2013年8月28日至30日，国际自动控制联合会第10届IFAC研讨会控制教育进展。英国谢菲尔德利用在线讲座支持学生学习控制工程J. A.罗西特英国谢菲尔德大学自动控制与系统工程系，MappinStreet，S1，3 JD，UK（电子邮件：j.a.shef.ac.uk）翻译后摘要：随着技术的进步，有一个逐渐远离的历史依赖讲座作为教育学生的主要手段。本文介绍了一个案例研究，从控制工程系使用短视频片段作为点缀讲座和其他学习资源。讨论集中于对学生学习的效率，以及准备该等资源所需的成本/效益分析，以及未来的潜在用途。关键词：自主学习，讲座视频，技术。1. 介绍在整个教育界，大学一级的学习和教学方法发生了迅速变化。这可以从大量的教育会议活动中得到证明，如ICEE，ACE和许多其他活动。绝大多数的贡献是关于如何促进学习，讲座之外。事实上，只有少 数 论 文 认 为 讲 座 本 身 （ 例 如 。 （ Mazur ，2012））。然而，尽管越来越多的人意识到，大多数学习发生在讲座之外，学生更活跃（Cameron，2009年），（Guzman等人，2006年），（Khan等人，2006年），（Pearce，2008年），但讲座仍然被认为在整个学习过程中发挥着关键作用在整个工程和大学教育中，非常强调独立学习（英国-SPEC，2011年）;这是因为雇主正在寻找能够在最少的指导下自己解决问题的毕业生。然而，人们认识到，刚从学校毕业的学生往往具有相对较差的独立学习技能和态度。过渡管理（Yorke，2006），（Thomas，2012），（Rossiter等人，2012）的一个重要组成部分是设计和提供课程，帮助学生变得更加独立和自信;最终消除对学生不断批准和反馈的依赖。技术的潜在作用 作为一个推动者，这是广泛认可的，许多不同的想法，现在在共同使用，例如（Nortagrane和Middelton，2007年），（奥利弗等人，2003年），（帕森等人，2009年），（Rossiter，2011年）。最近在作者的部门发展独立学习技能的工作集中在使用MATLAB作为解决和说明工程问题的工具（Rossiter等人，2010）。结果显示，由传统的授课方式转变为学生主导的教学方式，既受到学生的欢迎，又能有效地促进学习。然而，一个关键的组成部分模块设计中的一个重要因素是，可以按需提供类似讲座的材料。简而言之，创建了一些学生们可以随时观看这些视频，听并使用它们在练习MATLAB和批判性的同时，以自己的速度前进，根据需要经常倒带最明显和简单的观察是，提供声音和偶尔动画的资源（Rossiter等人，2009），（Porter，2009）似乎比提供纸质练习册形式的等效指导更有效地帮助学生进步，让学生在自己的时间里完成工作合乎逻辑的下一步是考虑在线提供简短讲座可以补充 甚 至 取 代 更 多 传 统 讲 座 的 程 度 （ Williams 和Fardon，2005），（Saunders和Hutt，2012）。众所周知，由于各种原因，听课人数随着学期的进展而迅速下降，但非听课者往往比听课者更需要输入和指导。这些不参加的学生可能会从获得类似讲座的材料中受益匪浅，这些材料比教科书或笔记中的页面更吸引人，更应当指出，讲座本身的录音正在变得越来越普遍，但促进这一点的基础设施绝不是广泛可用的，也不是便宜的，因此这通常还不是一个实际的解决方案此外，正如本文所示，讲座片段可以提供超出讲座所涵盖的内容的输入和示例，从而为那些参加正常讲座的人增加价值。具体而言，本文做出了以下贡献。第2节讨论了创建简短演讲片段的硬件和软件要求，并讨论了制作这些片段的工作负载要求。第3节考虑了控制工程的背景，然后是讨论中的片段所涵盖第4节介绍了该项目的评价，© IFAC 132 10.3182/20130828-3-UK-2039.00003第十届IFAC ACE2013年8月28日至30日。英国谢菲133以及学生对这些资源的价值和有效性的看法。本文最后得出了一些结论。2. 用于创建讲座片段的硬件和软件本节考虑的是作者所处的情景。人们认识到，存在着广泛的软件工具，可用于创建灰，mp4或其他视频格式的工作在互联网上。然而，由于资金限制，实际上，工作人员只能访问和使用其雇主提供的软件。