以模糊理論控制課程為例淺談多媒體教學(xué)問題

摘 要：模糊控制理論課是本科生一門新開課程，授課內(nèi)容和形式還處于摸索階段；針對(duì)研究性教學(xué)理念、整體規(guī)劃、評(píng)價(jià)體系及大綱政策等實(shí)踐層面的探索，存在著許多不盡如人意的地方。根據(jù)幾年授課心得，對(duì)研究性教學(xué)授課模式做了認(rèn)真思考，以推進(jìn)今后課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模糊控制 多媒體

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

傳統(tǒng)教學(xué)模式是教師站在講臺(tái)上，通過板書和自身的語言、表情、形體、手勢(shì)以及目光交流向?qū)W生傳授課程，即所謂的粉筆加黑板的經(jīng)典教學(xué)方法。近幾年，隨著多媒體技術(shù)的應(yīng)用，給傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來了巨大的活力。多媒體主要是通過計(jì)算機(jī)編制軟件或課件，通過投影儀等投至屏幕上代替板書，不僅如此，還可添加音樂或背景聲音等，將知識(shí)更加生動(dòng)地展示給學(xué)生。這種模式不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以帶動(dòng)學(xué)生視覺和聽覺活力，從而更好地理解知識(shí)內(nèi)容，也豐富了學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，這是傳統(tǒng)的教學(xué)模式所不具備的。

《模糊控制理論》對(duì)于我校的本科生是一門新興課程，因?yàn)閆adeh先生確立模糊控制理論至今也僅有40多年的時(shí)間。它的知識(shí)層面高，應(yīng)該有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，尤其是對(duì)集合理論的理解。因此，這門課程應(yīng)該在掌握了基本控制理論的相關(guān)課程，以及良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)。它即需要掌握良好集合理論知識(shí)，又要理解基本控制理論知識(shí)，才能在學(xué)習(xí)模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上掌握如何應(yīng)用模糊理論來設(shè)計(jì)模糊控制系統(tǒng)?？梢妭鹘y(tǒng)的授課方式在講授模糊控制課時(shí)會(huì)遇到很大的困難，光依靠口授和板書很難把授課內(nèi)容按計(jì)劃學(xué)時(shí)完成。因此，應(yīng)用多媒體課件授課是模糊控制課程必不可少的一項(xiàng)教學(xué)改革，它簡(jiǎn)化了板書的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。不過，多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)授課模式在授課過程中的參與的比例不當(dāng)，也會(huì)帶來一些負(fù)面因素，譬如青年教師過分依賴多媒體課件、學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)相對(duì)減少以及師生交流減少等等。文章基于《模糊控制理論》幾年的授課過程，闡述一下應(yīng)用多媒體授課的體會(huì)。

1 模糊控制理論課程多媒體授課的優(yōu)點(diǎn)

1.1多媒體課件是模糊控制理論授課過程不可或缺的部分

模糊控制理論課程以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，首先講授了集合論、模糊集合、集合運(yùn)算、隸屬函數(shù)的概念、計(jì)算等基本數(shù)學(xué)知識(shí)，接著就把模糊集合論應(yīng)用到控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中。整個(gè)課程內(nèi)容涉及到的知識(shí)面很大，函數(shù)曲線圖、模糊論域、區(qū)間圖、控制系統(tǒng)框圖以及規(guī)則表等等更是非常之多，所以僅僅依靠板書是無法保質(zhì)保量完成授課任務(wù)的。引用多媒體，可以把很多所需要的圖、表以及控制框圖等用程序繪制出來， 這樣既可以給學(xué)生看到規(guī)范的圖表，又可以給學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行講解。更為重要的是，模糊控制理論課會(huì)給學(xué)生講授很多案例，通過案例分析如何設(shè)計(jì)模糊控制器，以及其控制效果的特性，所以我們會(huì)給學(xué)生設(shè)計(jì)很多控制系統(tǒng)程序并將運(yùn)行結(jié)果給學(xué)生進(jìn)行演示。這些都極大豐富了課程內(nèi)容也開闊了學(xué)生的思維，使他們能更清晰地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。因此，多媒體課件的引入已是我們講授模糊控制課必備內(nèi)容。

