基于iMOOC平台和云教室的混合式教学设计与实践

李洪波+解武杰+董文瀚+李瑾+孔星炜+陈勇

摘 要： 将传统教学与信息化条件下的教学有机融合，基于iMOOC平台和云教室对自动控制原理课程进行混合式教学。课前，通过微课学习、实验和分组任务来收集存在的疑问；课上，通过工程实例来引发学习兴趣，请学生利用“实验微视频”和“云教室”对实验和分组任务进行互动阐述，引导学员突破教学重点、难点；课后，通过思考题加深对所学知识的理解。信息化资源和手段的综合应用有效提升了教学效果。

关键词： iMOOC平台； 云教室； 混合式教学； 信息化

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）05-72-03

The design and practice of blended teaching on iMOOC platform and cloud classroom

Li Hongbo， Xie Wujie， Dong Wenhan， Li Jin， Kong Xingwei， Chen Yong

（Aeronautics and Astronautics Engineering College， Air Force Engineering University， Xi'an， Shaanxi 710038， China）

Abstract： The traditional teaching and the teaching with information technology are integrated organically， and the blended teaching of principle of automatic control is conducted on the iMOOC platform and cloud classroom. Before the class， the existing questions are collected through the completion of micro-class learning， experimentation and grouped tasks. On the class， the study interest is stimulated through the engineering examples， and the students are invited to describe the experiments and grouped tasks interactively by using "micro-video" and "cloud classroom"， to be guided to break through the key point and difficult point of teaching. After the class， the questions are raised to the students for their further understanding of the knowledge learnt. The comprehensive application of information resources and means can effectively improve the teaching effect.

Key words： iMOOC platform； cloud classroom； blended teaching； informatization

0 引言

教育信息化从“基础设施建设”阶段向“强调教学应用”阶段发展。以MOOC（Massive Open Online Course）为代表的在线学习平台的兴起，促进了教育教学改革，使教育方法和模式发生了深刻的变化。学生可以利用在线网络教学平台按照自己的节奏和学习风格进行学习，有利于发挥其学习的主动性。但自2006年以后，面临“教育信息化的高期望值与实际效果之间存在较大落差”的现实，世界各国纷纷进行多方面的反省与思考，进入到“反思探索”阶段[1]。

如何既发挥在线教学的特色及优势，又充分发挥传统教学中教师起到的引导、启发和监控作用值得关注。

1 混合式学习

混合式学习（Blended Learning）是指，综合运用不同的学习理论、不同的技术和手段以及不同的应用方式来实施教学的一种策略，它通过有机地整合面对面的课堂学习（Face to Face）和在线学习（On line learning或E-learning）而将两者的优势结合起来。“混合”在形式上是在线学习（On-line）与面对面学习（Off-line）的混合，其更深层次包括基于不同教学理论（如建构主义、行为主义和认知主义）的教学模式的混合，教师主导活动和学生主体参与的混合，课堂教学与在线学习不同学习环境的混合，不同教学媒体的混合，课堂讲授与虚拟教室的混合等[2]。

传统“以教师为中心”的教育思想强调以“传递—接受”为标志的教与学活动，而“以学生为中心”的教育思想强调以“自主—探究—合作”为标志的教与学活动。在以B-Learning为标志的混合式教育思想则兼取“传递—接受”和“自主—探究”二者之所长，强调“有意义的传递与教师主导下的自主探究相結合”为标志的教与学活动[1]。通过融合“以教为主”和“以学为主”两种教学思想，形成“学教并重”的教学理念，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为认知过程主体的主动性、积极性和创造性。

2 iMOOC平台和云教室

军队院校的信息化教学环境和地方高校存在较大差异，首先军校宿舍、教学办公场地禁止接入互联网，其次学员在学校的学习生活以集体活动为主，因此不能照搬地方高校的MOOC教学模式，必须根据军校的特色和实际情况开展教学模式改革[3-4]。

