气氛智能控制论文

2022-04-16

【摘要】本文针对本校智能控制教学过程中存在的主要问题,结合本课程的特点及课程教学过程中的心得,从教学内容、教学方法、实践教学和考核方法等方面讨论了教学改革的措施,从而实现提高教学效果的目的。下面是小编整理的《气氛智能控制论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

气氛智能控制论文 篇1:

应用型人才培养导向下的“智能控制”课程教学模式研究

摘 要:“智能控制”是控制理论发展的高级阶段课程。随着科技水平的飞速发展,智能控制在各行各业所应用的产品越来越多,市场对掌握智能控制技术的应用型人才的需求量也越来越大,因此,“智能控制”课程在高校人才的培养中也开始占据着重要的地位。但是,智能控制是20世界60时代才开始发展的新型技术,各大高校的教学模式还存在不少问题。为此,本文针对应用型人才培养下的智能控制教学模式的问题和发展进行探究,通过优化课程内容、激发学生创新思维等多样化的教学模式,以期能在实践中提高智能控制教学的整体质量。

关键词:应用型人才;智能控制;人才培养导向;教学研究

作者简介:莫中凯,左江城市学院讲师、工程师,研究方向为智能控制。(广西 崇左 532200)

随着我国经济水平的不断发展和社会市场需求的提高,高校也改革了高等教育的阶梯层次,从精英教育转变为了应用型的大众教育,从根本上更好地适应了经济市场对于人才的需求。如今本科和各大高校的招生量急剧增大,但高校对于学生的教育还停留在理论的应试教育上,无法满足市场需求。因此,各高校也在寻求能够提高人才素质的新型教学培养办法。智能控制是高校电子技术众多学科中重要的一门专业课程,集精密实操和高级理论为一体的新领域,在世界范围内都受到广大关注,也是未来科技市场中的发展重点[1]。因此要加大智能控制专业下应用型人才的培养力度,为学生提供先进的知识与创新实践的机会。

一、智能控制的基本概念

就智能控制在高校中的专业课程而言,是一门集人工智能、电子科学、高等控制理论和运筹学等学科为基础的,以智能机器在无人干预的情况下自主实现目标的控制技术专业,包含着遗传算法、模糊逻辑、专家系、神经网络等理论,自适应控制、自组织控制和自学习控制等技术,具较高容错力的高层控制系统,全局控制力強,是一门复杂的、全新的、交叉型的新学科[2]。在高校中最常看到这门专业的就是自动化的机械制造行业和电力系统设备等专业,拥有广阔的研究价值和市场发展前景,因此在高校也在积极的开设和教学中,使学生能够更快的学习到智能控制的相关原理和控制方式,能够对智能控制的发展有更进一步了解,从而在毕业后更适应行业岗位需求。

由于智能控制专业本身包含了大量的高等技术和理论,对大学生而言相对晦涩难懂、枯燥深奥,学习起来十分吃力,无法长久耐心的钻研和学习,在理解方面也是一知半解,无法精通。因此,如何在教学过程中帮助学生快速准确地掌握智能控制的核心技术是主要的教学理念,激发学生的学习兴趣和钻研性,也是本文的研究的重点。

二、“智能控制”课程教学存在的问题

1.教学方式单一。由于智能控制学科中有大量的专业基础课,例如自动控制原理、计算机控制、工业机器人应用技术、小型智能控制系统集成等专业核心课程,都是十分专业的高等理论,涉及的教学概念广泛且复杂,因此在授课过程中,大部分教师都将理论技术为教学重点,采用被动的板书式教学。单一传统的教学模式让学生的兴趣下降,失去积极性。智能控制的内容过于抽象化,公式推理复杂,学生一时之间无法完整消化,而教学过程中缺乏多样化的互动交流,也无法帮助学生有效的及时理解,课堂气氛沉闷的同时,学生的学习效率也十分低下。

2.课程缺乏实践环节。由于智能控制的理论性强,教师在课堂中更多的是演示智能控制的原理和操作程序,而且智能控制涉及的操作工具比较复杂,部分学校也缺乏实验教学的平台。社会市场中对智能控制专业人才的实际操作水平要求很高,但学校往往在大四才开始开设实践课程,留给学生的操作演练的课时少,学生的掌握时间也不够充分。理论与实际相脱节的情况下,学生在毕业后还需要很长时间来适应企业中的操作,甚至产生失误带来经济损失,这不利于学生就业和企业的稳定发展。