1.2多媒體教學(xué)可以給與學(xué)生更多的信息量

模糊控制理論的提出主要是工業(yè)自動(dòng)控制理論發(fā)展的需要，更是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力提高的需求。模糊數(shù)學(xué)的產(chǎn)生更是在經(jīng)典數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生物學(xué)、心理學(xué)及社會(huì)科學(xué)等學(xué)科的特點(diǎn)所決定的客觀規(guī)律上發(fā)展起來的數(shù)學(xué)，能夠應(yīng)用到更為廣泛地學(xué)科領(lǐng)域中。因此，課程內(nèi)容將為學(xué)生展示了更為豐富的學(xué)科知識(shí)、應(yīng)用領(lǐng)域以及具體案例。因此，模糊控制是一門信息量非常大課程，完全依靠傳統(tǒng)教學(xué)方式無法把課程的內(nèi)容及精髓傳授給學(xué)生。引入多媒體正是這樣的條件下采取的最為必要的教學(xué)手段。

2 模糊控制理論課程多媒體授課心得

雖然多媒體教學(xué)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是如果處理不好應(yīng)用方法，勢(shì)必會(huì)帶來一些不利因素。例如多媒體教學(xué)方法不當(dāng)會(huì)減少了師生交流；多媒體教學(xué)速度易過快，影響學(xué)生的理解和接受能力；多媒體教學(xué)在一定程度上減少了示教和實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)等等。鑒于此，通過實(shí)踐提出如下的授課心得：

2.1教師需要不斷充電，提高運(yùn)用多媒體教學(xué)的能力

教學(xué)管理部分需給廣大教師提供良好的教學(xué)環(huán)境，教師也需要不斷給自己充電，積極參加現(xiàn)代化教學(xué)培訓(xùn)，能夠系統(tǒng)了解和掌握多媒體教學(xué)的理論和既能。需要掌握的內(nèi)容包括現(xiàn)代教學(xué)思想及教學(xué)理論；多媒體教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用；教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則；課件的制作；正確處理人、機(jī)和軟件的關(guān)系；多媒體上課時(shí)的注意事項(xiàng)等?，F(xiàn)在，高校都會(huì)定期或不定期組織有關(guān)研討會(huì)，針對(duì)多媒體教學(xué)中遇到的問題進(jìn)行交流。還會(huì)經(jīng)常請(qǐng)一些校外人員來與大家分享經(jīng)驗(yàn)，不斷促進(jìn)多媒體教學(xué)水平的提高。

2.2 多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方法的和諧統(tǒng)一

多媒體授課無論采用的教學(xué)手段多么先進(jìn)，形式多么新穎，優(yōu)點(diǎn)多么突出，都無法取代教師和學(xué)生之間的交流，包括面對(duì)面的語言交流、目光交流。例如，我們講授模糊數(shù)學(xué)中的經(jīng)典集合論知識(shí)，以及過渡到模糊集合知識(shí)是模糊控制課的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)于兩類集合的表示方法以及模糊邏輯函數(shù)的基本運(yùn)算，如果依靠多媒體課件傳授，教師可以會(huì)減少很多板書內(nèi)容，針對(duì)屏幕呈現(xiàn)的公式內(nèi)容只是口頭講解一下即可，不需要板書，播放的速度也較快，這就形成了學(xué)生要聽老師講解就不能做筆記，要做筆記就不能很好地聽課的狀況。學(xué)生如果不做筆記就會(huì)減少他們對(duì)所授知識(shí)的感性接觸，失去必要的筆記思維訓(xùn)練過程。但是對(duì)于這類基礎(chǔ)知識(shí)是無法光憑語言授課讓學(xué)生理解并記憶的，而針對(duì)這部分內(nèi)容運(yùn)用板書講解、推導(dǎo)再加上語言手勢(shì)、肢體語言甚至表情的交互傳遞等都會(huì)真正發(fā)揮極大作用。教授數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)容，教師應(yīng)該始終占據(jù)課堂的主導(dǎo)地位。通過傳統(tǒng)教學(xué)模式與現(xiàn)代多媒體輔助的有機(jī)結(jié)合穿插，既有利于調(diào)節(jié)學(xué)生記筆記的情緒，同時(shí)也可以隨時(shí)調(diào)整學(xué)生的視覺角度，防止長時(shí)間注視屏幕而產(chǎn)生的眼睛疲勞和思維僵化、走神。利用語言授課、板書推導(dǎo)方式來調(diào)整教學(xué)的節(jié)奏、課堂氣氛和學(xué)生情緒，從而更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效果。

