练习、电子邮件、公告板、提示、指南、常见问题解答等学习资源，形成一个高度综合集成的资源库。E-Learning的“E”代表电子化的学习、有效率的学习、探索的学习、经验的学习、拓展的学习、延伸的学习、易使用的学习、增强的学习。从本质上讲，E-learning是一个信息丰富、轻松高效、以人为本、充满弹性的电子化学习环境。[2，3]
二、传统“自动控制原理”教学存在的不足之处
“自动控制原理”课程涉及数学、物理、电子、机械等多个学科领域，针对各类实际工程系统的控制问题，研究一般性的控制规律，并提出改进系统控制性能的方法和措施。在传统的“自动控制原理”教学过程中，存在着如下问题：
1.抽象的理论概念多，欠缺对理论的工程理解和认识
在课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，画大量的曲线，许多结论大多是在数学体系下得出的，对知识的掌握往往限于简单的背结论、套公式、做计算题，而物理概念、工程概念相对较少，学生理解的难度较大，教学过程枯燥。
2.在教学实践环节中，实验装置陈旧，功能单一
在“自动控制原理”的教学实践环节中，实验装置经多届学员使用，往往比较陈旧，精度下降，实验项目无法满足学员归纳整理及运用所学知识的能力培养要求；实验内容中验证性实验多，设计性及综合性实验少，难以锻炼学生的设计能力，也难以激发学生的学习兴趣，对于他们创新能力的培养，存在着较大的阻碍作用。
3.现代化的教学手段没有体现出对能力素质的要求
课程的辅助教学工具主要停留在课件、多媒体等形式化的教学手段上，缺乏双向的交流互动。另外，大多数的网络教学平台往往是素材的堆积，把现有的课程搬到网上去，其功能和形式与授课内容同质化，没有体现对创新能力和素质的培养要求。
三、E-learning对传统教学的促进作用
E-learning延伸和补充了课堂教学，是课堂教学的一种有效辅助手段，为学生提供了进一步提高能力素质的学习场所，可以开拓眼界、扩展知识面，提高学习的趣味性。相关研究表明，E-learning能很好地实现某些教学目标，但是不能代替传统的课堂教学；E-learning 不会取代学校教育，但会极大地改变课堂教学的目的和功能。[4，5]将E-learning与传统的教学模式相结合，在对培养学生协作能力、信息素养和实践能力方面，有着一定的影响和促进作用。
1.能实现全方位的交流互动，突出学生学习的主体地位
当老师和同学进入相同的E-learning环境时，能够让学生更加深入地进行讨论和学习，实现多种互动和协作，其学习效果甚至比传统的小班授课的互动效果还要好。在线的互动学习可以提供案例分析、情景再现、3D模拟、讨论组、教师指导、临时项目小组、聊天室、博客、电子邮件、公告板、提示、指南、常见问题解答以及帮助向导等工具，协作互助开展某一研究或讨论，其过程如同游戏一般，学生更愿意进行相互交流，更容易产生群体效应，更突出了学生学习的主体地位。
2.促进知识传播，提高学习效果
学生在学习的过程中，在基础知识、理解能力、知识掌握程度等方面都存在差异，集中的课堂教学难以提高整体的教学效果。基于E-learning的学习方式，能够实现即时学习、非线性学习、简易学习、跟踪学习和互动学习，构建了完整的学习、互动、反馈、提高、再学习的闭环系统，该技术渗透到课程的各个部分，通过动画、视频、仿真等多媒体手段，课堂形式既丰富又轻松，课堂气氛活跃、研讨问题深入、学习兴趣浓厚，促进了知识传播，提高了学习效果。
3.有利于培养学生的信息素养和创新能力
