应用型人才培养导向下智能控制教学改革探讨

孙振保

【摘 要】本文以应用型人才培养为导向，分析智能控制教学中存在的问题，提出通过优化教学内容、树立创新意识、建立新型的考核机制、建立互动式教学、利用实践教学实现知识多样化等措施进行智能控制教学改革。

【关键词】应用型人才 智能控制 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）06C-0082-02

随着我国高等教育由精英教育过渡到大众型教育，教育对象的阶梯层次也发生了较为重大的变化。学生的理论知识基础和能力在扩招量较大的本科招生院校普遍呈现下降的趋势。但由于社会急需大量应用型人才，从而促使各高校为了适应新形势的教学要求努力寻求提高人才培养质量的教学管理方法，进而推动教学制度的改革。智能控制是一门集理论研究和工程实践为一体的综合性课程，也是高校自动化专业的重要专业课。为了适应当今社会对人才素质的要求，近年来，我们对智能控制的教学也作了一些实践性探索，着重是以培养学生的创新能力和综合素质为主。

一、智能控制课程的特点

自动控制发展的高级阶段即为智能控制。它也可以称之为一门新型的交叉前沿学科，是由多种学科的高度综合集合而成的，比如人工智能、控制论、系统论、信息论，等等。智能控制在社会生产中除了具有较为广阔的应用前景，同时还具备巨大的研究价值。因此，这门课程原本只是应用在研究生阶段所开设的，现如今已在众多高校自动化相关的高级本科实施应用。它所体现的目的与核心不仅仅只是对控制理论的前沿发展方向有所学习，更是能够使学生有效地了解现代控制理论的实际概念。

就“智能控制”的概念可知，智能控制理论研究的主要目标在于控制器本身，并不是被控对象。智能控制理论不同于现代控制理论或是经典控制理论的处理方法，它的研究核心可归结为高层控制，在此过程中较强的容错能力是解决广义问题的根本。智能控制能对复杂的系统进行全局控制，在其中可形成基本的能力，如自适应、自组织、自学习或是自协调能力，等等。智能控制系统通常以数学广义模型的方式呈现，它具备混合控制的特点。组织结构恰恰体现了智能递增、精度递降的特点。总之，智能控制系统是自动化实行智能机完成目标的控制系统，也是判断自修复能力的一种体现。

从专业角度来看，智能控制可以归属于理论化较多的专业课程。此类课程所涉及的理论分支较多，并且具备多类学科的交叉性。不仅包含了一些较为前沿的学科理论，还掌握着众多丰富的内容。学习者通过智能控制课程的学习，可以在智能控制的研究中学习到可供研究的方式方法，对于学习者获取有关的基本知识、掌握智能控制的一般方法都是极其重要的。如此一来，为学习者掌握智能控制的分支和特点提供了极大的便利性。

二、智能控制课程传统教学出现的问题

（一）教学方法单一。传统的教学方法相对来说比较单一，通常是通过教学系统化的讲解来使学习者掌握有关的专业知识。教学者站在讲台上进行教授，学习者在台下较为被动地接受是一般的传授形式。通常这种教学方式的自由度相对来说是较大的，而学生并不存在应用的自主性，甚至还处于一种一知半解的状态。由于智能控制课程内容相对于其他课程来说概念抽象、信息量过大，因此学生在接受此类课程时就更容易出现不能及时消化所学知识、失去研究兴趣等问题。由此可见，教师在传授的过程中要注重教学方法的多样化，有效地活跃课堂气氛，进而做到知识的有效传输，使学生的思维得到放射性延展。

（二）缺少教学实践环境。教学资源少在一定程度上导致教学实践环境的贫乏。在学习知识的过程中，我们大多提倡实践出真知，然而大多数智能控制教材不存在实验方案和实验环节，在这点上无法有效地满足智能控制教学的需要，只有将理念转为实物呈现在学生面前，才能真正意义上做到意会言传。并且有一些存在实验环节的高校也不具备提供实验平台的能力，所以就此来看就很好地诠释出智能控制教学的理念是相对艰难的。

（三）课后考核的不足。智能控制教学除了教学方法和实践环境的有效培养，课后考核也同等重要。教师的传授水平以及知识的接受程度都要依靠课后考核来进行勘测。而在当代教学环境下，课后考核通常被视为一项烦琐且不必要的工作过程，通常在改革过程中研究者会把重心放在教学方法中，这对于整体的改革优化是极为不利的，因此建立有效的课后考核是急切且必要的。

三、智能控制课程教学改革措施与途径

（一）优化教学内容，增强新颖性和实用性。智能控制课程具有很多的阶段性特点，如前沿性、抽象性、理论性等。它所涉及的相关内容是极其广泛的。然而，智能控制课程作为本科课程中的一门专业课，在学习的过程中应当注重减少烦琐公式的推导，教学者更应当注重控制思想的融会贯通。特别是在教学内容的选取方面，应尽量多地采取简易示例的演示，以便能够切实提高学习者在此过程中的乐趣，做到真正意义上的寓教于乐。在实际的教学过程中，则可以尽量地采取展示型设计，如模糊PID控制器的设计思想为自适应调节控制参数等。考虑到智能控制的应用现状，参考教学体系也是进一步优化的渠道。在调整后也应当注重突出工程的实际应用型，而不是以理论为主要核心。由此便可以在实践中致力培养学生的创造思维和独立分析能力，从而达到课程内容的综合性。