三、人才培养模式下的“智能控制”课程教学优化

1.优化智能控制的教学内容。作为高技术含量的专业控制学科,智能控制具有抽象、前沿、复杂、理论性强的特点,内容覆盖的专业知识多,但在教材中的实际案例偏少,整个专业课程偏理论化。因此,课堂上应整合优化教学内容,在熟悉控制理论的基础上多采用案例分析、实例演示等环节来提高学生的学习兴趣,加深课堂理解效果。在智能控制教学中应注重智能控制的应用领域和掌握方法,一方面,要掌握基础性的概念和技术细节,另一方面,也要时刻关注前沿发展的最新技术,让学生能够跟随行业发展学习到新知识新技术。教师在课堂上应多授予一些实际应用的方法,例如工业过程中模糊控制如何研究并建立好输出与输出量的模糊管理,或是在BP神经网络中采用SCG算法来加强电力系统的智能控制过程[3]。

2.增加操作仿真软件环节。通过专业的操作软解能够让学生将理论与实际更好地结合,目前在智能控制领域中最常见的模糊逻辑工具是MATLAB软件,借助它能更直观地了解模糊逻辑系统的控制程序。在操作中,学生可以通过软件采用PID参数或M语言自己编写智能控制算法程序,通过操纵模糊控制器来完成自己的指令,或者利用BP网络为学生讲解网络结构和学习算法,学生在操作中进一步加深了对智能控制的理解,提高了学习的积极性,更有针对性地弥补了理论教学中知识缺漏,符合应用型人才的培养要求。

3.激发学生创新思维。智能控制中的人工神经网络和模糊控制系统在国防安全、航天航空、区域监控、水下探测等科技领域都是主要应用对象,相关专业的学生毕业后也投身于高科技领域,因此,加强应用型人才的培养,学生对智能控制系统的设计思维也是学校要着重培养的应用型能力之一。智能控制系统的成长与市场专业的需求成正比,还处于不成熟的发展阶段,学生在学习时也要提高自己对智能控制的创新意识和思维方法,开发出更多智能控制的技术策略,如无人驾驶、阿尔法狗、水下机器人等智能控制的热门机器,不断促进智能控制的发展,为社会、国家、人类生活带来更多高文明的智能帮助[4]。教师在授课过程中要以学生为本,采用差异化的教学方式保留学生的个性思维,通过讨论实验、录像投影等设计各种疑问来激发学生思考研究,引导和组织学生开拓新思路,不断了解智能控制的内在关联和规律,从而站在前人的成果上创新更多的智能控制理论和技术。

4.考核方式的优化改进。“智能控制”课程在期末考核成绩上多数采用问卷模式,但这只考评了学生对智能控制理论的掌握程度,在实践操作、创新能力上无法很好的判断学生的掌握情况。因此学校应根据智能控制的特点开展多元化的考核模式。首先在期末考核上,分为单人和小组考核,通过布置行业热点和国际期刊论文的主题为小组的项目论文课题,让学生进行单人和小组的双重考核模式,从而考查学生独立思考和团队配合的双重能力,并在论文中检验学生对于智能控制的具体问题是否有深入的理论推导和验证理解,能否利用所学知识提出解决方案;其次,智能控制实践考核,通过智能控制的数据收集、到控制方案设计、控制程序编写、智能控制系统成型来验证学生的掌握度;最后也要将平时的作业成绩、课堂表现度、出勤率等按照比例纳入总成绩中,通过平时的学习态度和最后的考核结果公平合理的考核。

综上所述,“智能控制”作为电子科技中的专业核心课程,是机电制造、新能源、电力和建材等专业学生的必须掌握的学科知识,本文提出在“智能控制”的教学中要优化教学内容、利用仿真软件等教学工具提升学生的理解度,通过培养学生的创新意识和学习兴趣来完善教学模式,从而培养出更多的智能控制专业的应用型人才,使学生能迅速掌握智能控制专业的核心技巧,能够将其原理和设计运用到智能控制系统的相关行业中去,为智能控制专业的发展做出新的贡献。

参考文献:

[1] 蔡自兴.智能控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2] 刘金琨.智能控制[M].北京:电子工业出版社,2005.

[3] 毛玉蓉.MATLAB在智能控制课程教学中的应用[J].仪器仪表与分析监测,2008,(2):8-12.

