應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向下智能控制教學(xué)改革探討

摘 要：本文以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，分析了智能控制課程教學(xué)中存在的問題，筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐，在教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化、實驗仿真和設(shè)計實踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了教學(xué)改革探討。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；智能控制；教學(xué)改革

一、教學(xué)中的主要問題

由于具有內(nèi)容豐富、概念較抽象、信息量大等特點，智能控制傳統(tǒng)教材的課程體系存在如下問題：①教學(xué)內(nèi)容不合理。多數(shù)智能控制教材的理論知識過多且內(nèi)容過于深奧，公式推導(dǎo)過多且復(fù)雜難懂，教材內(nèi)容的實用性不強。②教學(xué)方法單一。由于該課程內(nèi)容抽象，理論知識點多，大多數(shù)教師把理論知識講解放在首要位置，沒有把理論和實際應(yīng)用相聯(lián)系， 講授過程“滿堂灌”，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來感覺晦澀難懂，慢慢就會失去興趣。③教學(xué)資源少，無實驗實踐環(huán)節(jié)。大多數(shù)智能控制教材中沒有實驗方案和實驗環(huán)節(jié)，多數(shù)高校也沒有智能控制實驗室和實驗平臺，無法進(jìn)行智能控制課程實驗。

二、教學(xué)改革方法及思路

1.對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化

智能控制課程主要特點有概念抽象、理論性強、信息涵蓋范圍大等，教材中實例少，教學(xué)有偏重理論的趨勢，需要進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化。通過整合優(yōu)化，把教學(xué)內(nèi)容分為“預(yù)備知識”“重點內(nèi)容”“案例分析”“系統(tǒng)仿真設(shè)計”四個部分。

通過內(nèi)容整合，可以突出課程重難點，使學(xué)生在少學(xué)時的情況下全面掌握知識體系，并把原理部分和應(yīng)用實例相結(jié)合。以模糊邏輯推理中的多輸入多規(guī)則推理方法（即削頂法）為例，在“預(yù)備知識”中講解其推理原理和基本方法；在“重點內(nèi)容”中，通過具體實例分析，加深對其理論方法的理解；在“案例分析”中研究如何采用單片機程序來掌握削頂法；在“系統(tǒng)仿真設(shè)計”中采用MATLAB模糊邏輯工具箱中的圖形交互工具來掌握削頂法，這樣通過不同側(cè)面對同一個重點內(nèi)容進(jìn)行講解，可以強化和加深學(xué)生的理解，使學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)上質(zhì)的飛躍。

2.增加實驗仿真環(huán)節(jié)

采用MATLAB中的模糊邏輯工具箱的輔助設(shè)計功能，可以方便設(shè)計模糊控制系統(tǒng)。通過增加實驗環(huán)節(jié)，設(shè)計使用圖形交互工具構(gòu)成模糊邏輯推理系統(tǒng)實驗，使用模糊工具箱的命令行函數(shù)方式實現(xiàn)模糊邏輯推理系統(tǒng)實驗，采用PID參數(shù)自整定方法構(gòu)成控制系統(tǒng)實驗，采用BP網(wǎng)絡(luò)模式識別仿真實驗等。實驗內(nèi)容新穎，覆蓋面廣泛，針對性強，并且以應(yīng)用為主線，實驗設(shè)計圍繞著采用MATLAB模糊邏輯工具箱解決工程實際中的問題，體現(xiàn)了以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的培養(yǎng)目的。

3.設(shè)置綜合性、設(shè)計型實踐環(huán)節(jié)

利用電氣與電子工程學(xué)院已有的過程控制實驗室設(shè)置智能控制系統(tǒng)綜合性、設(shè)計型的實踐環(huán)節(jié)。本過程控制實驗室采用北京華晟經(jīng)世信息技術(shù)有限公司基于ProfibusDP現(xiàn)場總線的A3000現(xiàn)場控制系統(tǒng)，包括智能儀表控制系統(tǒng)、ADAM4000-DDC控制系統(tǒng)、PCI采集卡控制系統(tǒng)，基于PLC S7-300的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、HMI觸摸屏監(jiān)控與控制設(shè)備以及基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

智能控制系統(tǒng)的設(shè)計按照如下步驟進(jìn)行：設(shè)計任務(wù)分析→查閱文獻(xiàn)→總體方案設(shè)計→工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計→智能控制系統(tǒng)軟件設(shè)計→MATLAB仿真及結(jié)果分析→結(jié)論。設(shè)計型實踐項目包括多容水箱液位模糊控制系統(tǒng)設(shè)計、多容水箱液位單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)設(shè)計、鍋爐水溫模糊控制系統(tǒng)設(shè)計等。通過設(shè)計型實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生學(xué)會針對具體對象設(shè)計相應(yīng)的智能控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識解決實際控制問題的能力。

三、結(jié)語

智能控制作為自動化、電氣工程專業(yè)高年級學(xué)生的專業(yè)核心課，是一門具有綜合性強、理論性較深的特點的交叉學(xué)科。通過整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、增加實驗仿真環(huán)節(jié)和設(shè)置設(shè)計型實踐環(huán)節(jié)等教學(xué)改革方法，能提高學(xué)生的興趣，使學(xué)生較快掌握智能控制系統(tǒng)的精髓，并能用智能控制原理和方法分析、設(shè)計智能控制系統(tǒng)。從近幾年的教學(xué)改革實踐反饋效果來看，學(xué)生反映良好，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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