基于工程教育理念的智能控制课程教学策略分析

孙振保+许书娟

【摘 要】本文分析以往智能控制课程发展的理论知识体系，提出工程教育理念下提高智能控制课程教学质量的对策。

【关键词】工程教育理念 智能控制课程 教学策略

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）01C-0152-02

一、智能控制课程分析

作为一门自动化类专业的课程，智能控制主要是要求学生对控制学科发展的前沿和方向进行了解，从而熟悉智能控制相关的发展趋势、主要理论以及数学基础等，在基本掌握智能化的控制结构以及算法等方法的情况下，为未来工程实际的应用作铺垫。现阶段，CDIO已经成为了最受国内外欢迎的一种模式，其主要是将构思到设计到执行再到运作等一系列过程看做工程教育中所涉及的整体性环境之背景，并且在遵循产品生命周期的前提下能够将相关的主要课程体系构建出来，随后在项目和课堂结合的前提下实现学习的主动性，从而使学生能够达到预期的学习目标。

将我校的自动化专业作为案例，针对如何有效地提高智能化控制课程的教学质量，主要围绕的方向是对先进性的“CDIO”模式以及相关的内容等进行科学化的借鉴，并在其相关教育理念强有力的引导下，科学化地实施了卓越工程师这一重点培养计划，其主要的目的就在于提高大学生群体的实践能力、创新能力，以便于能够对他们的课程体系及相关教学内容等进行科学性协调，以此达到培养卓越型学生的目标。基于目前我国的产业化发展，以及结构体系调整性的支撑能力不强等问题，使得在结构调整和目标培养的过程中有不相适应的矛盾产生。因而，我们需要将全新的与发展相适应的一种新课程教学体系创建出来，也只有这样做才能够真正意义上促进国内智能化控制学科整体可持续发展，为建立在工程教育理念之上的智能化控制课程这一教学模式的推广提供条件。

二、智能控制课程发展历程及教学中存在的问题

（一）发展的历程

作为新型的、现代化的一种自动型控制技术，智能化控制技术是原有的自动化控制技术的一种延伸，是最新的一个发展阶段的代表。早在上世纪九十年代以后，智能控制技术就取得了飞速发展并逐渐走向成熟，无论是家用、工业，还是在军事、农业等方面均被广泛应用。

第一次出现智能控制思潮是在上世纪的六十年代，是由Leonaes等人正式提出来，直到上世纪八十年代末期又由IEEE这一控制系统的学会以及计算机的学会在美国的费城联合召开了一场有关于智能化控制的国际性组织学术研讨大会，并且智能化控制作为一门新的学科也是在此次大会上确定的。

在上世纪九十年代末，蔡自兴等人编写了我国首部有关于“智能控制”的教材，编者将模糊的控制，递阶的控制，学习的控制，专家的控制以及神经的控制等连接起来共同视作智能化控制这门现代课程初步的框架，并围绕主要的分支进行相关研究。后来，如李人厚、王耀南等对相关的智能化控制教材充分进行了编写和完善，这些已经出版的教材对于我国智能化控制课程而言，其教学效果明显达到了，并且关键性的教学作用也发挥了出来。他们无论是为了我国整个智能化控制这一学科的建设，还是为相关专业人才的培养均作出了非常重要的贡献。

近年来我国专家们在研究智能化控制这方面的表现是十分的活跃，时常会有重要的、新型的一些与智能控制相关联的学术讨论会举办，如中国控制会议、全球自动化与智能控制大会、中国控制与决策大会以及中国智能自动化大会等，这标志着我国的智能控制已经形成了独立学科。

（二）存在的问题

经过长时间的观察研究发现，在日常的智能化控制课程教学中时常有问题出现，这些问题主要表现在：

1.由于专业或学校的不同，使得智能控制课时会有明显的差异性存在，最常见的便是安排48课时或是32课时。一旦遇到相对紧张的学时状况，就会使教学改革的手段或方法受到一定程度的约束。这主要是因为每一年都会大量增加新的知识，因而教师的备课方案也需要实时更新。另外，在不断增加课题讲授的基础上，还需要不断有新的教研成果加入，为了落实教学改革，增加交互式教学以及课堂讨论环节是必不可少的。然而研究发现理论课的增加却没有适当增加实验课，这自然难以使实验效果得到保证。

