孫振保+許書娟

【摘 要】本文分析以往智能控制課程發(fā)展的理論知識體系，提出工程教育理念下提高智能控制課程教學質(zhì)量的對策。

【關(guān)鍵詞】工程教育理念 智能控制課程 教學策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）01C-0152-02

一、智能控制課程分析

作為一門自動化類專業(yè)的課程，智能控制主要是要求學生對控制學科發(fā)展的前沿和方向進行了解，從而熟悉智能控制相關(guān)的發(fā)展趨勢、主要理論以及數(shù)學基礎(chǔ)等，在基本掌握智能化的控制結(jié)構(gòu)以及算法等方法的情況下，為未來工程實際的應(yīng)用作鋪墊。現(xiàn)階段，CDIO已經(jīng)成為了最受國內(nèi)外歡迎的一種模式，其主要是將構(gòu)思到設(shè)計到執(zhí)行再到運作等一系列過程看做工程教育中所涉及的整體性環(huán)境之背景，并且在遵循產(chǎn)品生命周期的前提下能夠?qū)⑾嚓P(guān)的主要課程體系構(gòu)建出來，隨后在項目和課堂結(jié)合的前提下實現(xiàn)學習的主動性，從而使學生能夠達到預(yù)期的學習目標。

將我校的自動化專業(yè)作為案例，針對如何有效地提高智能化控制課程的教學質(zhì)量，主要圍繞的方向是對先進性的“CDIO”模式以及相關(guān)的內(nèi)容等進行科學化的借鑒，并在其相關(guān)教育理念強有力的引導下，科學化地實施了卓越工程師這一重點培養(yǎng)計劃，其主要的目的就在于提高大學生群體的實踐能力、創(chuàng)新能力，以便于能夠?qū)λ麄兊恼n程體系及相關(guān)教學內(nèi)容等進行科學性協(xié)調(diào)，以此達到培養(yǎng)卓越型學生的目標?；谀壳拔覈漠a(chǎn)業(yè)化發(fā)展，以及結(jié)構(gòu)體系調(diào)整性的支撐能力不強等問題，使得在結(jié)構(gòu)調(diào)整和目標培養(yǎng)的過程中有不相適應(yīng)的矛盾產(chǎn)生。因而，我們需要將全新的與發(fā)展相適應(yīng)的一種新課程教學體系創(chuàng)建出來，也只有這樣做才能夠真正意義上促進國內(nèi)智能化控制學科整體可持續(xù)發(fā)展，為建立在工程教育理念之上的智能化控制課程這一教學模式的推廣提供條件。

二、智能控制課程發(fā)展歷程及教學中存在的問題

（一）發(fā)展的歷程

作為新型的、現(xiàn)代化的一種自動型控制技術(shù)，智能化控制技術(shù)是原有的自動化控制技術(shù)的一種延伸，是最新的一個發(fā)展階段的代表。早在上世紀九十年代以后，智能控制技術(shù)就取得了飛速發(fā)展并逐漸走向成熟，無論是家用、工業(yè)，還是在軍事、農(nóng)業(yè)等方面均被廣泛應(yīng)用。

第一次出現(xiàn)智能控制思潮是在上世紀的六十年代，是由Leonaes等人正式提出來，直到上世紀八十年代末期又由IEEE這一控制系統(tǒng)的學會以及計算機的學會在美國的費城聯(lián)合召開了一場有關(guān)于智能化控制的國際性組織學術(shù)研討大會，并且智能化控制作為一門新的學科也是在此次大會上確定的。

在上世紀九十年代末，蔡自興等人編寫了我國首部有關(guān)于“智能控制”的教材，編者將模糊的控制，遞階的控制，學習的控制，專家的控制以及神經(jīng)的控制等連接起來共同視作智能化控制這門現(xiàn)代課程初步的框架，并圍繞主要的分支進行相關(guān)研究。后來，如李人厚、王耀南等對相關(guān)的智能化控制教材充分進行了編寫和完善，這些已經(jīng)出版的教材對于我國智能化控制課程而言，其教學效果明顯達到了，并且關(guān)鍵性的教學作用也發(fā)揮了出來。他們無論是為了我國整個智能化控制這一學科的建設(shè)，還是為相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)均作出了非常重要的貢獻。

近年來我國專家們在研究智能化控制這方面的表現(xiàn)是十分的活躍，時常會有重要的、新型的一些與智能控制相關(guān)聯(lián)的學術(shù)討論會舉辦，如中國控制會議、全球自動化與智能控制大會、中國控制與決策大會以及中國智能自動化大會等，這標志著我國的智能控制已經(jīng)形成了獨立學科。

（二）存在的問題

經(jīng)過長時間的觀察研究發(fā)現(xiàn)，在日常的智能化控制課程教學中時常有問題出現(xiàn)，這些問題主要表現(xiàn)在：

1.由于專業(yè)或?qū)W校的不同，使得智能控制課時會有明顯的差異性存在，最常見的便是安排48課時或是32課時。一旦遇到相對緊張的學時狀況，就會使教學改革的手段或方法受到一定程度的約束。這主要是因為每一年都會大量增加新的知識，因而教師的備課方案也需要實時更新。另外，在不斷增加課題講授的基礎(chǔ)上，還需要不斷有新的教研成果加入，為了落實教學改革，增加交互式教學以及課堂討論環(huán)節(jié)是必不可少的。然而研究發(fā)現(xiàn)理論課的增加卻沒有適當增加實驗課，這自然難以使實驗效果得到保證。

