研究生“智能控制”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

胡 蓉，錢 斌，祝曉紅

(昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，云南昆明 650500)

“智能控制”是我校自動(dòng)化專業(yè)研究生的一門重要的課程［1］。該課程內(nèi)容覆蓋面廣，抽象的知識點(diǎn)較多，在教學(xué)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，為修學(xué)分而學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生沒有把智能控制的理論、方法與自己的課題研究聯(lián)系起來進(jìn)行思考和探索。為了讓學(xué)生能更多地了解學(xué)科前沿知識，讓教學(xué)內(nèi)容更好地切入到學(xué)生的課題研究中，提高他們的科學(xué)研究素養(yǎng)，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，我們對“智能控制”課程的教學(xué)模式進(jìn)行了改進(jìn)。

1 教學(xué)內(nèi)容的整合

“智能控制”課程原來的教學(xué)內(nèi)容為:人工智能基礎(chǔ)、模糊控制、專家控制系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法和遞階控制系統(tǒng)［2］。在有限的學(xué)時(shí)里，教師要把這么多的內(nèi)容講深、講透，時(shí)間上不允許，學(xué)生學(xué)起來也吃力。

在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)怎樣讓學(xué)生的受益最大呢?我們把教學(xué)內(nèi)容重新整合為五個(gè)專題:①模糊控制;②專家控制;③人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制;④機(jī)器學(xué)習(xí);⑤智能優(yōu)化方法。針對這五個(gè)專題分別由五位教師授課。

教學(xué)中，每位教師以自己近三年的研究成果為例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和專題相關(guān)的理論知識，同時(shí)，向?qū)W生介紹當(dāng)前的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)。

課程的教材為文獻(xiàn)［3］，同時(shí)，不拘泥于教材，每個(gè)專題的教師都會(huì)列出該研究方向經(jīng)典的學(xué)術(shù)專著書目，讓學(xué)生參閱或按指定篇章學(xué)習(xí)。

另外，為了讓學(xué)生閱讀高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文、更好地了解國際、國內(nèi)智能控制學(xué)科的研究狀況，我們還給學(xué)生介紹了以下內(nèi)容:

(1)國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊:如電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)會(huì)刊、《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》、《控制與決策》和《控制理論與應(yīng)用》等;

(2)重要的國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議:如國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)世界大會(huì)(IFAC)、IEEE決策與控制大會(huì)(CDC)、全球智能控制與自動(dòng)化大會(huì)(WCICA)、中國控制會(huì)議(CCC)、中國過程控制會(huì)議(CPCC)和中國控制與決策會(huì)議(CCDC)等;

(3)常用的期刊數(shù)據(jù)庫:如Elsevier、IEEE/IET Electronic Library(IEL)、中國知網(wǎng)和萬方數(shù)字化期刊全文數(shù)據(jù)庫等。

我們鼓勵(lì)學(xué)生多閱讀，多思考，進(jìn)入課題研究后，鼓勵(lì)他們積極地向以上期刊或?qū)W術(shù)會(huì)議投稿。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

當(dāng)前，為了提高研究生獨(dú)立從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的能力，不少新的教學(xué)模式被采用，如:案例教學(xué)法、研討式教學(xué)法、大作業(yè)教學(xué)法和學(xué)生授課式教學(xué)法等等。這些方法各具特色，在不同課程的教學(xué)中對教學(xué)質(zhì)量的提高起到積極的作用。

文獻(xiàn)［1］針對研究型大學(xué)工科專業(yè)課程的課堂教學(xué)模式，對北京航空航天大學(xué)的112名高年級本科生、低年級碩士生、高年級碩士研究生和部分博士研究生進(jìn)行跨年級、跨專業(yè)的問卷調(diào)查研究，結(jié)果表明，“任課教師講授基本知識+領(lǐng)域?qū)＜倚v科技前沿+選課學(xué)生在課程學(xué)術(shù)會(huì)議上報(bào)告課程研究成果”的多元化開放式課堂教學(xué)模式得到絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)同和歡迎。

經(jīng)過調(diào)研和多次討論，我們根據(jù)工科研究生的培養(yǎng)目標(biāo)、“智能控制”課程的特點(diǎn)以及我校教師和學(xué)生的實(shí)際情況，制定了“專題教師講授基本知識及學(xué)科前沿+學(xué)生期末報(bào)告課程研究成果”的教學(xué)方式，其中“專題教師講授基本知識及學(xué)科前沿”包括如下兩個(gè)階段的教學(xué)。

第1階段:以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主，講授智能控制基本概念、基本知識和基本原理。