传统的教学方式是以教材为中心，按照教学大纲的要求循序渐进地开展教学，强调的是知识的重要性，这种以知识为本位的教学思想在信息技术迅猛发展的大背景下，已经不适应未来社会发展的需要了。在E-learning的开放式环境中学习，学生不仅要知道学什么，更要知道怎么学，不仅仅是发现知识的过程，更注重如何获取知识、组织利用知识和探索创新知识，无形之中就培养了学生的信息素养与协作能力。 四、基于E-learning的“自动控制原理”学习平台
基于E-learning的“自动控制原理”学习平台是一个提供个性化、开放式、互动式、协作式和研究式学习的综合网上学习系统，其组成及功能结构如图1所示。学生通过E-learning提供的丰富的网上教学资源和研究资源开展专题讨论，利用多种交流工具来分享信息、互助沟通及团队合作，自主地进行课程学习；教师专注于课程中各个微专题的设计、资源与研究专题的组织、团队协作管理以及师生交流互动，通过引导、组织和启发等方式管理各个教学环节，将学习方式与学习内容科学地融合于一体，实时监控学习效果；学校教务管理员通过制定教学计划、组织网上选课、实施教学评估来监控课程的学习效果。
基于E-learning的“自动控制原理”网络课程提供了充分符合学生需求、充分人性化操作界面（如图2所示），其内容包含虚拟实验、动态仿真、课程设计、媒体资源、实时交流、教学管理与教学评价等内容，是具有一站式学习功能的综合性平台，提供了积极参与式、互动式、研究式和自由式学习等多种学习模式，体现了由理论到实践、由抽象到具体、由分散到体系、由知识到能力的教学目标要求，促进了教学的良性互动。
例如，学生在虚拟实验中，构建了基于PID的雷达天线伺服系统，学生通过调整控制系统的各种参数，实时观看虚拟仿真的实验结果，交流讨论实验体会，深刻理解了PID各项控制的物理意义，掌握了改善系统控制性能的方法和PID参数的整定方法。此外，学生还将PID控制用于水箱的水位控制系统、温度控制系统以及直流电机的转速控制系统，起到了举一反三的作用，极大地激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新能力。
E-learning学习平台提供了对能力素质的综合考核，学生根据网络平台提供的工程实践课题，利用maltlab/simulink、multisim等仿真工具，从控制性能指标的要求出发，设计实验方案、连接实验组件、编程实现软件功能，最后调试完成全过程，提交设计报告和心得体会，整个过程采用开放式的模型，能够比较全面地反映学生的学习状况，同时也促进了学生对课程的学习和理解。
五、结束语
基于E-learning的“自动控制原理”网络学习平台，作为传统教学模式的一个有效补充，利用其丰富的教学资源、开放的教学形式、科学的组织设计和先进的教学理念，有效克服了传统教学模式中存在的不足，激发了学习兴趣，提升了学习效果，促进了教学观念的转变，对传统的教学模式将会产生长远的影响。
参考文献：
[1]吴华,葛晓强.E-learning——教师培训的有效方法[J].全球教育展望,2005,(9):11-14.
[2]张新苗.E-learning:教师培训的新形式[J].潍坊教育学院学报,2008,
(4):26-27.
[3]宋国学.国外e-学习的研究综述[J].外国教育研究,2006,(2):38-41.
[4]梁明波,曲立,金春华.E-Learning企业应用之分析与展望[J].商业研究,2005,(21):67-71.