2.學生整體性的學習水平參差不齊，為了與全體學生的學習需求相適應(yīng)，對于教師而言困難重重。另外，不同的教師其自身所具備的教學水平也會有所差異，不同的教師對于內(nèi)容的理解不同，在有限的教學時間內(nèi)，也無法保證每一個學生都能聽懂，學習能力較差的學生自然就會失去學習的興趣，這并不利于教學效率的保證。

3.不同的學校對于學生有自己的一套管理方式，但是隨著教育體制的逐步完善，人們更加傾向于建立激勵機制以及科學化的考核方式。但是經(jīng)過實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在該課程所應(yīng)用的考核技術(shù)上是不完善的，大多學生認為其只是一個形式，由于采取了不適應(yīng)的考核形式，難以將其有效的激勵作用發(fā)揮出來。學生自然在學習上容易掉以輕心，不但教師的教學效果難以達到，學生的學習成果也是難以取得的。

三、教學策略分析

（一）以理論教學為出發(fā)點

在2010年有關(guān)于UNESCO的工程學報告中就明確指出，人類目前主要面臨的最大機遇和挑戰(zhàn)就來自工程。為了使國家的卓越工程師計劃得到滿足，有必要對現(xiàn)階段所實行的教學大綱進行重新的改善和修訂；隨后需要對各種知識點、學時之間的分配合理調(diào)整，只有將相關(guān)的知識面所覆蓋的范圍進一步擴大，才能夠在此基礎(chǔ)上將實驗內(nèi)容所占的比例提高，從而加強對實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容的設(shè)置，如圖1所示。

由于智能控制課程涉及的知識面較廣，因而在實際教學的過程之中，主要擔任引導者、組織者職責的是教師，這要求教師在課堂上采取啟發(fā)式這一教學模式，隨后在教授內(nèi)容中增加一定的案例講解，使學生能夠?qū)φn程教學的服務(wù)事項進行明確，清晰行業(yè)乃至國家對人才的需要，如數(shù)控機床的專家系統(tǒng)設(shè)計、液浮陀螺儀器中對于溫控系統(tǒng)所涉及的模糊控制的相關(guān)策略設(shè)計，以及擺系統(tǒng)神經(jīng)這一網(wǎng)絡(luò)之中的PID現(xiàn)代控制器設(shè)計等。除此之外，更需要不斷鼓勵大學生們積極地、自由地對問題進行深度剖析、探討，以便能夠?qū)⒔虒W環(huán)節(jié)中良好而又有效的互動目標實現(xiàn)，從而有助于短時間內(nèi)提高學生們的整體認知能力。

（二）實踐教學分析

智能控制自身具有較強的專業(yè)性，要求學生必須具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，但是在實際工作中筆者發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的學生對于智能控制方法感性方面的認識較少，并且受限于學時數(shù)，因而在學習上缺乏積極性，這就要求教師積極鼓勵學生進行自主學習，并將課余時間充分有效地利用起來。如在每一次課堂教學結(jié)束以后，筆者便會有針對性地將課外專業(yè)預(yù)留給學生，對學生預(yù)習和復(fù)習等過程進行引導，這樣的方式能夠幫助教師精煉講解教學內(nèi)容，節(jié)省更多的課堂教學時間，還有助于學生盡快熟悉相關(guān)的知識內(nèi)容，從而提高自主學習能力以及工程能力。

在設(shè)計“智能控制”的教學內(nèi)容時，筆者會提前將六個學時安排為實驗課程，其目的是為了給予學生獨立設(shè)計智能控制器的空間，以便對他們實踐動手的能力進行培養(yǎng)，因此將設(shè)計熟練程度、模糊控制系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的系統(tǒng)等進行增加。實驗過程主要是在“講解——實驗——總結(jié)”這一方式下進行。

（三）教學手段

課堂主要是在多媒體軟件的運用下進行，其目的是為了提高學生信息獲取的效率。在制作多媒體軟件的過程之中，筆者主要遵循的是圖文并茂這一原則，這是為了能夠有效將學生的注意力吸引過來，以便于將情景式教學的要求實現(xiàn)，從而充分將學生主觀的能動性調(diào)動起來，以便將主動學習替換原來的被動接受，有助于學生對知識理解程度的加深。

（四）考核的方式

本課程有著較強的理論性，為了避免中國傳統(tǒng)應(yīng)試教育的弊端，筆者主要是在多元化考核制度的使用下對學生的課程成績進行評價，主要包含期末成績、平時成績以及實驗成績等內(nèi)容。

綜上所述，就智能控制教育在我國的發(fā)展而言，其在科技水平的進步下也取得了驚人的成績，應(yīng)在日常的教學工作中不斷對智能控制相關(guān)的教學策略、方法以及手段等進行完善，培養(yǎng)一批批高素質(zhì)、勇于創(chuàng)新的工程型人才，從而推動我國的智能控制發(fā)展。

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【作者簡介】孫振保（1980— ），男，山東菏澤人，碩士，廣西城市職業(yè)學院講師，工程師，研究方向：控制科學與工程。

（責編 丁 夢）