本科中智能控制課程的教學思考與方法探究

摘 要：在當前高校新的教育教學形勢下，智能控制基礎課程已成為自動化及相關專業本科生的一門重要的學習課程。授課的方式方法依然處于探索階段。根據作者數年的教學經驗、教學方法研究，對本課程的教學做了認真、充分的總結，以推進今后課程的教育教學。

關鍵詞：智能控制 教學方法 自動化

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0122-01

智能控制是自動控制學科發展的高級階段，是人工智能、自動控制與系統論、信息論等多種學科、領域的高度綜合與集成。同時也是一門新興的交叉學科、前沿學科。智能控制技術因其在控制方法、控制實現等方面上的優勢，在現代控制領域扮演者越來越舉足輕重的角色。正如我國著名科學家宋健所言“智能控制學科是中國的急需，是增強知識界和人民大眾創新能力和提高勞動生產力的關鍵技術”。智能控制學科已引起國內眾多院校的重視。目前，在很多工科院校與綜合型大學的自動化及相關專業都已給本科生開設智能控制課程。課程的開設有利于高校適應自動化及相關專業新形勢下的教育工作，有利于學生面向企業、工廠等就業工作，研究生階段的科學研究等。在智能控制課程教授過程中，多數高校主講分級遞階控制、神經網絡控制、模糊控制等。從實際教學情況來看，多數院校沿用早期教材、教學方法。盡管教學框架是智能控制研究與工程應用較多的方面，但教材內容較陳舊、落后，過于理論化而應用性差。此外，知識架構上往往是模糊控制、神經網絡控制等的孤立學習。作為智能控制知識結構體系中的內容，模糊控制等相互間有著內在聯系，而在目前教學過程中卻大多忽視它們，既造成了教學內容落后，教學方法缺乏新穎性，又造成教學方法晦澀，難以理解，極大影響學習積極性。智能控制課程的改革和建設勢在必行。

我們在總結教學經驗基礎上，對教學內容、方法等方面做了具體細致的“版本”升級，闡述如下。

1 教學過程力求打通智能控制各方面間的‘經脈’，讓其形成有機整體

在教學過程中注重圍繞模糊控制、神經網絡控制等異同點做工作。對內容間的聯系與區別著重講授。讓學生明白所學知識點間有共同之處，共同構成智能控制重要研究領域，并理解不同分支區別。這樣做的好處是能充分調動學生主動性，使他們能根據興趣愛好，通過閱讀文獻等，針對某工程問題展開研究。

2 注重對智能控制基礎知識，控制器設計技術，智能控制系統設計技術三方面的闡述

智能控制基礎知識是課程最基本的東西。智能控制器與智能控制系統設計技術是課程核心，是學習目標和目的。把握這三方面，則課程脈絡清晰，他們能清楚智能控制是怎樣的課程，能學到什么知識，解決哪些問題。

3 圍繞著理論學習與實踐應用開展教學

理論方面主要從四方面展開。

3.1 發展史的介紹

任何一個學科、課程不會憑空出現，其產生與發展都有歷史淵源。智能控制課程同樣如此。我們在教學中重視其發展史介紹。通過學習，學生會明白智能控制產生的原因，發展階段，哪些學者、專家提出過重要思想、方法。哪些思想方法已過時，哪些仍在發揮作用。通過學習，學生會對學科的發展有一個清楚輪廓，會為控制專家偉大而樸素的思想叫好并激發學習動力。

3.2 概念的理解

概念的理解是課程學習最起碼要求。如在講授模糊控制數學基礎部分，首先要讓學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生而言是一個說新不新的概念。說它不新，是因為在很多場合下我們都經常用到它，在很多事情上也經常‘模糊’。說它新，是因在學習課程之前模糊集合還僅停留在語言范疇，而沒數學化。

3.3 注重方法來源、優缺點等方面的探討

無法用智能控制一種方法解決工程中所有問題。因此，在講解方法時重視對方法產生的原因及優缺點介紹。

如在講解神經網絡PID控制時，首先通過實例讓學生明白為何采用神經網絡PID控制，傳統PID算法為何不能處理所考慮問題，神經網絡在PID控制中起什么作用，其優勢在哪，如何體現等。這些問題的討論對神經網絡知識理解與應用非常重要，能加強對知識的理解，從而有利于激發學生改進神經網絡及應用神經網絡解決更多問題的興趣。

3.4 最新科研知識的補充

大學中科研應與教學同等重要。高校科研的目的之一是為了更好教學。我們在授課中注意將最新相關科研結合在課程中。如將與模糊控制相關研究，如小車倒車入庫控制，地鐵運行控制等融入教學，通過嚴謹推導，搭框圖，做仿真，PPT動態演示等一系列過程，讓學生熟悉科研的每個環節，體驗到科研創新并非遙不可及，能激發學習動力。

在應用方面主要是實現書本知識與實際問題的對接。

對工科專業90后大學生而言，他們對所學課程進行工程實踐應用有濃厚興趣。智能控制基礎課程本身是一門與實踐緊密聯系的課程，學生對所學知識的應用就更看重。如不考慮該情況而一味講解課本上抽象、繁瑣的知識點，易造成他們對課程學習的挫折感，甚至對專業的厭惡。在南京信息工程大學智能控制課程的講授上，我們注重對各知識點的工程應用介紹。通過引入工程實例，學院省級教學實驗中心的實驗，并積極參加學校的大學生科技創新基金，學科競賽，既能激發學習興趣，又能鍛煉學生動手操作習慣與動腦思考行為。

4 結語

總之，在智能控制基礎課程的教學中，應重視如何去發現問題，思考問題與解決問題的能力。科學技術是第一生產力，創新是科學技術的源動力，是科學技術的靈魂。在智能控制基礎課程的教學中我們始終貫徹理論聯系實際，與實際結合的思路進行。教學有法，而無定法，貴在結合當今實際做創新教育教學。

參考文獻

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