2.3 多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的授課結(jié)合

多媒體教學(xué)的突出優(yōu)點(diǎn)就是能夠進(jìn)行模擬。在模糊控制理論的數(shù)學(xué)內(nèi)容部分，有很多隸屬函數(shù)曲線、模糊論域及模糊集合等數(shù)學(xué)圖形，都可以在計(jì)算機(jī)軟件中應(yīng)用數(shù)據(jù)比較精確地模擬出來。這樣要比教師在黑板上手繪圖形曲線要規(guī)范很多，而且節(jié)省時(shí)間防止學(xué)生溜號(hào)走神。模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)于豐富課堂教學(xué)方式來說，不乏為一種好形式，但應(yīng)該符合以創(chuàng)新教育為主的素質(zhì)教育，忽略實(shí)驗(yàn)演示無異于抹殺了學(xué)生的動(dòng)手能力、科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)生的創(chuàng)新能力，最終將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生潛能開發(fā)不充分，這就違背了高校教育的宗旨。應(yīng)用多媒體文字、聲音、圖像、表格、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可以喚起對(duì)舊知識(shí)的回憶，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。另外，應(yīng)用多媒體可模擬一些限于條件而不能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，如應(yīng)用模糊控制的電加熱爐控制系統(tǒng)、蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的模糊控制系統(tǒng)、參數(shù)尋優(yōu)模糊控制器在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用以及伺服電機(jī)自學(xué)習(xí)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等?？梢酝ㄟ^專業(yè)軟件，如MATLAB等來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的程序設(shè)定，可以讓學(xué)生抓住觀察被控對(duì)象的主要特征和系統(tǒng)變化過程，明確觀察控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和運(yùn)行結(jié)果，而且針對(duì)控制器設(shè)置不同還可以觀察到應(yīng)用模糊控制器與應(yīng)用傳統(tǒng)PID控制器、PI控制器和P控制所產(chǎn)生的不同控制效果。從而，有助于學(xué)生更加理解模糊器的設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制優(yōu)點(diǎn)。因此，可以看出這部分授課內(nèi)容，多媒體介入成了必要條件。但是，不管是前面所說的隸屬函數(shù)、模糊集合等數(shù)學(xué)表達(dá)式，還是程序中的各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)都有推導(dǎo)計(jì)算過程。這正是學(xué)生需要掌握的基本技能，如果這部分內(nèi)容也靠課件觀摩，那學(xué)生不會(huì)真正的理解其邏輯性和推導(dǎo)過程。畢竟，求解傳遞函數(shù)在考試中是需要掌握的基本技能。

3 結(jié)論

鑒于上面的分析，傳統(tǒng)教學(xué)模式有其傳統(tǒng)的特長，多媒體教學(xué)以其現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)接入，并不能取代傳統(tǒng)的精華。面對(duì)新事物、新思路，我們要取其精華、去其糟粕，否則會(huì)把高校的教學(xué)引向另一個(gè)極端。多媒體教學(xué)作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，載入模糊控制理論課程中，并且隨著教改的深入和規(guī)?；呀?jīng)成為一種趨勢(shì)。廣大教師在重視的同時(shí)，還應(yīng)采取科學(xué)的態(tài)度正確對(duì)待，并通過大量的實(shí)踐去探索、去驗(yàn)證，并不斷加以改善，使其與傳統(tǒng)教學(xué)模式相輔相成、和諧統(tǒng)一，這樣才能在教學(xué)中收到良好的效果。

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