此外，本文的目的不是回顾软件，而是演示可以做什么，假设读者有一些合适的软件。2.1 要求考虑制作动画、视频或类似内容的工作人员需要明确他们希望制作什么样的资源，以及可以使用的时间。最合适的软件可能会因用户而异对于作者来说，一个主要的要求是使用不需要大量专业知识来操作或后期处理以产生所需资源的软件。第二个要求是可用性，不仅对作者，而且对同事也是如此，以便有效地分享所获得的任何专业知识可用性与成本，许可证以及潜在的大学网络政策和规定有关。最后，一个微妙的问题是，学生们通常喜欢粉笔和谈话讲座，因为他们走得很慢，也因为学生们可以看到实时制定的解决方案，而不是整个解决方案在滑梯上涂上了灰因此，毫不奇怪，在Youtube或其他地方（例如（Mathtutor，2012））上的快速搜索揭示了许多旨在用于教学的讲座是在纸上或白板上书写的视频。当然，这样的视频可能更难制作，因为它们需要摄像机和录制系统，以及非常仔细的规划，以确保核心内容只占用一块电路板。最近的一种替代方法是使用计算机屏幕，用户可以用笔在屏幕上书写。这复制了 使用白板，但避免了对相机的需要，因为计算机屏幕捕获软件将捕获笔的任何使用。2.2 几种录音软件简介作 者 早 期 开 发 MATLAB 学 习 在 线 资 源 的 工 作（（Special Interest Group Website，2012））使用了ARTICULATE软件，因为它基于PowerPoint，因此易于访问和使用。它产生一个可以放置在网页上的ash文件，其优点是具有快进和跳转选项，因为索引链接到各个幻灯片。主要的缺点是，每个ash文件需要两个单独的文件夹，其中包含有关幻灯片和音频的信息，因此放置多个ash文件变得非常麻烦在一个网站上此外，某些图形在处理过程中可能会略微失真然而，ARTICULATE解决方案的一个更明显的缺点是，所有内容都必须预先加载到Power PointShow中，因此它无法捕获其他窗口，实时写作或其他可能希望放置在视频中的交互。最近，作者所在的机构获得了有限数量的MyEcho系统许可证。它记录计算机屏幕（或类似输出）并与捕获的音频同步，然后输出压缩的MP4文件。该软件的主要目的是实时捕获讲座，实际上可以添加其他输入，例如单独的网络摄像头。然而，它也可以部署在桌面上，使学术工作人员在他们的办公室做录音。后一点非常重要，因为不久前，任何录音都需要在录音室完成，或者需要更多的麻烦和组织。也许最重要的是，这个软件将与允许使用笔的屏幕一起工作，因此是灵活的，允许作者运行幻灯片，并在幻灯片上写，例如使用空白幻灯片解决问题。此外，作者可以根据需要移动到其他窗口，以演示软件的使用，甚至包括预先准备的动画。2.3 总结作者发现，MyEcho软件或同等软件，与智能或笔功能的屏幕相结合，使他作为一名学者可以非常容易地创建视频，只需最少的技能和相对较少的时间。输出是一个MP4文件，可以很容易地在网上提供。唯一的硬件要求是一个连接到桌面的质量合理的麦克风。读者可能还希望注意到一个明显的警告，即由于是基于时间的，录音可能会拾取一些背景噪音，或者可能会被游客打断，因此建议进行一些计划 尽量减少这些问题。本文并不试图对文献中其他地方讨论的其他可用记录软件和工具进行综述。此外，在大多数情况下，学术界会受到内部政策和支持机制的限制。3. 产生的资源的背景和说明3.1 模块的上下文在作者所在的机构内，有许多建模，分析和控制的主题同时教授给几个部门。虽然这具有规模经济的优势，也强调了学生的内容的通用性，但相反的论点是，许多学生很难获得动力，因为通用的交付可能会让他们觉得它与他们的主要兴趣无关。因此，毫不奇怪，阶级中有相当一部分人在斗争，参与，因此表现比其他模块更差，这对他们的进步能力有很大影响。很明显，学校希望这些学生通过学习获得成功，但不想第十届IFAC ACE2013年8月28日至30日。英国谢菲134−不必要的重复授课。因此，迫切需要提供一个环境，使所有学生都能做得很好，并使学生能够赶上和澄清他们错过了讲座。3.2 讲座录音作者使用Myecho软件记录了过去几年的大部分讲座，因为这相对容易组织，并且因为人们认识到，让学生有机会重温他们第一次不理解的东西（Rossiter等人，2009）对于学习来说是非常宝贵的。