本科中智能控制課程的教學(xué)思考與方法探究

摘 要：在當(dāng)前高校新的教育教學(xué)形勢下，智能控制基礎(chǔ)課程已成為自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)本科生的一門重要的學(xué)習(xí)課程。授課的方式方法依然處于探索階段。根據(jù)作者數(shù)年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)方法研究，對本課程的教學(xué)做了認(rèn)真、充分的總結(jié)，以推進(jìn)今后課程的教育教學(xué)。

關(guān)鍵詞：智能控制 教學(xué)方法 自動(dòng)化

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0122-01

智能控制是自動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展的高級階段，是人工智能、自動(dòng)控制與系統(tǒng)論、信息論等多種學(xué)科、領(lǐng)域的高度綜合與集成。同時(shí)也是一門新興的交叉學(xué)科、前沿學(xué)科。智能控制技術(shù)因其在控制方法、控制實(shí)現(xiàn)等方面上的優(yōu)勢，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域扮演者越來越舉足輕重的角色。正如我國著名科學(xué)家宋健所言“智能控制學(xué)科是中國的急需，是增強(qiáng)知識(shí)界和人民大眾創(chuàng)新能力和提高勞動(dòng)生產(chǎn)力的關(guān)鍵技術(shù)”。智能控制學(xué)科已引起國內(nèi)眾多院校的重視。目前，在很多工科院校與綜合型大學(xué)的自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)都已給本科生開設(shè)智能控制課程。課程的開設(shè)有利于高校適應(yīng)自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)新形勢下的教育工作，有利于學(xué)生面向企業(yè)、工廠等就業(yè)工作，研究生階段的科學(xué)研究等。在智能控制課程教授過程中，多數(shù)高校主講分級遞階控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等。從實(shí)際教學(xué)情況來看，多數(shù)院校沿用早期教材、教學(xué)方法。盡管教學(xué)框架是智能控制研究與工程應(yīng)用較多的方面，但教材內(nèi)容較陳舊、落后，過于理論化而應(yīng)用性差。此外，知識(shí)架構(gòu)上往往是模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等的孤立學(xué)習(xí)。作為智能控制知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中的內(nèi)容，模糊控制等相互間有著內(nèi)在聯(lián)系，而在目前教學(xué)過程中卻大多忽視它們，既造成了教學(xué)內(nèi)容落后，教學(xué)方法缺乏新穎性，又造成教學(xué)方法晦澀，難以理解，極大影響學(xué)習(xí)積極性。智能控制課程的改革和建設(shè)勢在必行。

我們在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容、方法等方面做了具體細(xì)致的“版本”升級，闡述如下。

1 教學(xué)過程力求打通智能控制各方面間的‘經(jīng)脈’，讓其形成有機(jī)整體

在教學(xué)過程中注重圍繞模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等異同點(diǎn)做工作。對內(nèi)容間的聯(lián)系與區(qū)別著重講授。讓學(xué)生明白所學(xué)知識(shí)點(diǎn)間有共同之處，共同構(gòu)成智能控制重要研究領(lǐng)域，并理解不同分支區(qū)別。這樣做的好處是能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性，使他們能根據(jù)興趣愛好，通過閱讀文獻(xiàn)等，針對某工程問題展開研究。

2 注重對智能控制基礎(chǔ)知識(shí)，控制器設(shè)計(jì)技術(shù)，智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)三方面的闡述

智能控制基礎(chǔ)知識(shí)是課程最基本的東西。智能控制器與智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)是課程核心，是學(xué)習(xí)目標(biāo)和目的。把握這三方面，則課程脈絡(luò)清晰，他們能清楚智能控制是怎樣的課程，能學(xué)到什么知識(shí)，解決哪些問題。

3 圍繞著理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用開展教學(xué)