在优化教学内容的过程中，参考每个不同年龄段学生的心理也是同等重要的。本科高年级的学生主要关心学科前沿知识的使用方法或是应用领域，在掌握了专业知识的同时能够学到许多较为实用的智能控制算法。通常他们不愿意花费太多的时间在知识的消化理解上，由此可见知识的应用在教学过程中需要重点关注。应根据学科的发展方向优化教学内容，在保证智能控制理论内容严谨性的同时强调贯穿于每章节中所涉及的知识点。在每一个知识点上能够做到附上相应的例题和习题，以此达到巩固所學习的知识。在优化教学内容的过程中应做到增强新颖性和实用性，把传统意义上的知识灌输转变为专业素质和创新能力的培养。

（二）树立创新意识培养创新能力。培养创新意识是应用型人才培养的主要目标之一。智能控制理论与现代的控制理念有所不同，它更多地强调训练创新思维、提高创新能力等方面。这就充分地体现了智能控制是一个保持生机的同时还能够发展的学科，但由于目前的理论和技术还不够成熟，其在一定程度上要求教学者应给学习者提供一个培养创新能力的机会。在实施的过程中，更应去注重展示学科的吸引力。如采用质疑导入法提出问题，激发学生进行思考。通过互动式的教学方法设计问题，学习者以此进行讨论和回答。学习环境的进一步活跃是使教师成为组织者和引導者的根本，但在此要切记课堂教学的主体永远是学习者。

（三）建立新型的考核机制。智能控制课程的理论性较强。由于期末考试的题目都较为简单，仅凭期末考试的成绩很难客观地评判学生的各项能力。针对此种状况，我们提出了多种解决对策。以能力型代替记忆型就是较为实际的一项考核方式。同时伴随着以多项内容相结合的新型评价机制能够有效避免期末考试较为单一的考核方式。随堂检验、实验答辩等都是评价机制中较为新型的方式。在实际的课程教学中，对平时的作业等级进行划分，对作业中存在的问题进行纠正都有利于调动学生体现积极性。以此让学生在学习的过程中以报告的形式进行答辩，阐述自己的设计思路并演示控制效果，这样的考核不仅可以促进学生学风的转变，也可以保障成绩的公平以及合理性。

（四）利用网络平台，建立互动式教学。充分利用互联网教学平台可以使教学资源与网络教学进行有机整合，从而搭建一个教师和学生之间互动的平台。利用网络提供多种网络教学资源可以为学生创造多种便捷，例如网络课件、电子教案和应用资料，等等。网络平台不仅充分调动了学生的学习自主性，还为网上资源的教学方法创建了互动。在教学中借助较为广泛的仿真软件，能够有效地将复杂系统进行模块化分析或是设计。有效地运用软件中的工具箱可以较为轻松地将控制器应用在系统控制中，使学生可以较为优越地感受控制效果。适时地编写算法程序也是可实施的一种途径，不仅可以加深学生对理论的理解，还可以在编写的途中产生一定程度的成就感，从而逐渐培养这门课程的自信心。

（五）利用实践教学实现知识多样化。鼓励学生参加大学生竞赛等多种科研项目，使学生在深化理论内容的同时提高课外实践的能力。在科技项目的实施过程中，多样化地引导学生探究问题以及新知识的领域，拓展学生的扩散性思维。智能控制不仅在日常的教学以及生活中得到广泛普及，而且在航空航天控制、交通运输系统等方面也有着广泛的应用。这些行业所涉及的市场需求大多数是从事工程以及产品设计方面的工作，因而对该类人才的实践性培养就显得尤为重要。智能控制课程在开展过程中可以实施小组制，依照小组的形式将整个系统控制器的设计和调试进行不断完善。同时可以根据实际控制的效果和设计思想确定实验课的成绩，这样不仅可以充分调动学生学习的积极性，还能够在一定程度上培养学生的创造性思维和工程实际能力。学生可以通过较典型的并且具有代表性的基本模糊控制器进行实际的应用，从仿真实验中去了解和掌握设计的要领，从而为今后的学习或是工作打下坚实的基础。由此可见，在智能控制教学改革过程中，实践教学环节所起到的作用是不可比拟的。在真正实施的过程中，也应该将此放在首位。

智能控制作为高年级学生的专业核心课，是一门综合性、理论性较强的交叉学科。通过整合优化教学内容、增加实验仿真环节和设置设计型实践环节等教学改革，不仅能够提高学生的学习兴趣，使学生较快地掌握智能控制系统的精髓，而且能够使学生用智能控制原理和方法分析、设计智能控制系统。同时，继续加强对智能控制学习问题的研究工作也是必不可少的，特别是在动态系统的知识获取、分类、表达以及利用的规划上。在此基础上，应着重加强智能优化技术的发展。随着基础理论不断创新和实际应用方法日益成熟，智能控制课程在应用型人才培养下将会发生质的突破。

【参考文献】

[1]刘金琨.智能控制[M].北京：电子工业出版社，2014

[2]袁宇浩，张广明.研究生“智能控制”课程教学探讨[J].中国电力教育，2010（7）

[3]赵亦欣.自动化专业实验教学与工程应用整合的探究[J].西南师范大学学报，2009（1）

（责编 卢 雯）