陶瓷高校《系统辨识》课程的教学改革分析

王建宏++朱永红

摘 要针对陶瓷高校自动化专业的学生特点，研究“系统辨识”课程的教学改革分析。通过教学目的规划、教学方法的改进、教学实践的设计和教学自学与创新能力的培养四个方面来分析该课程中所存在的问题及其相应的改革建议。

【关键词】陶瓷；系统辨识；教学改革

1 引言

“系统辨识”课程是工科专业的一门专业课程，是为其它学科做好模型准备的课程。虽然“系统辨识”课程在所有高校中都已开设，但各高校有其办学理念，使得各门课程都应与本校的特色相关联。通过对“系统辨识”课程的学习，使大学本科生掌握系统辨识的基本点和辨识方法，为自适应控制课程提供建模思想。

签于作者所在高校为景德镇陶瓷学院，该校是一所陶瓷为特色的院校。因此在我校自动化教研室开设“系统辨识”课程因抓住陶瓷特色，将“系统辨识”课程的原理及辨识策略等应用于陶瓷机械大生产，如建立压电陶瓷的非线性系统辨识及其相应的自适应控制模式。因为“系统辨识”课程具有很强的数学理论性与逻辑性，需要深厚的数学、信号、通信和概率统计方面的知识作为背景，所以在本科生高年级的课堂教学中具有教授难度较大，学生很难对其中的原理与辨识算法做深入的理解。“系统辨识”课程中牵涉到很多的辨识算法，这些辨识算法虽然其推导过程较简单，但要如何能够得心应手地在陶瓷机械大生产中使用，需有一个从理论上升到实践的过程。如何让学生真正掌握“系统辨识”课程中的辨识算法，如何自己编写一些较简单的辨识算法是本课程的主要难点，提高学生的自学能力和创新意识。

2 教学内容

“系统辨识”课程分为10章节，第1、2、3章着重论述系统辨识的基本概念和以后各章节所需要的基本知识。特别是第1章，作为全部课程的起点，初学者应该认真细读，并在学习过程中经常加以回顾，充分理解全部课程的主要内容。第4章到第9章主要讨论各种辨识方法，这是全部课程的核心部分。在讨论经典辨识方法的同时，重点介绍现代的辨识方法。这样分类阐述，是学生对众多的辨识方法有一个完整的概念。第10章着重研究辨识算法的统一性。由于第5章至第9章主要致力于各种特定辨识方法的讨论，它们的共性未能被揭示。

3 教学改革分析

针对以上在讲授“系统辨识”课程过程中所存在的某些实际问题，仅仅结合我校陶瓷特色的主题，为大力提高陶瓷高校“系统辨识”课程的教学质量，培养学生对工科控制思想的兴趣，针对以下方法提出若干关于本课程“系统辨识”的一些教学改革方面，建议“系统辨识”课程在工科院校开设的某些措施：

3.1 教学目的规划：

“系统辨识”课程的数学理论性非常强，需要深厚的数学背景知识，所以使得在讲授过程中会出现较多的数学推导公式的存在。这些数学推导公式无疑会给工科学生带来厌烦性，为使学生能静下心来专心研究其中的数学推导过程，这需要一种推动力。因此在讲授这门篇理论课之前，就需要阐述本课程的重要性，这种重要性可从某些实际例子来说明。比如实际陶瓷机械化大生产中关于压电陶瓷的建模，就需要采用“系统辨识”课程中的若干辨识算法。从实际的例子中来说明系统辨识的重要性，若没有系统辨识来建模，即没有关于任何系统对象的数学模型，后期的压电陶瓷的自适应控制或陶瓷窑炉的火焰预测控制等。比如在讲授系统辨识算法中的最小二乘法时，可穿插最小二乘法的由来。

3.2 教学方法的改进：

多媒体是教学的辅助手段，它和板书一样，直观性强，帮助学生理解、记忆、分析等。多媒体教学引导学生对学习的向往，具有良好的兴趣和动机，在学习活动中获得快乐和享受，是教师在课堂教学中所追求的目标。如在讲授多种基本系统辨识算法原理后，可由多媒体教学的形式给出这几种辨识算法的比较：

3.3 教学实践的设计：

“系统辨识”课程中的所有理论都要付诸于实中，但实践中不可能制造出一个实物来验证辨识算法的有效性，这就使得学生先在实验室予以实现辨识算法。目前基于MATLAB仿真程序的系统辨识算法在很多高校中都开展大幅度教学。因MATLAB仿真语言易于自学，在我校的“系统辨识”课程的教学中要着重突出MATLAB仿真语言的使用。

签于我校为以陶瓷主题为特色的高校，对于系统辨识算法在压电陶瓷机械化大生产中的压机系统的建模可采用最常见的最小二乘辨识算法来予以实现。采用MATLAB仿真语言的仿真程序来建立压机被控系统对象的最小二乘算法。

4 结语

对于陶瓷高校的“系统辨识”课程，为适应本校以陶瓷特色为主题，根据实际的教学经验总结出在教学中所存在的若干问题，分别从教学目的规划、教学方法的改进和教学实践的设计来阐述本课程的改革措施。

参考文献

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[4]Juan C，Augero.A virtual closed loop method for closed loop identification[J].Automatica，2011， 47（8）：1626-1637.

[5]王建宏.基于先进辨识的控制策略研究及其应用[D].南京：南京航空航天大学（博士学位论文），2011.

作者单位

景德镇陶瓷学院机电学院 江西省景德镇市 333403