应用型本科“智能控制技术”课程教学改革的研究与实践

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  摘要:以培养应用型本科人才为主要目标,针对智能控制课程教学中存在的主要问题,结合自身的实践,在课程体系、教学内容、实践教学、教学方法、教学手段、考核方法等方面提出了优化改革的具体措施,取得了良好的教学效果。
  关键词:应用型;智能控制技术;教学改革
  作者简介:张允(1973-),女,吉林长春人,长春工程学院电气与信息工程学院,副教授;张运波(1964-),男,辽宁丹东人,长春工程学院电气与信息工程学院,教授。(吉林 长春 130012)
  基金项目:本文系吉林省教育厅教改课题及长春工程学院重点教改课题的研究成果。
  中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)36-0052-01
  “智能控制技术”是当今国内外自动化学科中十分活跃和具有挑战性的领域,是多种学科的高度综合与集成,代表着当今世界控制理论和技术的发展方向。该课程内容涵盖了模糊数学与模糊控制、人工智能与专家控制、人工神经网络与神经网络控制以及遗传算法、混沌控制等前沿学科理论、方法和技术。近年来,随着智能控制理论、控制方法和控制技术在工业领域的广泛应用,各院校普遍存在着“智能控制技术”课程在教学内容和知识体系的安排上与该学科前沿发展状况联系不紧密、该课程与相关课程内容未能有机融合、课程实践应用环节相对薄弱等问题,造成理论教学与实际应用越来越脱节的弊端,不利于对学生的工程应用能力、实际动手能力与自主创新能力的培养。
  如何从应用型本科人才的培养目标出发,以“智能控制技术”在工业领域的广泛应用为线索,协调好“智能控制技术”与各交叉学科课程之间的相互联系,整合、优化教学内容,改进教学方法和教学手段,构建完善的理论和实践教学体系,结合学生的特点,利用有限的教学课时,让学生接触到最新的理论、技术和方法,培养其工程应用能力、实际动手能力与自主创新能力,从而解决基本理论与实际应用、理论教学与实践教学的矛盾,培养具有较强工程实践能力、擅长科技运用和推广、能够解决生产实际具体技术问题的高级应用型人才,这是目前“智能控制技术”课程教学改革的重要内容与亟待解决的问题。
  一、当前“智能控制技术”课程教学中存在的主要问题
  当前“智能控制技术”课程教学中存在的主要问题有:第一,原课程知识体系分散,“模糊控制技术”与“智能控制技术”两门课程间课程设置存在交叉重复,不利于学生从系统的角度、全局的高度思考问题,影响学生系统、全面地掌握智能控制系统分析和研究问题的基本方法。第二,传统的“智能控制技术”课程教学内容抽象、理论性强、公式复杂难懂,导致学生理解困难,甚至造成厌学情绪。第三,实践环节在整个教学中的地位相对薄弱,不利于对学生的工程应用能力、实际动手能力与自主创新能力的培养。第四,教学方法、教学手段单一、现代化教学资源利用不充分,教学模式无法实现教与学的互动。第五,考核方式单一,不能客观、多样化地评价和检验学生的能力、水平,无法实现对课程学习全过程的有效监控。
  二、教学改革的具体措施
  1.结合智能控制学科前沿科学发展情况,重新构建课程理论和实践教学体系
  紧密结合智能控制学科前沿科学发展情况,以智能控制理论、方法和技术在工业控制领域的实际应用需要为出发点,整合“智能控制技术”和相关课程的教学内容,重新构建该课程理论和实践教学体系,制订配套的理论和实践教学新教学大纲。将“模糊控制技术”和“智能控制技术”两门课程有机融合,合并为“智能控制技术”一门课程,训练学生学会从系统的角度、全局的高度来思考问题,使学生掌握智能控制系统分析和研究问题的基本方法,具备基本的分析与解决问题的能力。
  2.根据智能控制内在的规律与工程生产需要优化教学内容
  根据智能控制内在的规律,结合智能控制学科最新发展情况与工程生产需要优化教学内容。把教学内容分为“预备知识”、“基本内容”和“生产应用”三部分。第一部分预备知识主要介绍与模糊控制相关的模糊集理论、隶属度函数、模糊语言变量和逻辑推理,为本课程的学习打下良好的数学基础。第二部分为基本内容,主要包括“模糊控制”、“神经网络控制”、“专家控制技术”和“遗传算法”等内容。各章节教学内容按理论描述—基本算法分析—工程生产实际应用这一线索重新进行组织,授课内容适当淡化理论研究及数学推导过程,强调理论的基本内涵及其工程应用。第三部分为工程生产实际应用环节,重点介绍智能控制技术的综合应用实例,使学生把所学的基本概念、控制方法和具体的应用生动地联系起来,加深对教学内容的理解与掌握。
  3.以强化培养学生综合应用和解决实际问题的能力为中心,改革实验、实践教学环节
  以强化培养学生综合应用和解决实际问题的能力为中心,改革实验、实践教学环节,增加综合性、设计性实验项目,针对工程生产中各种实际问题确定课程设计内容,按照查阅文献→设计总体方案→系统工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系统硬件设计与软件实现→Matlab仿真及仿真结果分析这一技术路线进行实际智能控制系统的设计、仿真与调试,充分调动学生学习的积极性与主动性,全面系统地培养、锻炼学生应用智能控制基本理论知识分析和解决工程生产中各种实际问题的能力,为学生参加各种形式的智能竞赛、参与教师的科研项目、毕业设计、乃至走上工作岗位后分析、处理各种智能控制问题打下坚实的基础。
  4.教学方法与教学手段改革
  (1)教学方法改革。改革灌输式教学方法,根据智能控制基本理论在工程生产中的应用背景,采用导入法提出问题,从而激发学生的思考并吸引学生的注意力。精心设计适当数量的问题让学生讨论和回答,通过互动的教学形式使学生真正成为课堂教学的主体,教师更多的时候作为组织者和引导者。
  (2)教学手段改革。改革教学手段,充分利用板书、录像、多媒体 CAI 教学,使教学过程生动直观,调动学生各感官的积极反应,激发他们的学习兴趣;建设“智能控制技术”课程教学网站,利用网络教学资源进行在线学习,传递参考资料,交流课外成果,提高教学效率,增强教学效果。
  5.改革考核方法,引导学生的关注点,客观、多样化地评价学生的能力和水平
  传统的期末考试一卷定成绩的方法不能全面督促学生重视课程各个教学环节的内容,不能保证良好的教学效果。为此,长春工程学院改革考核方法,推行期末闭卷考试与小课题、综合性大作业、课堂提问、讨论、第二课堂小制作、课后作业、实验报告、综合性实验技能测试相结合的考核制度,引导学生的关注点,确保更加公平、公正、客观、科学合理地评价和检验学生的能力、水平。
  三、结论
  以上是立足应用型人才培养目标,针对智能控制课程教学中存在的主要问题,通过完整一轮的教学实践在课程体系、教学内容、实践教学、教学方法、教学手段、考核方法等方面进行系列改革。通过改革,长春工程学院强化了学生的实践能力、工程应用能力和创新能力的培养和训练,提高了学生的就业能力,取得了良好的教学效果,为培养具有较强工程实践能力的应用型高级技术人才作出了贡献。
  参考文献:
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  (责任编辑:王祝萍)
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