这些经验的一个简短的总结是，绝大多数学生，当被问及，非常赞成这一点，并确实定期访问这些录音。然而，显然：少数学生仍在苦苦挣扎。使用Myecho存储和显示讲座充其量是笨拙的，并且网站倾向于仅为特定群组维护。录制的讲座对那些参加的人来说是有价值的，但作为一般的学习资源就不那么有用了，因为它是在一个强有力的学生/模块/周的背景下呈现的，并且包括互动。• 几个星期内，记录可能会失败，留下空白。因此，决定考虑在社区中越来越普遍的方法（Williams和Fardon，2005），即开发和分发所谓的演讲片段。讲座片段将是关于特定主题或示例的短视频，因此与讲座相比相对较短，并且高度集中。把几个片段放在一起，将产生一个有用的学习或修订资源。3.3 制作的视频摘要在第一年，一个特别令人头痛的模块是一个涵盖建模，分析和控制的介绍。该模块向学生介绍使用普通微分方程对简单物理系统进行建模，涵盖对这些模型（一阶和二阶常微分方程）产生的标准反应或行为的分析，然后通过说明反馈对行为的影响来介绍拉普拉斯变换和反馈该模块是以后几年模块的基础，因此任何视频资源都可以用于支持1年级学生的学习，也可以用于支持2年级学生巩固一些主题，以便在以后的模块中取得进展。目前可用的视频分为以下几个部分：(1) 多项式的根和因子（理解极点位置相关性(2) 逆拉普拉斯(3) 系统行为和拉普拉斯变换的链接。(4) 一阶反应。(5) 传递函数、框图和反馈。(6) 不确定性的影响(7) 简单或直观的PI设计。百分之二十八百分之二十五百分之二十一百分之十九占6%A.B.C.D.E.百分之三十一百分之二十四百分之二十一百分之十四百分之十A.B.C.D.E.Fig. 1.我已经访问了视频（第1年和第2年的队列）：（A）几次，（B）几次，（C）一次，(D) 不，（E）不知道这些。据指出，该项目正在进行中，打算随着时间的推移逐步增加这些专题。3.4 视频托管在最初的制作和学期初期，这些视频托管在MyEcho服务器上，并被许多二年级学生访问然而，这是不可能收集任何数据，Myecho服务器不允许轻松组织或显示，因为它是非常偏向于上传日期-这是理想的讲座，有一个固定的时间表。随 后 ， 这 些 视 频 在 Youtube 上 提 供 （ Rossiter ，2012），以优化可访问性;这也具有捕获一些观看数据的优势，尽管学生仍然可以使用MyEcho网站，如果他们愿意这样做，因此任何数字数据充其量是一个下限有组织的列表和所有视频的链接可以在以下位置找到：http：//controleducation.group.shef.ac.uk/contentsofvideos youtube.html或者，YouTube主页位于http：youtube.com/channel/UCMBXZxd j6 V qrynykO 1 dURw.在Youtube上，视频是按上传时间的时间顺序列出的，因此前面的链接可能更有帮助。···第十届IFAC ACE2013年8月28日至30日。英国谢菲135百分之十七百分之九1%2%百分之五十七百分之七十一A.B.C.D.E.A.B.C.D.E.百分之七十四百分之七十二百分之二十三百分之五0% 0%A.B.C.D.E.A.B.C.D.E.图二.有录音可以让我不那么紧张，因为我可以重温我第一次在讲座中不理解的话题（第一年和第二年的同龄人）：（A）强烈同意，（B）同意，（C）中立，（D）不同意，(E) 强烈反对4. 评价评价的主要目的是查明两件事：(1) 是学生们在看视频吗(2) 学生们认为录像对学习有帮助吗？很明显，如果学生们没有访问这些视频，那么要么是他们没有足够的帮助，要么是作者没有有效地传播他们的存在。后一点是不言自明的。从两个单独的队列（都是非常大的类），一个在第1年，一个在第2年收集数据。到目前为止制作的大多数视频都集中在该年所需的内容上1模块，但有些方面进入第二年模块。因此，对于2年级的学生来说，主要目的是修改和巩固他们应该理解的材料，以便在新模块中表现良好值得注意的是，数据显示，到12月初，Youtube上的资源显示超过1000次观看，这是明显的数字证据，表明随着考试时间的推移，使用量可能会增加。图三.我发现录音对我的学习很有帮助（一年级和二年级）：（A）非常同意，（B）同意，(C)中立，（D）不同意，（E）强烈不同意。