[5]董少春,金莹.E-learning中的教学设计[M].重庆:西南师范大学出版社,2001.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：E-learning；自动控制原理；教学实践
作者简介：谢志刚（1975-），男，湖北汉川人，军械工程学院光学与电子工程系，讲师；齐晓慧（1962-），女，北京人，军械工程学院光学与电子工程系，教授。（河北?石家庄?050003）
基金项目：本文系河北省高等教育学会“125”高等教育科学研究（项目编号：GJXH2011－78）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0043-02
随着计算机技术、网络技术、数据库技术、通信技术的飞速发展，现代社会开始迈入信息化时代，传统的教学模式同样也受到飞速发展的信息技术的冲击，并逐步形成信息化的发展趋势。E-Learning在知识与信息爆炸的时代，通过现代信息技术提供理想的教学与学习环境，实现了一种全新的学习方式，并悄然改变着传统的教学结构与教学模式。[1]“自动控制原理”是一门理论性、实践性和综合性都很强的专业基础课程，该课程通过对控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力，对于这样一门课程，沿用传统的“课堂讲授+实验验证+课程设计”的教学方法不足以满足创新性人才的培养目标要求。针对这个问题，在传统的课程教学基础上，结合了基于E-learning的在线学习教学模式，对该课程的教学进行了一些探索，取得了一定的成效。
一、E-learning的内涵
所谓 E-Learning，简单地说，就是在线学习或网络化学习，即在教育领域建立互联网平台，学生通过PC?上网，利用网络学习的一种全新的学习方式。在网络学习环境中，汇集了大量数据、案例分析、情景描述、档案资料、示范、讨论组、聊天室、测试练习、电子邮件、公告板、提示、指南、常见问题解答等学习资源，形成一个高度综合集成的资源库。E-Learning的“E”代表电子化的学习、有效率的学习、探索的学习、经验的学习、拓展的学习、延伸的学习、易使用的学习、增强的学习。从本质上讲，E-learning是一个信息丰富、轻松高效、以人为本、充满弹性的电子化学习环境。[2，3]
二、传统“自动控制原理”教学存在的不足之处
“自动控制原理”课程涉及数学、物理、电子、机械等多个学科领域，针对各类实际工程系统的控制问题，研究一般性的控制规律，并提出改进系统控制性能的方法和措施。在传统的“自动控制原理”教学过程中，存在着如下问题：
1.抽象的理论概念多，欠缺对理论的工程理解和认识
在课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，画大量的曲线，许多结论大多是在数学体系下得出的，对知识的掌握往往限于简单的背结论、套公式、做计算题，而物理概念、工程概念相对较少，学生理解的难度较大，教学过程枯燥。
2.在教学实践环节中，实验装置陈旧，功能单一
在“自动控制原理”的教学实践环节中，实验装置经多届学员使用，往往比较陈旧，精度下降，实验项目无法满足学员归纳整理及运用所学知识的能力培养要求；实验内容中验证性实验多，设计性及综合性实验少，难以锻炼学生的设计能力，也难以激发学生的学习兴趣，对于他们创新能力的培养，存在着较大的阻碍作用。
3.现代化的教学手段没有体现出对能力素质的要求
课程的辅助教学工具主要停留在课件、多媒体等形式化的教学手段上，缺乏双向的交流互动。另外，大多数的网络教学平台往往是素材的堆积，把现有的课程搬到网上去，其功能和形式与授课内容同质化，没有体现对创新能力和素质的培养要求。
三、E-learning对传统教学的促进作用
E-learning延伸和补充了课堂教学，是课堂教学的一种有效辅助手段，为学生提供了进一步提高能力素质的学习场所，可以开拓眼界、扩展知识面，提高学习的趣味性。相关研究表明，E-learning能很好地实现某些教学目标，但是不能代替传统的课堂教学；E-learning 不会取代学校教育，但会极大地改变课堂教学的目的和功能。[4，5]将E-learning与传统的教学模式相结合，在对培养学生协作能力、信息素养和实践能力方面，有着一定的影响和促进作用。
1.能实现全方位的交流互动，突出学生学习的主体地位
