研究生教育優質課程“智能控制理論及應用”建設與實踐

尚振東 韓建海 楊芳

摘 要：為加強研究生教育優質課程建設，提高研究生課程質量，本研究針對河南省研究生教育優質課程“智能控制理論及應用”，從找準課程定位、優化課程內容、建設在線資源、創新教學方法等方面，進行了適應經濟社會發展需要、符合創新人才培養目標、體現培養單位辦學特色的課程建設和教學改革，在教學實踐中取得了較好的效果。

關鍵詞：智能控制理論及應用;優質課程;研究生教育

2014年發布的《教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見》指出，課程學習是我國學位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培養質量的必備環節，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎性作用。重視課程學習，加強課程建設，提高課程質量，是深化研究生教育改革的重要和緊迫任務。建設研究生教育優質課程有利于深化研究生課程改革。研究生教育優質課程應明確課程目標定位，優化課程教學團隊，提升課程整體基礎條件，課程資源應具有較大共享價值，積極推進教育教學改革，制度健全，管理規范等。本研究重點介紹了河南科技大學研究生“智能控制理論及應用”課程（以下稱建設課程）以建設河南省研究生教育優質課程為契機，深化課程改革的一些具體做法。

一、找準課程定位

智能控制是傳統自動控制理論和現代控制理論進一步發展的成果，是智能科學與控制科學深度融合產生的。許多復雜的被控系統難以建立精確的數學模型，也難以用常規的經典控制理論和現代控制理論進行定量計算和分析，只有采用定量方法與定性方法相結合的智能控制，才有可能達到令人滿意的控制效果。智能控制是進一步學習智能制造、智能交通、智慧城市、服務機器人等智能技術課程的基礎，也是研究生在學位課題研究中進行科技創新的重要支撐知識體系。

河南科技大學儀器科學與技術學科是河南省第七、八、九批重點學科，以培養我國社會主義建設事業需要的德才兼備的高層次儀器人才為目標。建設課程是儀器科學與技術學科學術型碩士的一門重要的專業基礎必修課，也是機械工程等學科碩士的專業選修課。建設課程面向儀器科學與技術和機械工程等學科碩士研究生，結合控制理論前沿知識，學習智能控制的基本概念、基本理論和系統分析設計的基本方法，使學生能夠運用智能控制新理論、新方法解決復雜工程控制問題。建設課程在學科碩士培養目標中對于改善學生素質結構、能力結構、知識結構，尤其對于強化研究生的科學方法訓練、學術素質養成和創新能力具有重要作用。

二、優化課程內容

國內很多高校都面向碩士研究生開設了智能控制方面的課程。基于學科研究方向、學校自身優勢特色和學生知識結構的差異，每個學校都必須結合自身實際優化課程內容。河南科技大學儀器科學與技術學科的碩士研究生在選修該課程之前并未選修人工智能等課程，因此，課程組將人工智能中的“知識的表示和推理”等有關內容補充進來，便于學生理解和掌握專家系統、模糊控制等有關內容。

經過長期教學探索和改革，建設課程建立的教學內容體系與結構既包含智能控制理論的經典內容，又體現本學科領域最新科學技術和教學改革成果。課程共32學時，其中，理論教學學時為24個學時，課程實驗學時為8個學時，課外實踐結合科研項目、平臺項目和校外創新基地項目，以課外作業和項目設計的形式進行。在組織編排教學內容時注重循序漸進，由淺入深，從經典控制理論和現代控制理論的發展進而引入智能控制，先補充知識的表示和推理等內容再講解專家系統控制等，先講模糊理論基礎和人工神經元基礎等內容再講解模糊控制和人工神經網絡控制，為學生學習后續內容打下堅實基礎。建設課程教材選用浙江大學許力教授主編、機械工業出版社出版的《智能控制與智能系統》，實驗指導書采用主講教師編寫的指導書，理論教學和課程實驗教學內容與學時安排如下表所示：

三、建設在線資源

根據優化的教學內容，課題組結合在線開放教學、線上線下混合式教學的需要，建設了“智能控制理論及應用”課程在線資源，主要模塊為課程介紹、課程章節、教師團隊、教學資源、教學方法、教學條件、教學效果和參考教材。其中包括：梳理教學內容并提取37個知識點，針對每個知識點建設了電子教材、多媒體課件、教學視頻等，建設了每章節的思考題和習題及章節測驗等，建設了9個應用案例及其仿真例程序，建設了3個課內實踐項目的設計指導書和實踐報告模板。

四、創新教學方法

建設課程采用線上線下混合式教學，加強案例式、互動式、啟發式、項目式教學，線上課程主要是對基本概念和基本知識的學習，完成有關短視頻的學習、章節測驗等教學內容，線下課程則采用翻轉課堂和教學研討的形式對重點、難點進行解答。

（一）加強案例式教學

課程組開發了多媒體課件、教學案例及仿真例程序，將智能控制在儀器和機電裝備中應用的最新科研成果作為教學案例，結合課程教學進度，通過多媒體呈現出來，將學生帶入具體的科研情境中，使學生成為研究者，組織學生針對科研問題進行小組討論，提出智能控制方案，然后由教師對學生提出的方案進行點評，引導學生對方案進行再度修改和創新。

（二）加強互動式、啟發式教學

教師要不斷強化學生的中心地位，將課堂講授與互動式、啟發式教學相結合，針對智能控制中的熱點、難點和重點知識點進行研討，或者采用翻轉課堂形式，將課堂變為思維碰撞和創意互享的場所。另外，教師還要激勵學生結合在線開放課程自主學習，讓學生可以在課余時間學習更多知識點。

（三）加強項目式教學

建設課程開設于研究生第二學期，學生大多已進入導師的科研團隊，雖然選修學生尚未進入研究生課題研究階段，但其導師、師兄師姐等的課題可作為其學習該課程的課題。因此，在建設課程的教學過程中，教師要讓學生帶著項目學習，講完一部分就要求學生結合教學內容設計課題的相關內容，這樣學生的學習效率更高，接受知識更深入。

目前，建設課程的資源首先由河南科技大學有關專業碩士研究生和本科生使用，有關資源也輻射到河南理工大學、河南工業大學等高校，在服務高校的同時也被許多企業院所用于工程技術人員培訓，受益單位均給予高度評價。課程建設前后選修學生滿意度調查結果顯示，在課程資源、教學內容、教學方法、學習興趣、知識運用、作業質量、課程成績、素質能力等方面建設以后，滿意度均明顯優于建設前。河南科技大學也將繼續專注于此，在教學實踐中探索，為學生、為高校建設課程做出更大貢獻。

參考文獻：

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責編：鹿 嶼