應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向下的“智能控制”課程教學(xué)模式研究

摘 要：“智能控制”是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段課程。隨著科技水平的飛速發(fā)展，智能控制在各行各業(yè)所應(yīng)用的產(chǎn)品越來越多，市場(chǎng)對(duì)掌握智能控制技術(shù)的應(yīng)用型人才的需求量也越來越大，因此，“智能控制”課程在高校人才的培養(yǎng)中也開始占據(jù)著重要的地位。但是，智能控制是20世界60時(shí)代才開始發(fā)展的新型技術(shù)，各大高校的教學(xué)模式還存在不少問題。為此，本文針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)下的智能控制教學(xué)模式的問題和發(fā)展進(jìn)行探究，通過優(yōu)化課程內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維等多樣化的教學(xué)模式，以期能在實(shí)踐中提高智能控制教學(xué)的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；智能控制；人才培養(yǎng)導(dǎo)向；教學(xué)研究

作者簡(jiǎn)介：莫中凱，左江城市學(xué)院講師、工程師，研究方向?yàn)橹悄芸刂啤＃◤V西 崇左 532200）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2018）23-0073-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和社會(huì)市場(chǎng)需求的提高，高校也改革了高等教育的階梯層次，從精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榱藨?yīng)用型的大眾教育，從根本上更好地適應(yīng)了經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)對(duì)于人才的需求。如今本科和各大高校的招生量急劇增大，但高校對(duì)于學(xué)生的教育還停留在理論的應(yīng)試教育上，無法滿足市場(chǎng)需求。因此，各高校也在尋求能夠提高人才素質(zhì)的新型教學(xué)培養(yǎng)辦法。智能控制是高校電子技術(shù)眾多學(xué)科中重要的一門專業(yè)課程，集精密實(shí)操和高級(jí)理論為一體的新領(lǐng)域，在世界范圍內(nèi)都受到廣大關(guān)注，也是未來科技市場(chǎng)中的發(fā)展重點(diǎn)[1]。因此要加大智能控制專業(yè)下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)力度，為學(xué)生提供先進(jìn)的知識(shí)與創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

一、智能控制的基本概念

就智能控制在高校中的專業(yè)課程而言，是一門集人工智能、電子科學(xué)、高等控制理論和運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)的，以智能機(jī)器在無人干預(yù)的情況下自主實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的控制技術(shù)專業(yè)，包含著遺傳算法、模糊邏輯、專家系、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論，自適應(yīng)控制、自組織控制和自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)，具較高容錯(cuò)力的高層控制系統(tǒng)，全局控制力強(qiáng)，是一門復(fù)雜的、全新的、交叉型的新學(xué)科[2]。在高校中最?？吹竭@門專業(yè)的就是自動(dòng)化的機(jī)械制造行業(yè)和電力系統(tǒng)設(shè)備等專業(yè)，擁有廣闊的研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)發(fā)展前景，因此在高校也在積極的開設(shè)和教學(xué)中，使學(xué)生能夠更快的學(xué)習(xí)到智能控制的相關(guān)原理和控制方式，能夠?qū)χ悄芸刂频陌l(fā)展有更進(jìn)一步了解，從而在畢業(yè)后更適應(yīng)行業(yè)崗位需求。

由于智能控制專業(yè)本身包含了大量的高等技術(shù)和理論，對(duì)大學(xué)生而言相對(duì)晦澀難懂、枯燥深?yuàn)W，學(xué)習(xí)起來十分吃力，無法長(zhǎng)久耐心的鉆研和學(xué)習(xí)，在理解方面也是一知半解，無法精通。因此，如何在教學(xué)過程中幫助學(xué)生快速準(zhǔn)確地掌握智能控制的核心技術(shù)是主要的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鉆研性，也是本文的研究的重點(diǎn)。