当老师和同学进入相同的E-learning环境时，能够让学生更加深入地进行讨论和学习，实现多种互动和协作，其学习效果甚至比传统的小班授课的互动效果还要好。在线的互动学习可以提供案例分析、情景再现、3D模拟、讨论组、教师指导、临时项目小组、聊天室、博客、电子邮件、公告板、提示、指南、常见问题解答以及帮助向导等工具，协作互助开展某一研究或讨论，其过程如同游戏一般，学生更愿意进行相互交流，更容易产生群体效应，更突出了学生学习的主体地位。
2.促进知识传播，提高学习效果
学生在学习的过程中，在基础知识、理解能力、知识掌握程度等方面都存在差异，集中的课堂教学难以提高整体的教学效果。基于E-learning的学习方式，能够实现即时学习、非线性学习、简易学习、跟踪学习和互动学习，构建了完整的学习、互动、反馈、提高、再学习的闭环系统，该技术渗透到课程的各个部分，通过动画、视频、仿真等多媒体手段，课堂形式既丰富又轻松，课堂气氛活跃、研讨问题深入、学习兴趣浓厚，促进了知识传播，提高了学习效果。
3.有利于培养学生的信息素养和创新能力
传统的教学方式是以教材为中心，按照教学大纲的要求循序渐进地开展教学，强调的是知识的重要性，这种以知识为本位的教学思想在信息技术迅猛发展的大背景下，已经不适应未来社会发展的需要了。在E-learning的开放式环境中学习，学生不仅要知道学什么，更要知道怎么学，不仅仅是发现知识的过程，更注重如何获取知识、组织利用知识和探索创新知识，无形之中就培养了学生的信息素养与协作能力。 四、基于E-learning的“自动控制原理”学习平台
基于E-learning的“自动控制原理”学习平台是一个提供个性化、开放式、互动式、协作式和研究式学习的综合网上学习系统，其组成及功能结构如图1所示。学生通过E-learning提供的丰富的网上教学资源和研究资源开展专题讨论，利用多种交流工具来分享信息、互助沟通及团队合作，自主地进行课程学习；教师专注于课程中各个微专题的设计、资源与研究专题的组织、团队协作管理以及师生交流互动，通过引导、组织和启发等方式管理各个教学环节，将学习方式与学习内容科学地融合于一体，实时监控学习效果；学校教务管理员通过制定教学计划、组织网上选课、实施教学评估来监控课程的学习效果。
基于E-learning的“自动控制原理”网络课程提供了充分符合学生需求、充分人性化操作界面（如图2所示），其内容包含虚拟实验、动态仿真、课程设计、媒体资源、实时交流、教学管理与教学评价等内容，是具有一站式学习功能的综合性平台，提供了积极参与式、互动式、研究式和自由式学习等多种学习模式，体现了由理论到实践、由抽象到具体、由分散到体系、由知识到能力的教学目标要求，促进了教学的良性互动。
例如，学生在虚拟实验中，构建了基于PID的雷达天线伺服系统，学生通过调整控制系统的各种参数，实时观看虚拟仿真的实验结果，交流讨论实验体会，深刻理解了PID各项控制的物理意义，掌握了改善系统控制性能的方法和PID参数的整定方法。此外，学生还将PID控制用于水箱的水位控制系统、温度控制系统以及直流电机的转速控制系统，起到了举一反三的作用，极大地激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新能力。
E-learning学习平台提供了对能力素质的综合考核，学生根据网络平台提供的工程实践课题，利用maltlab/simulink、multisim等仿真工具，从控制性能指标的要求出发，设计实验方案、连接实验组件、编程实现软件功能，最后调试完成全过程，提交设计报告和心得体会，整个过程采用开放式的模型，能够比较全面地反映学生的学习状况，同时也促进了学生对课程的学习和理解。
五、结束语
基于E-learning的“自动控制原理”网络学习平台，作为传统教学模式的一个有效补充，利用其丰富的教学资源、开放的教学形式、科学的组织设计和先进的教学理念，有效克服了传统教学模式中存在的不足，激发了学习兴趣，提升了学习效果，促进了教学观念的转变，对传统的教学模式将会产生长远的影响。
参考文献：
[1]吴华,葛晓强.E-learning——教师培训的有效方法[J].全球教育展望,2005,(9):11-14.
[2]张新苗.E-learning:教师培训的新形式[J].潍坊教育学院学报,2008,
(4):26-27.
[3]宋国学.国外e-学习的研究综述[J].外国教育研究,2006,(2):38-41.
[4]梁明波,曲立,金春华.E-Learning企业应用之分析与展望[J].商业研究,2005,(21):67-71.
[5]董少春,金莹.E-learning中的教学设计[M].重庆:西南师范大学出版社,2001.
（责任编辑：宋秀丽）