冗余控制实验教学中的终身学习能力培养

王以忠 吕端良

摘 要 本文探讨了冗余控制实验教学中终身学习能力的培养问题。倡导转变大学教育阶段一次性解决所有问题的传统“职业教育”观念，以终身学习能力的培养取而代之。就问题的发现与界定、解决问题的设计过程、仿真实验与修正以及实现问题进行了深入地探讨与研究，针对大学生的终身学习能力的培养提出了相应的改进措施和适宜的教学方法。

关键词 终身学习 冗余控制 实验教学

中图分类号：G424文献标识码：A

Lifelong Learning Capacity Training in Redundant

Control Experiment Teaching

WANG Yizhong, LV Duanliang

(Shandong University of Science and Technology, Taian, Shandong 271021)

Abstract This article discusses the problem of redundant control of experimental teaching in the lifelong learning ability. Advocating change University education stages one to solve all the problems of the traditional "vocational education" concept, to lifelong learning ability in its place. Problem discovery and definition, design processes, simulation and correction of problem-solving and implementation issues for in-depth discussion and research,proposed improvements and appropriate teaching methods for college students for lifelong learning ability.

Key words lifelong learning; redundant control; experimental teaching

当今世界科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，国力竞争日趋激烈。人类社会已经进入了知识大爆炸和高速信息时代，一个人几乎不可能在大学阶段学完和被培养出其终身够用的知识、技能和各种专业素养，大学毕业生走向工作岗位后需要不断地学习新的知识，发展所需要的实用技能，以适应社会并以具有开创性的工作服务于社会。因此，必须转变那种一次性解决所有问题的传统“职业教育”观念，使大学教育成为以培养学习能力、思考能力以及操作能力为主的终身教育。冗余控制实验教学在培养学生的设计与操作能力等等终身学习能力过程中扮演着不可或缺的重要角色。

江泽民同志指出：“当今世界综合国力竞争的核心，是知识创新、技术创新和高新技术产业化。”我们要赶超世界科技的先进水平，很关键的一个问题就是要把世界领先水平的新思想、新理论、新方法和新技术迅速地转化为生产力。这就要求我们的高等教育要彻底转变那种仅着眼于教师单项灌输知识为主的传统教育观念和教育模式，通过必要的知识的传授，培养其终身学习和把知识转化为现实生产力的能力。冗余控制实验教学要把培养学生的设计与操作能力摆在重要的位置上。教学过程中注意引导学生形成科学可行的研究问题解决问题的思路，具体的过程应该是：一、发现并界定问题；二、设计阶段；三、仿真实验与修正阶段；四、模拟转化为现实生产力阶段，也就是实现阶段。

1 发现并界定问题

科学技术的进步往往是与新问题的发现相伴而生的，发现问题往往比解决问题更重要，因为解决问题经常仅仅是一个数学逻辑问题或是实验技能问题。而发现新的问题往往需要打破旧有模式、突破惯性思维而开创性的从新的角度重新审视事物，这需要丰富的想象力和非凡的创新能力，这恰恰是我国教育的薄弱环节。新问题的发现不能闭门造车凭空想象，而应紧密联系实践。在实验教学或实习中教师要注意引导学生去关注研究对象的适用范围、所需的各种条件以及其工作机理，再结合其欲达到的目标和产生的结果去考察研究适用范围的突破、条件的改变或是否能从其它角度来达到目标，这个过程中要注意打破旧有模式，走出自己的领域，尝试各种各样的新组合。

众所周知，在信号处理领域傅立叶变换扮演着十分重要的角色，甚至可以说信号分析本质上就是傅氏分析。但任何事物都有其不足与局限，傅氏变换也不例外。人们通过提高它的刻画能力提出了诸如小波变换等一些变换；通过扩大其适用范围，引出了控制领域重要的工具：拉普拉斯变换。由此可见，关注事物的适用范围及其不足，就容易有所突破。另外，要发现新问题，还应注意从那些能改变你的思路的问题开始，必须独辟新径，寻求新的突破、发现新的联系，打破旧的模式。要善于接受新事物，跳出自己的领域，一般说来专业技术问题的解决需要专门领域的知识、技能和策略，专门的知识经验对于解决问题至关重要，但长期的专门训练也容易使人形成思维定势和功能固着。研究表明，在问题情境不变的情况下，定势能使人们应用已掌握的方法迅速地解决问题，但在问题情境发生变化的情况下，定势往往就会妨碍人们采用新的开创性的方法解决问题。功能固着使人习惯于从事物的常规功能角度来考虑问题，它常会妨碍人们去发现事物的新功能，容易造成创造性的枯萎。不要让自己所受教育形成的惯性思维与功能固着束缚住自己，结合其它领域的知识与思维方法去探索新事物，发现新问题。

