孫紅　孟佳偉　韓震　孔雪娜

摘要：針對(duì)本科實(shí)驗(yàn)課課程中出現(xiàn)的諸如學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)體系的薄弱和實(shí)驗(yàn)所需使用軟件的生疏等問題，分析原因，說明問題解決的方案與措施。

關(guān)鍵詞：智能信息處理；實(shí)驗(yàn)課程；知識(shí)體系；解決方案

0引言

隨著社會(huì)進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，整個(gè)社會(huì)對(duì)于應(yīng)用型人才的需求量越來越大，而實(shí)踐能力作為應(yīng)用型人才應(yīng)該具有的基本能力，尤其顯得重要，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科教學(xué)中的作用尤為突出。

1實(shí)驗(yàn)課程簡(jiǎn)介與意義

1.1實(shí)驗(yàn)課程簡(jiǎn)介

智能信息處理實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)智能信息處理理論課程的實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)，智能信息處理理論課程也包含了一些課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)時(shí)安排如下：

智能信息處理（48理論學(xué)時(shí)，8學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)）+智能信息處理實(shí)驗(yàn)（16學(xué)時(shí)），其中理論課程講述了各種智能信息處理的方法以及遺傳算法、免疫算法、蟻群算法、粒子群算法等諸多智能優(yōu)化算法的理論知識(shí)，幫助學(xué)生掌握智能優(yōu)化算法的理論知識(shí)。

智能信息處理實(shí)驗(yàn)課程給予學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會(huì)，學(xué)生在應(yīng)用軟件MATLAB上使用這些算法，將這些算法應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)問題中，既加深學(xué)生對(duì)智能算法的理解，又能提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

1.2實(shí)驗(yàn)課程意義

完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)并不都是和想象中一樣簡(jiǎn)單，在具體操作時(shí)學(xué)生可能遇到各種各樣的問題。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中我們就發(fā)現(xiàn)了一些問題。

要成功地完成一次實(shí)驗(yàn)，需要具備相關(guān)方面的許多知識(shí)。從實(shí)驗(yàn)的基本理論知識(shí)到實(shí)驗(yàn)中需要操作的軟件和硬件的使用都包含相當(dāng)多的知識(shí)，可以說成功地完成一次實(shí)驗(yàn)，不僅僅是對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)造能力的一次考驗(yàn)，更是檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的好機(jī)會(huì)。因此，多次的成功實(shí)驗(yàn)，不僅可以讓學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力有長(zhǎng)足的長(zhǎng)進(jìn)，而且也能對(duì)學(xué)生所接觸過和學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固和加深印象。這是一種讓學(xué)生能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)所會(huì)的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中的教學(xué)形式，這和教學(xué)中一直倡導(dǎo)的實(shí)踐出真知和理論結(jié)合實(shí)踐不謀而合。然而，應(yīng)該注意到的是，一次失敗的實(shí)驗(yàn)也會(huì)在一定程度上對(duì)學(xué)生產(chǎn)生負(fù)面的影響，影響學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)和進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性Ⅲ。因此針對(duì)怎樣才能讓學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)而提出實(shí)驗(yàn)課程的課程建設(shè)和研究顯得尤為重要。

2實(shí)驗(yàn)課程中發(fā)現(xiàn)的問題

2.1實(shí)驗(yàn)必要知識(shí)不足

首先，在實(shí)驗(yàn)課程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于相關(guān)的理論知識(shí)很模糊或者說根本沒有相關(guān)的接觸。再者，有許多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中需要使用的軟件并不了解，因此更談不上熟練使用。就拿智能信息處理實(shí)驗(yàn)課中的模糊控制實(shí)驗(yàn)來說，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)中需要用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法原理并不非常熟悉，而且對(duì)于實(shí)驗(yàn)中最重要的軟件MATLAB的使用更加生疏，甚至有的學(xué)生并未接觸過MATLAB軟件，因此，學(xué)生需要先了解相關(guān)程序的操作，然后才能開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)不同

在智能信息處理實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生對(duì)于課堂的專注程度不同。教學(xué)方式采用的是先由老師通過投影儀講解實(shí)驗(yàn)原理和具體實(shí)驗(yàn)步驟，然后學(xué)生再根據(jù)講解內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。然而并不是所有學(xué)生都會(huì)耐心地聽到所有內(nèi)容講完，有些功底比較好的學(xué)生往往并不是很耐心，很多實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜓杆偻瓿?。?dāng)然，也有一些學(xué)生對(duì)于投影儀上講解的內(nèi)容乏味，而喜歡自己先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，等到出問題了再具體問題具體研究。這些情況就導(dǎo)致了所有學(xué)生的聽課效率不在一個(gè)水平線上，對(duì)之后的實(shí)驗(yàn)也是有影響。