2.学生整体性的学习水平参差不齐，为了与全体学生的学习需求相适应，对于教师而言困难重重。另外，不同的教师其自身所具备的教学水平也会有所差异，不同的教师对于內容的理解不同，在有限的教学时间内，也无法保证每一个学生都能听懂，学习能力较差的学生自然就会失去学习的兴趣，这并不利于教学效率的保证。

3.不同的学校对于学生有自己的一套管理方式，但是随着教育体制的逐步完善，人们更加倾向于建立激励机制以及科学化的考核方式。但是经过实践调查发现，在该课程所应用的考核技术上是不完善的，大多学生认为其只是一个形式，由于采取了不适应的考核形式，难以将其有效的激励作用发挥出来。学生自然在学习上容易掉以轻心，不但教师的教学效果难以达到，学生的学习成果也是难以取得的。

三、教学策略分析

（一）以理论教学为出发点

在2010年有关于UNESCO的工程学报告中就明确指出，人类目前主要面临的最大机遇和挑战就来自工程。为了使国家的卓越工程师计划得到满足，有必要对现阶段所实行的教学大纲进行重新的改善和修订；随后需要对各种知识点、学时之间的分配合理调整，只有将相关的知识面所覆盖的范围进一步扩大，才能够在此基础上将实验内容所占的比例提高，从而加强对实践环节内容的设置，如图1所示。

由于智能控制课程涉及的知识面较广，因而在实际教学的过程之中，主要担任引导者、组织者职责的是教师，这要求教师在课堂上采取启发式这一教学模式，随后在教授内容中增加一定的案例讲解，使学生能够对课程教学的服务事项进行明确，清晰行业乃至国家对人才的需要，如数控机床的专家系统设计、液浮陀螺仪器中对于温控系统所涉及的模糊控制的相关策略设计，以及摆系统神经这一网络之中的PID现代控制器设计等。除此之外，更需要不断鼓励大学生们积极地、自由地对问题进行深度剖析、探讨，以便能够将教学环节中良好而又有效的互动目标实现，从而有助于短时间内提高学生们的整体认知能力。

（二）实践教学分析

智能控制自身具有较强的专业性，要求学生必须具备扎实的专业基础，但是在实际工作中笔者发现，大多数的学生对于智能控制方法感性方面的认识较少，并且受限于学时数，因而在学习上缺乏积极性，这就要求教师积极鼓励学生进行自主学习，并将课余时间充分有效地利用起来。如在每一次课堂教学结束以后，笔者便会有针对性地将课外专业预留给学生，对学生预习和复习等过程进行引导，这样的方式能够帮助教师精炼讲解教学内容，节省更多的课堂教学时间，还有助于学生尽快熟悉相关的知识内容，从而提高自主学习能力以及工程能力。

在设计“智能控制”的教学内容时，笔者会提前将六个学时安排为实验课程，其目的是为了给予学生独立设计智能控制器的空间，以便对他们实践动手的能力进行培养，因此将设计熟练程度、模糊控制系统以及神经网络控制的系统等进行增加。实验过程主要是在“讲解——实验——总结”这一方式下进行。

（三）教学手段

课堂主要是在多媒体软件的运用下进行，其目的是为了提高学生信息获取的效率。在制作多媒体软件的过程之中，笔者主要遵循的是图文并茂这一原则，这是为了能够有效将学生的注意力吸引过来，以便于将情景式教学的要求实现，从而充分将学生主观的能动性调动起来，以便将主动学习替换原来的被动接受，有助于学生对知识理解程度的加深。

（四）考核的方式

本课程有着较强的理论性，为了避免中国传统应试教育的弊端，笔者主要是在多元化考核制度的使用下对学生的课程成绩进行评价，主要包含期末成绩、平时成绩以及实验成绩等内容。

综上所述，就智能控制教育在我国的发展而言，其在科技水平的进步下也取得了惊人的成绩，应在日常的教学工作中不断对智能控制相关的教学策略、方法以及手段等进行完善，培养一批批高素质、勇于创新的工程型人才，从而推动我国的智能控制发展。

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[7]赵晓敏.基于多元智能理論的小学信息技术教学策略实验研究[D].山东师范大学，2013

【作者简介】孙振保（1980— ），男，山东菏泽人，硕士，广西城市职业学院讲师，工程师，研究方向：控制科学与工程。

（责编 丁 梦）