2016年，我院邀请陕西师范大学教师发展中心老师举办了“教学信息资源建设暨教学模式创新”专题研修班，并依托军网引进iMOOC教学平台，构建具有军校特色的SPOC（Small Private Online Course）教学环境，以推动课程教学模式改革落到实处。

iMOOC平台是由陕西师范大学教师发展中心开发的E-learning教学系统，提供课程资源共享、在线作业、在线考试、在线讨论以及各类统计等丰富的功能，满足开展在线、自主学习的要求。

同时，引进“锐捷云课堂系统”建设了云教室，能够实现发送文件、屏幕广播、学生演示、锁屏等师生互动，具有电子点名、分组教学、随堂测试、语音广播、语音对讲等教学功能，能够有效提升学员的学习主动性和学习效率。

3 基于iMOOC平台的混合式教学实践

在陕西省精品资源共享课和大学重点课程建设基础上，积极探索利用新建的iMOOC平台和云教室，采用在线学习和传统课堂教学相结合的方式，建设立体化教学资源，采取多样性的教学方法，组织形式丰富的教学内容进行混合式教学实践。

3.1 试点课程

自动控制原理是空军航空工程领域一门重要的专业基础课，服务对象几乎涵盖了飞机发动机、武器、飞行控制、导航等所有航空关键子系统。课程主要立足自动控制理论的应用，研究自动控制系统的共同规律，重点讲授如何判断武器装备的控制系统是否稳定工作，以及如何计算工作精度和考量工作动态过程，是发动机控制系统、飞行控制系统、火力控制系统等多个专业课程不可或缺的先导课。而自动控制原理相关知识点却比较抽象、不易理解，容易导致学员的学习主动性、积极性不够。

因此，利用信息化技术优化教学过程，进行混合式教学改革试点是提升教学效果的一个有效途径。

3.2 教学内容分析

以自动控制原理课程第五章第一部分内容—频率特性的基本概念为例，详细介绍混合式教学设计。

本次课教学内容主要包括深刻理解频率特性的概念、掌握频率特性的分析与计算方法。其中，频率特性的概念简单，但是其包含的物理含义却难以理解，是学习过程中的重点内容；在分析系统频率响应特点和理解频率特性的概念基础上，掌握频率特性的分析与计算方法是难点内容。

在实现知识目标的同时，还需要考虑如何通过教学过程培养学员自主学习、表达沟通、协作学习、分析解决问题、实际动手、创新等能力素质目标。

3.3 教学组织实施

基于iMOOC平台和云教室，将本次课混合式教学过程设计为“课前”、“课上”和“课后”三个阶段。

3.3.1 课前

通过iMOOC平台，发布自主学习任务单，本次课的课前任务主要包括：

⑴ 登录iMOOC平台，学习微课—频率特性的概念；

⑵ 分组在实验室完成实验，观察给RC网络输入正弦信号时系统的稳态响应，并改变输入信号频率观察系统响应如何变化；

⑶ 完成分组任务，例如第一组以RC网络为对象，输入正弦信号时，计算系统的频率响应，第二组根据RC网络的传递函数，计算G（jω）的模值和相角。

完成自主学习任务后，学员可以在讨论区提出疑问，并进行讨论。教员可以根据学员的疑问了解学习情况，并结合教学重/难点内容进行总结、归纳，主要围绕以下两个方面问题：

一是系统输入为正弦信号时，输出的变化有没有规律？有什么样的规律？相同频率下这些规律和系统本身的结构参数有什么关系？

二是一阶系统得到的规律是否具有普遍性？

同时，要求学员录制分组实验微视频、制作演示文档，准备在课上就观察到的实验现象和计算结论，进行阐述分析。

3.3.2 课上

本次课的课堂组织流程如图1所示。

首先通过飞行控制系统纵向通道法向加速度反馈回路的工程实例，引发学员的学习兴趣。根据噪声信号的周期特性，思考能否从系统在正弦信号作用下具有的响应特性入手解决该实际工程问题。