2.3外界因素影響實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中本身存在一些外界因素，以至于影響實(shí)驗(yàn)的成功。比如在進(jìn)行遺傳算法實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們調(diào)用的實(shí)驗(yàn)函數(shù)Rastrigin在個(gè)別電腦中的MATLAB中可能被修改過，導(dǎo)致最后實(shí)驗(yàn)失敗。還有在進(jìn)行模糊控制實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于每臺(tái)電腦上的MATLAB版本并不統(tǒng)一，不但導(dǎo)致一些意想不到的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，更是給解決實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤帶來了極大的麻煩。

2.4學(xué)生積極性不高

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生往往被動(dòng)地去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而不去積極地進(jìn)行思考。往往是教學(xué)中怎么進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就怎么做實(shí)驗(yàn)。雖然這樣可以在一定程度上保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率，可是換個(gè)思維方式來看，這同時(shí)也是從實(shí)驗(yàn)步驟上固定了學(xué)生的思維方式，雖然不能說所有學(xué)生都會(huì)按著步驟走從而喪失創(chuàng)新，但是這樣的上課方式確實(shí)會(huì)使得大部分學(xué)生不去思考而一味地原搬照抄。

3解決實(shí)驗(yàn)問題的方法與建議

3.1完善課程制度

分析部分學(xué)生相關(guān)理論知識(shí)生疏和實(shí)驗(yàn)必須使用的軟件不會(huì)操作的原因，總的來說是本科課程系統(tǒng)的不完善。就拿智能信息處理實(shí)驗(yàn)課來說，這是一門必修課，所有的學(xué)生都必須選這門課，而作為這門課程的相關(guān)課程比如MATLAB相關(guān)課程和智能算法相關(guān)的課程有的卻是選修課程，這就導(dǎo)致了會(huì)有部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課開始之前并未接觸過MATLAB軟件或者并未了解實(shí)驗(yàn)中一些理論知識(shí)，因此，當(dāng)實(shí)驗(yàn)課程中講到這些并且需要使用到某些軟件時(shí)，學(xué)生只能從頭開始，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，這樣的學(xué)習(xí)不僅十分不牢固，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課之后不久就會(huì)忘記這些臨時(shí)學(xué)習(xí)的軟件，而且這樣的方式嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，對(duì)于這部分沒有基礎(chǔ)的學(xué)生來說在不充裕的實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間內(nèi)還要先去學(xué)習(xí)軟件的操作再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們又怎么能夠像可以熟練使用軟件的學(xué)生那樣在完成實(shí)驗(yàn)之后有時(shí)間思考創(chuàng)新。

對(duì)于這類問題，我們提出的想法是完善課程建設(shè)體系，學(xué)校既然將某些相關(guān)課程設(shè)立為選修課程，那么就不適合將它們?nèi)優(yōu)楸匦拚n，同時(shí)如果全變成必修課也會(huì)影響學(xué)生的自由選擇并且加重學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，因此我們的想法是盡量將必修課的相關(guān)體系課程排成一類，在學(xué)生新生入學(xué)或者選課之初就盡量將所要求的必修課的相關(guān)基礎(chǔ)課程清晰地列舉在必修課程之后。讓學(xué)生盡可能做到心里有數(shù)，有選擇地進(jìn)行選修課學(xué)習(xí)。就算沒有選擇相關(guān)的選修課，學(xué)生也可以在必修課開課前對(duì)其需要的選修基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行自學(xué)，從而達(dá)到一定的基礎(chǔ)，更好地完成實(shí)驗(yàn)。

3.2優(yōu)化課程內(nèi)容

對(duì)于學(xué)生聽課專注度不同以及本身水平不同這一點(diǎn)，我們沒有辦法做到讓每個(gè)學(xué)生都一樣。我們知道，每個(gè)人的注意力集中時(shí)間是有區(qū)別的，同樣，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)能力也是客觀上存在差別的。當(dāng)然，有些學(xué)生沒有興趣聽課，在一定程度上也是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課，尤其是智能控制相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課所選用的實(shí)驗(yàn)題材本身不具有對(duì)學(xué)生的吸引力，學(xué)生感到無聊才會(huì)無法集中注意。所以說既然無法從學(xué)生本身進(jìn)行改變，那么只能從課堂內(nèi)容加以優(yōu)化和改良。