理論方面主要從四方面展開。

3.1 發(fā)展史的介紹

任何一個(gè)學(xué)科、課程不會(huì)憑空出現(xiàn)，其產(chǎn)生與發(fā)展都有歷史淵源。智能控制課程同樣如此。我們在教學(xué)中重視其發(fā)展史介紹。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)明白智能控制產(chǎn)生的原因，發(fā)展階段，哪些學(xué)者、專家提出過重要思想、方法。哪些思想方法已過時(shí)，哪些仍在發(fā)揮作用。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)對學(xué)科的發(fā)展有一個(gè)清楚輪廓，會(huì)為控制專家偉大而樸素的思想叫好并激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3.2 概念的理解

概念的理解是課程學(xué)習(xí)最起碼要求。如在講授模糊控制數(shù)學(xué)基礎(chǔ)部分，首先要讓學(xué)生對模糊集合有很好的理解。模糊集合概念對剛接觸智能控制的學(xué)生而言是一個(gè)說新不新的概念。說它不新，是因?yàn)樵诤芏鄨龊舷挛覀兌冀?jīng)常用到它，在很多事情上也經(jīng)?！：?。說它新，是因在學(xué)習(xí)課程之前模糊集合還僅停留在語言范疇，而沒數(shù)學(xué)化。

3.3 注重方法來源、優(yōu)缺點(diǎn)等方面的探討

無法用智能控制一種方法解決工程中所有問題。因此，在講解方法時(shí)重視對方法產(chǎn)生的原因及優(yōu)缺點(diǎn)介紹。

如在講解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制時(shí)，首先通過實(shí)例讓學(xué)生明白為何采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制，傳統(tǒng)PID算法為何不能處理所考慮問題，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在PID控制中起什么作用，其優(yōu)勢在哪，如何體現(xiàn)等。這些問題的討論對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)理解與應(yīng)用非常重要，能加強(qiáng)對知識(shí)的理解，從而有利于激發(fā)學(xué)生改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決更多問題的興趣。

3.4 最新科研知識(shí)的補(bǔ)充

大學(xué)中科研應(yīng)與教學(xué)同等重要。高?？蒲械哪康闹皇菫榱烁媒虒W(xué)。我們在授課中注意將最新相關(guān)科研結(jié)合在課程中。如將與模糊控制相關(guān)研究，如小車倒車入庫控制，地鐵運(yùn)行控制等融入教學(xué)，通過嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)，搭框圖，做仿真，PPT動(dòng)態(tài)演示等一系列過程，讓學(xué)生熟悉科研的每個(gè)環(huán)節(jié)，體驗(yàn)到科研創(chuàng)新并非遙不可及，能激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

在應(yīng)用方面主要是實(shí)現(xiàn)書本知識(shí)與實(shí)際問題的對接。

對工科專業(yè)90后大學(xué)生而言，他們對所學(xué)課程進(jìn)行工程實(shí)踐應(yīng)用有濃厚興趣。智能控制基礎(chǔ)課程本身是一門與實(shí)踐緊密聯(lián)系的課程，學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用就更看重。如不考慮該情況而一味講解課本上抽象、繁瑣的知識(shí)點(diǎn)，易造成他們對課程學(xué)習(xí)的挫折感，甚至對專業(yè)的厭惡。在南京信息工程大學(xué)智能控制課程的講授上，我們注重對各知識(shí)點(diǎn)的工程應(yīng)用介紹。通過引入工程實(shí)例，學(xué)院省級教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)，并積極參加學(xué)校的大學(xué)生科技創(chuàng)新基金，學(xué)科競賽，既能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又能鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作習(xí)慣與動(dòng)腦思考行為。

4 結(jié)語

總之，在智能控制基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，應(yīng)重視如何去發(fā)現(xiàn)問題，思考問題與解決問題的能力。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是科學(xué)技術(shù)的源動(dòng)力，是科學(xué)技術(shù)的靈魂。在智能控制基礎(chǔ)課程的教學(xué)中我們始終貫徹理論聯(lián)系實(shí)際，與實(shí)際結(jié)合的思路進(jìn)行。教學(xué)有法，而無定法，貴在結(jié)合當(dāng)今實(shí)際做創(chuàng)新教育教學(xué)。

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