研究生“智能控制”课程教学改革与实践

2015-08-15祝晓红

电气电子教学学报 2015年5期

胡蓉，钱斌，祝晓红

(昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650500)

“智能控制”是我校自动化专业研究生的一门重要的课程［1］。该课程内容覆盖面广，抽象的知识点较多，在教学过程中，学生的学习积极性不高，为修学分而学习，大多数学生没有把智能控制的理论、方法与自己的课题研究联系起来进行思考和探索。为了让学生能更多地了解学科前沿知识，让教学内容更好地切入到学生的课题研究中，提高他们的科学研究素养，在充分调研的基础上，我们对“智能控制”课程的教学模式进行了改进。

1 教学内容的整合

“智能控制”课程原来的教学内容为:人工智能基础、模糊控制、专家控制系统、人工神经网络控制、遗传算法和递阶控制系统［2］。在有限的学时里，教师要把这么多的内容讲深、讲透，时间上不允许，学生学起来也吃力。

在规定学时内怎样让学生的受益最大呢?我们把教学内容重新整合为五个专题:①模糊控制;②专家控制;③人工神经网络控制;④机器学习;⑤智能优化方法。针对这五个专题分别由五位教师授课。

教学中，每位教师以自己近三年的研究成果为例，引导学生学习和专题相关的理论知识，同时，向学生介绍当前的学科发展动态。

课程的教材为文献［3］，同时，不拘泥于教材，每个专题的教师都会列出该研究方向经典的学术专著书目，让学生参阅或按指定篇章学习。

另外，为了让学生阅读高质量的学术论文、更好地了解国际、国内智能控制学科的研究状况，我们还给学生介绍了以下内容:

(1)国际和国内学术期刊:如电气与电子工程师协会(IEEE)会刊、《自动化学报》、《控制与决策》和《控制理论与应用》等;

(2)重要的国际和国内学术会议:如国际自动控制联合会世界大会(IFAC)、IEEE决策与控制大会(CDC)、全球智能控制与自动化大会(WCICA)、中国控制会议(CCC)、中国过程控制会议(CPCC)和中国控制与决策会议(CCDC)等;

(3)常用的期刊数据库:如Elsevier、IEEE/IET Electronic Library(IEL)、中国知网和万方数字化期刊全文数据库等。

我们鼓励学生多阅读，多思考，进入课题研究后，鼓励他们积极地向以上期刊或学术会议投稿。

2 教学方法的改进

当前，为了提高研究生独立从事科学研究和技术开发的能力，不少新的教学模式被采用，如:案例教学法、研讨式教学法、大作业教学法和学生授课式教学法等等。这些方法各具特色，在不同课程的教学中对教学质量的提高起到积极的作用。

文献［1］针对研究型大学工科专业课程的课堂教学模式，对北京航空航天大学的112名高年级本科生、低年级硕士生、高年级硕士研究生和部分博士研究生进行跨年级、跨专业的问卷调查研究，结果表明，“任课教师讲授基本知识+领域专家宣讲科技前沿+选课学生在课程学术会议上报告课程研究成果”的多元化开放式课堂教学模式得到绝大多数学生认同和欢迎。

经过调研和多次讨论，我们根据工科研究生的培养目标、“智能控制”课程的特点以及我校教师和学生的实际情况，制定了“专题教师讲授基本知识及学科前沿+学生期末报告课程研究成果”的教学方式，其中“专题教师讲授基本知识及学科前沿”包括如下两个阶段的教学。

第1阶段:以传统教学方法为主，讲授智能控制基本概念、基本知识和基本原理。

第2阶段:教师根据所讲授的专题内容，梳理科研成果，形成具有针对性、典型性和启发性的教学案例。以教学案例为基本材料，采用研讨的方式，引导学生将智能控制中的理论和方法应用于实际问题，让学生体会理论和实践的结合。同时，通过对案例的分析，帮助学生理解教学中的难点，加深对所学理论及方法的认识，启发学生的思维，让其能够举一反三，培养其学以致用的能力。

以“智能优化方法”专题为例，专题授课教师在第1阶段讲解优化的基础知识、常用优化算法的原理，以及这一研究方向的研究现状和发展趋势。

在第2阶段，教师结合自己的科研成果，以分布估计算法应用于车间调度作为应用实例和学生一起研讨学习。在讨论之前，教师先把相关文献发给学生阅读，然后通过和学生一起分析实例，让学生明白:车间调度的特点是什么?算法应用的难点在哪里?怎样去解决难点?如何来评价算法的效果才是客观的?当学生在教师的带领下对这些问题逐一思考，并有了自己的心得时，学生对怎样独立从事科学研究有了初步的体会。后面再通过撰写与课程相关的小论文加以巩固，这样学生就初步掌握了独立科学研究的方法。

3 考核方式的改进

考核方式由原来的期末开卷笔试改为期末汇报课程研究成果，即:学生两或三人自由组合为一个小组，利用课余时间查阅近五年的文献资料，选择“智能控制”课程中的理论或方法，结合研究方向或兴趣爱好写一篇小论文，可以是方法应用、算法改进或是综述性的文章，字数3500字左右，小论文按照《自动化学报》投稿要求的格式完成。课程结束提交小论文时，以小组为单位在课堂上就其内容向所有授课教师及选课学生进行汇报并答辩，汇报时间20分钟，答辩10分钟，教师根据学生在小论文中的贡献来评定成绩。最终评定的综合成绩中，小论文及汇报的成绩占70%，学生的平时表现占30%。

改进后的考核方式，其考查的重点是:是否掌握科学研究的方法?是否具备从事科研工作的能力?撰写论文是否规范?对智能控制的前沿是否熟悉等等。这样的考核方式更易于激发学生的学习兴趣，更利于学生科研能力的培养，学生后期从事课题研究更容易上手。