關(guān)于這個(gè)問題，我們的想法是，可以采用半自由式課堂。所謂半自由式課堂，也就是在實(shí)驗(yàn)課開始之前，針對(duì)本次實(shí)驗(yàn)所要注意的細(xì)節(jié)和常見的錯(cuò)誤錄制視頻并且制作PPT，在上課之前拷貝到每臺(tái)電腦里。這樣學(xué)生可以選擇按照老師的步驟走一步一步聽完理論概念和實(shí)驗(yàn)步驟再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以自己先進(jìn)行試驗(yàn)，在遇到不理解的地方翻看視頻和PPT。對(duì)于本科實(shí)驗(yàn)課程這種非小班化的教育課程來講，學(xué)生數(shù)量過于多，如果所有人都需要教師指導(dǎo)才能解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，教師肯定是無法照顧到所有人。這樣，如果事先錄制視頻，當(dāng)出現(xiàn)了視頻中沒有的問題時(shí)再請(qǐng)教教師，對(duì)于學(xué)生和老師來講都是事半功倍的。當(dāng)然，對(duì)于本身實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇來講，應(yīng)當(dāng)盡量做到趣味性，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的背景講解部分穿插相關(guān)實(shí)驗(yàn)的顯示應(yīng)用，最好是有比較震撼人心的成品實(shí)例，講課的方式也要輕松愉快，不能按PPT照本宣讀。另外，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，可以在每次實(shí)驗(yàn)之后加上與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的思考題性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，難度可以呈階梯式的增加。準(zhǔn)備一節(jié)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)不應(yīng)該是一成不變的，而是隨著學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)從而進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化與改良。增加思考題性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)一方面能夠啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新性思維，另一方面也是避免學(xué)生浪費(fèi)課程時(shí)間。

3.3加強(qiáng)課前準(zhǔn)備

關(guān)于外界因素影響實(shí)驗(yàn)，我們提出如下措施。首先，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)需要用到的軟件進(jìn)行統(tǒng)一安裝，比如做算法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，有的時(shí)候需要使用MATLAB軟件，那么在上課之前，首先就要核查上課人數(shù)與實(shí)驗(yàn)室容納量，確保每個(gè)學(xué)生都能有實(shí)驗(yàn)設(shè)備；第二就要確保所有電腦上的MATLAB沒有版本問題，版本一致才能方便授課和方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)；第三，在上課前對(duì)本次實(shí)驗(yàn)需要用到的軟件自帶函數(shù)進(jìn)行檢查，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)每臺(tái)設(shè)備都能調(diào)用需要的函數(shù)，并且也要檢查這些自帶函數(shù)有沒有被篡改，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)所需軟件自帶函數(shù)被篡改導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法順利進(jìn)行的情況，因此實(shí)驗(yàn)前對(duì)軟件自帶函數(shù)檢查十分重要。對(duì)每臺(tái)電腦上的本次實(shí)驗(yàn)需要用的軟件進(jìn)行檢查，確保順利實(shí)驗(yàn)十分重要?？偟膩碚f，就是要有充足的課前準(zhǔn)備，確保實(shí)驗(yàn)的失敗不是人為因素。

3.4注重學(xué)生互動(dòng)

關(guān)于學(xué)生積極性不高問題，首先如果一味地強(qiáng)調(diào)獨(dú)立、創(chuàng)新，沒有固定的步驟給學(xué)生，那么很大可能就是在浪費(fèi)課堂時(shí)間。我們的建議是，實(shí)驗(yàn)課程中的演示實(shí)驗(yàn)要與學(xué)生需要完成的實(shí)驗(yàn)存在差異，或者說是類似實(shí)驗(yàn)，在保留相似實(shí)驗(yàn)步驟的同時(shí)，又能讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然也要鼓勵(lì)學(xué)生以新思路新方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程出現(xiàn)的問題、做出的分析與提出的看法都是為了更好地進(jìn)行課程建設(shè)，完善實(shí)驗(yàn)課程上課方式，讓學(xué)生能夠更好地在實(shí)驗(yàn)課中學(xué)到東西，鍛煉動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。我們提出的課程改進(jìn)措施和問題解決方案還有待完善和具體實(shí)踐證明，另外我們提出的問題，只是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的一些比較普遍的問題，還有許多問題有待發(fā)現(xiàn)和解決。我們認(rèn)為，提高實(shí)驗(yàn)課課程質(zhì)量和引導(dǎo)學(xué)生更好地完成實(shí)驗(yàn)課課程要求應(yīng)該從更多的方面加以思考進(jìn)行改良，根據(jù)教授學(xué)生的狀況和所在學(xué)校的課程教學(xué)狀況具體問題具體分析，不斷從實(shí)際出發(fā)優(yōu)化改良。

（編輯：郭田珍）