新的思想往往是原有要素的新组合，有人曾经说过“一个想法是旧成分的新组合，没有新的成分，只有新的组合。”旧成分的新组合所产生的创新其威力可能是十分巨大的，令人遗憾的是我们传统的教学模式严重地忽略了这种思想方法的传授，我们在实验教学中要有意识的去引导学生尝试对旧成分的新组合。

传统的教材是按照科学的逻辑的体系编写的，教师自然按照这一体系进行教学，考试大多都是建立在一个问题只有一个正确答案的原则上，寻求那唯一正确的答案的思维模式被牢固地植入学生的脑海中，当然有些问题的答案是唯一的，比如一些数学问题便是这样，那是因为问题的条件被严格的界定了。但现实世界中的大多数问题并非如此。如果你认为问题只有一个正确答案，那么当你找到它时，你就会停止进一步的探寻，容易使学生孤立而不是用联系的观点去看问题，这将严重的禁锢了学生的思想、抑制其创新思维和发散思维，长此以往，学生就学会了简单地接受而磨去了发现的兴趣。我们在教学中应强调打破逻辑的体系，重视新组合的发现教学，注意研究各个板块之间的联系，比如在冗余控制实验教学中，我们可以把确定性系统的已有成果与随机系统结合；把脉冲控制与连续状态反馈冗余控制相结合等等，这样就可能取得许多意想不到的优秀成果。因此重视旧成分的新组合教学对于激发学生的发现问题能力是十分有益的。

2 设计阶段

发现了问题，有了目标，就要解决问题，达到既定目标，接下来就是设计阶段。首先要分析了解事物，采集数据，然后再结合既定目标制定切实可行的方案。

分析了解事物的过程中要注意引导学生学会运用整体分析法与整体动力学的观点去处理问题。当我们认识事物时不是简单地将整体分割为一个个孤立的实体，而应该把局部看作不与整体分离依附于整体的有机组成部分，把局部做为整个有机体的一种表现形式与存在形式来研究，试图在它与有机体以及有机体的其它表现与存在形式之间丰富多彩的相互关系上来进行理解和把握事物。同时提倡非干预的仔细观察，这种认识中的承受态度在以往的教学中还没有作为一种科学的技术看待，没有受到足够的重视，而这样一种道家所倡导的承受态度在许多知识领域是非常重要的。我们要能动地改造世界，首先要建立与自然之间的和谐关系，把我们自己看作客观世界的一部分，使我们与研究对象成为和谐的一体。应该以不干扰、不插手、延缓行动和承受的态度，以非干预的仔细观察去认知，这种承受策略几乎在所有领域都是很有效用的。

有许多人认为科学的本质在于它的研究对象、各种软硬件和方法，而不是它的疑难、问题、功能或者目的，这就要求我们在教学中要注意科学与科学方法两者之间的区别。方法论固然重要，实际上只有科学的目标或目的才使方法论显示出重要性和合理性，我们要关心方法问题，但前提应该是它们能够帮助我们达到期望的目标，也就是要解决问题。要清楚技术是服务于问题的解决的，决不能使问题适合于自己的技术。另外，我们每个人的研究领域都是相对狭窄的，领域的划分往往不是由关于客观世界的一个根本问题来划定的，而是由学科的发展和技术的局限来决定的，这就要我们我们教学中提倡协作和团队精神，实验尽量安排大家协作完成，客观世界的复杂性，系统的高度非线性性和目前科学技术的飞速发展，这些都要求我们要有协作和团队精神，只有和谐地协作，知识技术互补才能更好地解决问题，达到预期的目标。

在对事物有了一个整体把握之后就要收集数据，利用数学工具对数据进行处理，再利用相应的专业技术设计制定出解决问题的方案。前面所说的一些原则不光适用于对事物的整体把握理解，同样适用于设计、实现等其它过程。

3 仿真实验与修正阶段及实现

设计制定出方案以后，要进行仿真实验，并进行反复的修改完善，接下来可组织同学们研讨将技术转化为生产力过程中可能会遇到的困难问题及应对策略。这样反复的训练不仅可使学生掌握一些非常实用有效的方法，而且对于他们的能力与素质有一个全方位的提高。另外，到生产一线的实地调研也是模拟把研究成果转化为生产力的一个很重要的过程，这个过程中不仅能增强学生的生产实践经验，而且也是一个很好的了解社会的过程，对于他们走出校门以后能够尽快地适应社会也是很有帮助的。

大学阶段终身学习能力培养问题解决得好与不好对于学生本人和社会都是至关重要的，解决得好，我们就可以为社会多培养一些栋梁人才，学生本人可以为社会做出更大的贡献。不然的话，我们的学生就不能够最大化的发挥他们的才能以服务于社会，这是极不可取的。只要我们教育工作者重视这个问题并采用科学合理的方法去培养学生，相信我们能够为社会培养出更多更优秀的人才。

基金项目：2011年山东省高校精品课程项目（2011BK029）；山东科技大学群星计划（qx0902152）；山东科技大学521工程项目（CXJ1151）

参考文献

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