针对课前总结的疑问一，首先请各组学员分析观察到的实验现象，并总结规律，得到系统频率响应定性的规律；然后分别阐述分组计算结论，引导学员得到频率响应定量的变化规律，以及和系统本身结构、参数的本质联系。

针对课前总结的疑问二，引导学员完成从典型一阶系统到一般系统的推导，注意讲清推导过程中的两个关键问题，即找到输出表达式中的稳态部分，以及G（jω）和G（-jω）模值、相角之间的关系，并最终得到频率响应普遍的规律。

在讲清频率特性基础上，为加深理解，设置课堂讨论：在某一特定频率下，系统输入输出的幅值比与相位差是确定的数值时，能否认为是系统的频率特性？学员分组发言后，强调随着频率的变化，系统幅频特性和相频特性的变化规律才是系统的频率特性。

以分析典型的RC网络为例，绘制其幅频和相频特性曲线，总结得出其低通滤波特性，最后引导学员回到工程实例，即可以通过一阶惯性环节抑制法向加速度反馈回路的高频噪声。并给出某型飞机飞行控制系统的纵向结构图，验证在实际的装备上就是采用该方法来抑制高频噪声信号。

3.3.3 课后

课后，学员完成两个拓展任务：

⑴ 利用Matlab软件仿真分析其他典型环节在正弦信号作用下的响应；

⑵ 某型飞机飞行控制系统纵向通道俯仰角速度反馈回路中，俯仰角速度经过一个二阶微分和振荡相乘的环节，分析该环节的频率特性，思考其起到什么作用。

要求完成拓展任务报告并上传至iMOOC平台，就思考题在讨论区进行讨论。

3.4 教学效果评价

为了全面考核学生的学习效果，将考试成绩比重降低为60%，平时成绩的比重占40%，把学习过程的各环节都纳入到评价指标，实现了全过程评价。

平时成绩（百分制）由课前、课上和课后各项目得分情况，按照设定的比重综合得到，分值比例如表1所示。

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通過相关调查问卷和考核评价分析，结果表明，采取混合式教学以后，学员不仅对理论知识理解更加深刻，而且在沟通表达、协作学习等方面的能力也有不同程度的提高。本次课的教学，大幅提高了学员对频率特性概念的理解，有利于其进一步掌握如何在频域对控制系统性能进行分析、校正，并紧密联系实际装备，对培养学员的创新意识，提升其分析问题、解决问题的能力具有较好的借鉴意义。

4 结束语

秉承“学教并重”的教学理念，基于iMOOC平台和云教室对自动控制原理课程进行混合式教学改革，其特色主要体现为以下几点。

一是以“学教并重”理念为根本进行一体化设计。结合本专业人才培养和课程教学目标，贯彻“学教并重”的教学理念，对教学模式、教学组织实施等进行一体化设计，确保教学设计本身的系统性、合理性和有效性。

二是充分运用信息化教学资源和手段提升教学效果。依托iMOOC信息化教学平台和云教室，综合运用微课、微视频、讨论区、课堂演示等资源和手段开展混合式教学，激发学员的学习热情，提升其学习过程的参与感。

三是紧密联系实际装备开展教学。从学员专业背景出发，在专业基础课中引入武器装备实际存在的问题，有利于其加深对基础知识的理解和认识，同时也能够提升学员的学习积极性。

实践表明，该混合式教学模式对于专业基础课的学习具有较好的教学效果，具有一定的借鉴意义。

参考文献（References）：

[1] 何克抗.教育信息化发展新阶段的观念更新与理论思考[J].课程·教材·教法，2016.36（2）：3-10

[2] 李克东，赵建华.混合式学习的原理与应用模式[J].电化教育研究，2004.5（7）：1-6

[3] 王瑞敏，曾韵，王立新等.基于SPOC的军队院校混合式教学模式[J].计算机教育，2016.2：26-29

[4] 李祁.面向MOOC的军队院校大学计算机基础课程教学设计与实施[J].计算机教育，2015.19：98-101