二、“智能控制”課程教學(xué)存在的問題

1.教學(xué)方式單一。由于智能控制學(xué)科中有大量的專業(yè)基礎(chǔ)課，例如自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、小型智能控制系統(tǒng)集成等專業(yè)核心課程，都是十分專業(yè)的高等理論，涉及的教學(xué)概念廣泛且復(fù)雜，因此在授課過程中，大部分教師都將理論技術(shù)為教學(xué)重點(diǎn)，采用被動(dòng)的板書式教學(xué)。單一傳統(tǒng)的教學(xué)模式讓學(xué)生的興趣下降，失去積極性。智能控制的內(nèi)容過于抽象化，公式推理復(fù)雜，學(xué)生一時(shí)之間無法完整消化，而教學(xué)過程中缺乏多樣化的互動(dòng)交流，也無法幫助學(xué)生有效的及時(shí)理解，課堂氣氛沉悶的同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也十分低下。

2.課程缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于智能控制的理論性強(qiáng)，教師在課堂中更多的是演示智能控制的原理和操作程序，而且智能控制涉及的操作工具比較復(fù)雜，部分學(xué)校也缺乏實(shí)驗(yàn)教學(xué)的平臺(tái)。社會(huì)市場(chǎng)中對(duì)智能控制專業(yè)人才的實(shí)際操作水平要求很高，但學(xué)校往往在大四才開始開設(shè)實(shí)踐課程，留給學(xué)生的操作演練的課時(shí)少，學(xué)生的掌握時(shí)間也不夠充分。理論與實(shí)際相脫節(jié)的情況下，學(xué)生在畢業(yè)后還需要很長(zhǎng)時(shí)間來適應(yīng)企業(yè)中的操作，甚至產(chǎn)生失誤帶來經(jīng)濟(jì)損失，這不利于學(xué)生就業(yè)和企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

三、人才培養(yǎng)模式下的“智能控制”課程教學(xué)優(yōu)化

1.優(yōu)化智能控制的教學(xué)內(nèi)容。作為高技術(shù)含量的專業(yè)控制學(xué)科，智能控制具有抽象、前沿、復(fù)雜、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，內(nèi)容覆蓋的專業(yè)知識(shí)多，但在教材中的實(shí)際案例偏少，整個(gè)專業(yè)課程偏理論化。因此，課堂上應(yīng)整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在熟悉控制理論的基礎(chǔ)上多采用案例分析、實(shí)例演示等環(huán)節(jié)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深課堂理解效果。在智能控制教學(xué)中應(yīng)注重智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域和掌握方法，一方面，要掌握基礎(chǔ)性的概念和技術(shù)細(xì)節(jié)，另一方面，也要時(shí)刻關(guān)注前沿發(fā)展的最新技術(shù)，讓學(xué)生能夠跟隨行業(yè)發(fā)展學(xué)習(xí)到新知識(shí)新技術(shù)。教師在課堂上應(yīng)多授予一些實(shí)際應(yīng)用的方法，例如工業(yè)過程中模糊控制如何研究并建立好輸出與輸出量的模糊管理，或是在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中采用SCG算法來加強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能控制過程[3]。

2.增加操作仿真軟件環(huán)節(jié)。通過專業(yè)的操作軟解能夠讓學(xué)生將理論與實(shí)際更好地結(jié)合，目前在智能控制領(lǐng)域中最常見的模糊邏輯工具是MATLAB軟件，借助它能更直觀地了解模糊邏輯系統(tǒng)的控制程序。在操作中，學(xué)生可以通過軟件采用PID參數(shù)或M語言自己編寫智能控制算法程序，通過操縱模糊控制器來完成自己的指令，或者利用BP網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生講解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法，學(xué)生在操作中進(jìn)一步加深了對(duì)智能控制的理解，提高了學(xué)習(xí)的積極性，更有針對(duì)性地彌補(bǔ)了理論教學(xué)中知識(shí)缺漏，符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