第2階段:教師根據(jù)所講授的專題內(nèi)容，梳理科研成果，形成具有針對性、典型性和啟發(fā)性的教學(xué)案例。以教學(xué)案例為基本材料，采用研討的方式，引導(dǎo)學(xué)生將智能控制中的理論和方法應(yīng)用于實(shí)際問題，讓學(xué)生體會(huì)理論和實(shí)踐的結(jié)合。同時(shí)，通過對案例的分析，幫助學(xué)生理解教學(xué)中的難點(diǎn)，加深對所學(xué)理論及方法的認(rèn)識，啟發(fā)學(xué)生的思維，讓其能夠舉一反三，培養(yǎng)其學(xué)以致用的能力。

以“智能優(yōu)化方法”專題為例，專題授課教師在第1階段講解優(yōu)化的基礎(chǔ)知識、常用優(yōu)化算法的原理，以及這一研究方向的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

在第2階段，教師結(jié)合自己的科研成果，以分布估計(jì)算法應(yīng)用于車間調(diào)度作為應(yīng)用實(shí)例和學(xué)生一起研討學(xué)習(xí)。在討論之前，教師先把相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)給學(xué)生閱讀，然后通過和學(xué)生一起分析實(shí)例，讓學(xué)生明白:車間調(diào)度的特點(diǎn)是什么?算法應(yīng)用的難點(diǎn)在哪里?怎樣去解決難點(diǎn)?如何來評價(jià)算法的效果才是客觀的?當(dāng)學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下對這些問題逐一思考，并有了自己的心得時(shí)，學(xué)生對怎樣獨(dú)立從事科學(xué)研究有了初步的體會(huì)。后面再通過撰寫與課程相關(guān)的小論文加以鞏固，這樣學(xué)生就初步掌握了獨(dú)立科學(xué)研究的方法。

3 考核方式的改進(jìn)

考核方式由原來的期末開卷筆試改為期末匯報(bào)課程研究成果，即:學(xué)生兩或三人自由組合為一個(gè)小組，利用課余時(shí)間查閱近五年的文獻(xiàn)資料，選擇“智能控制”課程中的理論或方法，結(jié)合研究方向或興趣愛好寫一篇小論文，可以是方法應(yīng)用、算法改進(jìn)或是綜述性的文章，字?jǐn)?shù)3500字左右，小論文按照《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》投稿要求的格式完成。課程結(jié)束提交小論文時(shí)，以小組為單位在課堂上就其內(nèi)容向所有授課教師及選課學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)并答辯，匯報(bào)時(shí)間20分鐘，答辯10分鐘，教師根據(jù)學(xué)生在小論文中的貢獻(xiàn)來評定成績。最終評定的綜合成績中，小論文及匯報(bào)的成績占70%，學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)占30%。

改進(jìn)后的考核方式，其考查的重點(diǎn)是:是否掌握科學(xué)研究的方法?是否具備從事科研工作的能力?撰寫論文是否規(guī)范?對智能控制的前沿是否熟悉等等。這樣的考核方式更易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更利于學(xué)生科研能力的培養(yǎng)，學(xué)生后期從事課題研究更容易上手。

4 學(xué)生對課程改進(jìn)的評價(jià)

課程結(jié)束后，我們向?qū)W生發(fā)出20份無記名教學(xué)反饋調(diào)查問卷，主要內(nèi)容包括:①對該課程的教學(xué)方式是否滿意;②對該課程的考核方式是否滿意;③五個(gè)專題中，對哪些專題感興趣;④對課程教學(xué)還有什么建議。

在收回的17份問卷中，對課程教學(xué)方式滿意的有12份，基本滿意的有5份。對課程考核方式滿意的有16份?？梢?，大多數(shù)學(xué)生是認(rèn)可改進(jìn)后的教學(xué)方式和考核方式的。

關(guān)于“五個(gè)專題中，對哪些專題感興趣”，學(xué)生選擇最多的結(jié)果是專題③和⑤。

關(guān)于學(xué)生對課程教學(xué)的建議，4份問卷建議每個(gè)專題增加仿真實(shí)驗(yàn)，并由教師指導(dǎo)仿真實(shí)驗(yàn)。

5 結(jié)語

本文介紹我們?yōu)榻鉀Q學(xué)生在學(xué)習(xí)“智能控制”課程過程中出現(xiàn)的“學(xué)”“研”分離問題，在教學(xué)過程中融入了案例教學(xué)法、研討式教學(xué)法和大作業(yè)教學(xué)法，以科研促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動(dòng)科研。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，多種教學(xué)方法并用的課堂教學(xué)模式對激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣和提高課程教學(xué)質(zhì)量有明顯的積極作用。

［1］ 鞏敦衛(wèi)，孫曉燕.智能控制簡明教程［M］.長沙:國防工業(yè)出版社，2010.

［2］ 蔡自興.智能控制(第二版)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［3］ 孫增圻.智能控制理論與技術(shù)(第2版)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2011