4.1 资料和数据调查问卷的主要重点是确定制作视频的努力是否值得。 通常很难获得与学生表现相关的有用衡量标准，因为良好的学习资源的存在只是学生成功的一个因素。因此，评估的重点是学生的看法，这至少有一些有效性的背景下，大多数模块不提供相同的资源。每班约有100名学生参加了在学期末的一次讲座中使用匿名回答系统进行的学生们在学期开始时都有一个应答器，用于所有的讲座，所以假设他们都有这些，尽管在实践中，一些人会在任何一天忘记它们图1显示了访问数据，尽管许多学生在问卷调查时没有访问视频，但第二个问题（图未显示）显示大多数学生打算使用这些视频进行复习。这强化了学生工作模式的经典观点，即许多学生专注于确保他们拥有笔记/资源比继续工作本身更重要。学生的无知是典型的：在她的领域，模块资源被放置在模块特定的网站上，但通常有一个显著的少数从未在该网站上找到资源百分之十九百分之五0%的百分比百分之二百分之三十百分之十二0%的百分比百分之一第十届IFAC ACE2013年8月28日至30日。英国谢菲136百分之三十八百分之二十九百分之二十四百分之四百分之四0%的百分比百分之二十六百分之二十四百分之二十三百分之十八百分之十A.B.C.D.E.F.A.B.C.D.E.百分之四十七百分之三十二百分之二十二百分之十七百分之十七百分之十一A.B.C.D.E.F.A.B.C.D.E.见图4。我发现录音比教科书/笔记（1年级和2年级的学生）更容易学习：（A）强烈同意，（B）同意，（C）中立，（D）不同意，(E)不同意，（F）不使用。(that他们图2着重于潜在的使用和学生的看法，不同年份之间有很强的一致性。1和2，他们欣赏这些视频资源的存在。图3是一组令人鼓舞的数据，因为它清楚地表明，学生确实发现这些资源对学习有帮助。图4中的数据强化了这一点，该数据显示他们更喜欢这些类型的资源而不是更传统的教科书。图5是最具挑战性的问题，因为这是作者希望在资源集足够完整后接下来研究的核心策略。我们能否重塑讲座的角色（Mazur，2012），赋予技术的力量，以取代常见的世俗角色。很明显，学生们在这个问题上的意见分歧很大，也许是因为有些人会对要求他们为讲座做好准备感到不舒服，或者只是因为人类天生保守。其他问题探讨的问题，如学生是否喜欢短视频的一般性质，或录音真正的讲座。不出所料，他们两个都想要，这表明不同的录音正在满足不同的需求。此外，亦邀请学生就有关条文提出意见和建议，以改善或扩充条文，图五.你是否赞成这样一种改变，即讲座更多地集中在解决问题和案例研究上，学生们应该提前在网上观看讲座。(Year 1和2年级队列）：（A）非常同意，（B）同意，（C）中立，（D）不同意，（E）非常不同意。但这些数据要到2月份才能看到，因此将被添加到论文的最终版本中。5. 结论和今后的工作本文讨论了创建嵌入式网络可访问的讲座类型的学习资源到模块的潜力，也许从长远来看，作为传统讲座的部分替代。它表明，技术，让学者这样做很容易，相对便宜，现在可以使用，这为我们如何教育学生的新思维方式打开了大门。提供此类资源的早期试验表明，学生的反馈非常积极，因此表明，这一领域的未来研究是一个合乎逻辑的优先事项，当然是在作者所在的系，这很可能是一个一般性的观察。因此，作者打算增加现成的讲座类型的资源池，并围绕这一点重新设计他的讲座内容和教学引用卡梅伦岛，（2009年）教学法和沉浸式环境在课程，混合学习会议Guzman ， J. ， Astrom ， K. ， Dormido ， S. ，Hagglund，T.，和Y.，P.，2006年，pid控制的交互式学习模块，控制教育进展。百分之二十七百分之十七百分之五2% 2%第十届IFAC ACE2013年8月28日至30日。英国谢菲137Khan，A和Vlacic，L，2006，教学控制：从控制学生的角度来看动画教程的好处，控制教育的进展。Mathtutor（2012）[lastaccessdata]，www.mathtutor.ac.ukMazur，E.，全体演讲。教育创新者21世纪讲座，ISEE，2012年。Nortagrabe，A. 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