3.激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。智能控制中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制系統(tǒng)在國(guó)防安全、航天航空、區(qū)域監(jiān)控、水下探測(cè)等科技領(lǐng)域都是主要應(yīng)用對(duì)象，相關(guān)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后也投身于高科技領(lǐng)域，因此，加強(qiáng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，學(xué)生對(duì)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維也是學(xué)校要著重培養(yǎng)的應(yīng)用型能力之一。智能控制系統(tǒng)的成長(zhǎng)與市場(chǎng)專業(yè)的需求成正比，還處于不成熟的發(fā)展階段，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)也要提高自己對(duì)智能控制的創(chuàng)新意識(shí)和思維方法，開發(fā)出更多智能控制的技術(shù)策略，如無人駕駛、阿爾法狗、水下機(jī)器人等智能控制的熱門機(jī)器，不斷促進(jìn)智能控制的發(fā)展，為社會(huì)、國(guó)家、人類生活帶來更多高文明的智能幫助[4]。教師在授課過程中要以學(xué)生為本，采用差異化的教學(xué)方式保留學(xué)生的個(gè)性思維，通過討論實(shí)驗(yàn)、錄像投影等設(shè)計(jì)各種疑問來激發(fā)學(xué)生思考研究，引導(dǎo)和組織學(xué)生開拓新思路，不斷了解智能控制的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和規(guī)律，從而站在前人的成果上創(chuàng)新更多的智能控制理論和技術(shù)。

4.考核方式的優(yōu)化改進(jìn)?！爸悄芸刂啤闭n程在期末考核成績(jī)上多數(shù)采用問卷模式，但這只考評(píng)了學(xué)生對(duì)智能控制理論的掌握程度，在實(shí)踐操作、創(chuàng)新能力上無法很好的判斷學(xué)生的掌握情況。因此學(xué)校應(yīng)根據(jù)智能控制的特點(diǎn)開展多元化的考核模式。首先在期末考核上，分為單人和小組考核，通過布置行業(yè)熱點(diǎn)和國(guó)際期刊論文的主題為小組的項(xiàng)目論文課題，讓學(xué)生進(jìn)行單人和小組的雙重考核模式，從而考查學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)配合的雙重能力，并在論文中檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于智能控制的具體問題是否有深入的理論推導(dǎo)和驗(yàn)證理解，能否利用所學(xué)知識(shí)提出解決方案；其次，智能控制實(shí)踐考核，通過智能控制的數(shù)據(jù)收集、到控制方案設(shè)計(jì)、控制程序編寫、智能控制系統(tǒng)成型來驗(yàn)證學(xué)生的掌握度；最后也要將平時(shí)的作業(yè)成績(jī)、課堂表現(xiàn)度、出勤率等按照比例納入總成績(jī)中，通過平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度和最后的考核結(jié)果公平合理的考核。

綜上所述，“智能控制”作為電子科技中的專業(yè)核心課程，是機(jī)電制造、新能源、電力和建材等專業(yè)學(xué)生的必須掌握的學(xué)科知識(shí)，本文提出在“智能控制”的教學(xué)中要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、利用仿真軟件等教學(xué)工具提升學(xué)生的理解度，通過培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣來完善教學(xué)模式，從而培養(yǎng)出更多的智能控制專業(yè)的應(yīng)用型人才，使學(xué)生能迅速掌握智能控制專業(yè)的核心技巧，能夠?qū)⑵湓砗驮O(shè)計(jì)運(yùn)用到智能控制系統(tǒng)的相關(guān)行業(yè)中去，為智能控制專業(yè)的發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡自興.智能控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2] 劉金琨.智能控制[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[3] 毛玉蓉.MATLAB在智能控制課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2008，（2）：8-12.

[4] 袁宇浩，張廣明.研究生“智能控制”課程教學(xué)探討[J].中國(guó)電力教育，2010，（7）：52-53.

責(zé)任編輯 陳 莉