應用型人才培養導向下智能控制教學改革探討

徐操

摘 要：本文以應用型人才培養為導向，分析了智能控制課程教學中存在的問題，筆者結合多年的教學實踐，在教學內容整合優化、實驗仿真和設計實踐環節等方面進行了教學改革探討。

關鍵詞：應用型；智能控制；教學改革

一、教學中的主要問題

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

二、教學改革方法及思路

1.對教學內容進行整合優化

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，教學有偏重理論的趨勢，需要進行教學內容整合優化。通過整合優化，把教學內容分為“預備知識”“重點內容”“案例分析”“系統仿真設計”四個部分。

通過內容整合，可以突出課程重難點，使學生在少學時的情況下全面掌握知識體系，并把原理部分和應用實例相結合。以模糊邏輯推理中的多輸入多規則推理方法（即削頂法）為例，在“預備知識”中講解其推理原理和基本方法；在“重點內容”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“系統仿真設計”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，這樣通過不同側面對同一個重點內容進行講解，可以強化和加深學生的理解，使學生實現學習上質的飛躍。

2.增加實驗仿真環節

采用MATLAB中的模糊邏輯工具箱的輔助設計功能，可以方便設計模糊控制系統。通過增加實驗環節，設計使用圖形交互工具構成模糊邏輯推理系統實驗，使用模糊工具箱的命令行函數方式實現模糊邏輯推理系統實驗，采用PID參數自整定方法構成控制系統實驗，采用BP網絡模式識別仿真實驗等。實驗內容新穎，覆蓋面廣泛，針對性強，并且以應用為主線，實驗設計圍繞著采用MATLAB模糊邏輯工具箱解決工程實際中的問題，體現了以應用型人才培養為導向的培養目的。

3.設置綜合性、設計型實踐環節

利用電氣與電子工程學院已有的過程控制實驗室設置智能控制系統綜合性、設計型的實踐環節。本過程控制實驗室采用北京華晟經世信息技術有限公司基于ProfibusDP現場總線的A3000現場控制系統，包括智能儀表控制系統、ADAM4000-DDC控制系統、PCI采集卡控制系統，基于PLC S7-300的現場總線控制系統、HMI觸摸屏監控與控制設備以及基于工業以太網技術的網絡控制系統。

智能控制系統的設計按照如下步驟進行：設計任務分析→查閱文獻→總體方案設計→工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系統硬件設計→智能控制系統軟件設計→MATLAB仿真及結果分析→結論。設計型實踐項目包括多容水箱液位模糊控制系統設計、多容水箱液位單神經元自適應PID控制系統設計、鍋爐水溫模糊控制系統設計等。通過設計型實踐環節，使學生學會針對具體對象設計相應的智能控制系統，培養學生運用理論知識解決實際控制問題的能力。

三、結語

智能控制作為自動化、電氣工程專業高年級學生的專業核心課，是一門具有綜合性強、理論性較深的特點的交叉學科。通過整合優化教學內容、增加實驗仿真環節和設置設計型實踐環節等教學改革方法，能提高學生的興趣，使學生較快掌握智能控制系統的精髓，并能用智能控制原理和方法分析、設計智能控制系統。從近幾年的教學改革實踐反饋效果來看，學生反映良好，達到了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]韋 巍.智能控制技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]劉金琨.智能控制（第3版）[M].北京：電子工業出版社，2014.