应用型人才培养导向下智能控制教学改革探讨

徐操

摘 要：本文以应用型人才培养为导向，分析了智能控制课程教学中存在的问题，笔者结合多年的教学实践，在教学内容整合优化、实验仿真和设计实践环节等方面进行了教学改革探讨。

关键词：应用型；智能控制；教学改革

一、教学中的主要问题

由于具有内容丰富、概念较抽象、信息量大等特点，智能控制传统教材的课程体系存在如下问题：①教学内容不合理。多数智能控制教材的理论知识过多且内容过于深奥，公式推导过多且复杂难懂，教材内容的实用性不强。②教学方法单一。由于该课程内容抽象，理论知识点多，大多数教师把理论知识讲解放在首要位置，没有把理论和实际应用相联系， 讲授过程“满堂灌”，导致学生学习起来感觉晦涩难懂，慢慢就会失去兴趣。③教学资源少，无实验实践环节。大多数智能控制教材中没有实验方案和实验环节，多数高校也没有智能控制实验室和实验平台，无法进行智能控制课程实验。

二、教学改革方法及思路

1.对教学内容进行整合优化

智能控制课程主要特点有概念抽象、理论性强、信息涵盖范围大等，教材中实例少，教学有偏重理论的趋势，需要进行教学内容整合优化。通过整合优化，把教学内容分为“预备知识”“重点内容”“案例分析”“系统仿真设计”四个部分。

通过内容整合，可以突出课程重难点，使学生在少学时的情况下全面掌握知识体系，并把原理部分和应用实例相结合。以模糊逻辑推理中的多输入多规则推理方法（即削顶法）为例，在“预备知识”中讲解其推理原理和基本方法；在“重点内容”中，通过具体实例分析，加深对其理论方法的理解；在“案例分析”中研究如何采用单片机程序来掌握削顶法；在“系统仿真设计”中采用MATLAB模糊逻辑工具箱中的图形交互工具来掌握削顶法，这样通过不同侧面对同一个重点内容进行讲解，可以强化和加深学生的理解，使学生实现学习上质的飞跃。

2.增加实验仿真环节

采用MATLAB中的模糊逻辑工具箱的辅助设计功能，可以方便设计模糊控制系统。通过增加实验环节，设计使用图形交互工具构成模糊逻辑推理系统实验，使用模糊工具箱的命令行函数方式实现模糊逻辑推理系统实验，采用PID参数自整定方法构成控制系统实验，采用BP网络模式识别仿真实验等。实验内容新颖，覆盖面广泛，针对性强，并且以应用为主线，实验设计围绕着采用MATLAB模糊逻辑工具箱解决工程实际中的问题，体现了以应用型人才培养为导向的培养目的。

3.设置综合性、设计型实践环节

利用电气与电子工程学院已有的过程控制实验室设置智能控制系统综合性、设计型的实践环节。本过程控制实验室采用北京华晟经世信息技术有限公司基于ProfibusDP现场总线的A3000现场控制系统，包括智能仪表控制系统、ADAM4000-DDC控制系统、PCI采集卡控制系统，基于PLC S7-300的现场总线控制系统、HMI触摸屏监控与控制设备以及基于工业以太网技术的网络控制系统。

智能控制系统的设计按照如下步骤进行：设计任务分析→查阅文献→总体方案设计→工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系统硬件设计→智能控制系统软件设计→MATLAB仿真及结果分析→结论。设计型实践项目包括多容水箱液位模糊控制系统设计、多容水箱液位单神经元自适应PID控制系统设计、锅炉水温模糊控制系统设计等。通过设计型实践环节，使学生学会针对具体对象设计相应的智能控制系统，培养学生运用理论知识解决实际控制问题的能力。

三、结语

智能控制作为自动化、电气工程专业高年级学生的专业核心课，是一门具有综合性强、理论性较深的特点的交叉学科。通过整合优化教学内容、增加实验仿真环节和设置设计型实践环节等教学改革方法，能提高学生的兴趣，使学生较快掌握智能控制系统的精髓，并能用智能控制原理和方法分析、设计智能控制系统。从近几年的教学改革实践反馈效果来看，学生反映良好，达到了较好的教学效果。

参考文献：

[1]韦 巍.智能控制技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]刘金琨.智能控制（第3版）[M].北京：电子工业出版社，2014.