[4] 袁宇浩,张广明.研究生“智能控制”课程教学探讨[J].中国电力教育,2010,(7):52-53.

责任编辑 陈 莉

作者:莫中凯

气氛智能控制论文 篇2:

“智能控制”课程教学改革探索

【摘 要】本文针对本校智能控制教学过程中存在的主要问题,结合本课程的特点及课程教学过程中的心得,从教学内容、教学方法、实践教学和考核方法等方面讨论了教学改革的措施,从而实现提高教学效果的目的。

【关键词】智能控制;教学内容;教学方法;实践教学;考核方法

1.引言

近年来,伴随着高校的大规模扩招,高等教育逐渐普及。上海电机学院作为一所应用型本科二批招生院校,学生的理论基础知识和综合能力等各方面都相对较弱。新形式下为了适应当今社会应用型人才培养的目标,培养学生的创新能力和综合能力,各大高校都在广泛的进行教学改革。“智能控制”是一门集理论和实践于一体的综合性课程,代表着当今控制理论和技术的发展的新方向[1],因此提高该课程的教学质量很有必要。近年来,结合这门课程的教学实践,我们对“智能控制”的教学改革做了一些探索。

2.“智能控制”课程的特点和存在的问题

“智能控制”是自动控制理论近三十年来发展起来的一门新兴学科。“智能控制”作为我校高校本科自动化及测控等专业的专业选修课,主要介绍智能控制方法的原理及其应用。本课程涉及的内容涵盖了模糊数学与模糊控制、人工神经网络与神经网络控制、人工智能及专家系统控制等理论。该课程的教学目的是使学生通过本课程的学习,了解智能控制的基本概念、熟悉模糊控制理论、人工神经网络、神经网络控制等智能控制方法以及上述智能控制方法的集成等。

结合近年来讲授这门课程的教学实践发现,“智能控制”教学过程中存在以下几个问题。

2.1教学内容不合理

“智能控制”的教材在内容设计和知识体系安排上都偏重理论知识。由于课程理论性较强,内容抽象,算法及公式推导复杂,使得讲授的理论知识与实际工程联系不是很密切。此外,讲授的内容多为常规的智能控制方法,很少涉及智能控制最新理论的发展和前沿热点问题。

2.2教学方法单一

由于该课程理论性较强,内容抽象,教师大多采用灌输式的讲授方法,把讲述理论知识作为教学重点,忽视了学生实践能力和创新能力的培养。课堂教学气氛沉闷,从而导致最终的学习效果不理想。

2.3教学资源短缺。

近年来,我校开设的“智能控制”课程,仅限于理论课程的讲解,该课程开讲以来,一直没有配套的实验课程。学生在进行仿真实验时,可以运用理论课中讲授的模糊控制和神经网络辨识与控制两个知识点来设计智能控制系统,从而加深对理论知识的掌握和应用[2]。

2.4考核形式单一

智能控制是一门理论性较强的课程,最终成绩主要依据期末考试成绩给出,但是仅凭期末考试成绩很难判断学生分析问题、解决问题以及自主创新的能力,这样不利于学生学习能力的培养。

3.教学改革措施与途径

针对“智能控制”课程在教学过程中存在的以上问题,本文将从教学内容、教学方法、实践教学和考核方法等方面探讨改革的途径。

3.1优化教学内容

首先,要突出基本概念、理论和经典算法等基础内容。教师在授课过程中教师应精心选择教学内容,淡化公式推导过程,把重点放在模糊控制、神经网络控制以及遗传算法等内容。此外,教学内容要注重智能控制思想的实际应用,如用电饭锅、洗衣机等家用电器讲解模糊控制的应用,采用BP网络识别英文字母等例子讲解神经网络控制的应用。

其次,要强调拓展性内容。主要指智能控制中存在的有待解决的问题和前沿热点问题,包括专家控制、学习控制以及新型优化算法等,这些“智能控制”课程体系中的拓展部分。此外,根據“智能控制”课程内容的特点,可采用专题教学模式,针对基础内容(模糊控制、神经网络控制和遗传算法等)和拓展内容(其他控制技术和新型优化算法等),设计相应的教学模块。

3.2注重工程应用

为了培养学生的学习兴趣,教师应该从工程应用角度来讲解“智能控制”的概念,并通过实例,如遗传优化算法在快递配货问题中的应用等,来演示智能控制在实际生活中的应用,以启发学生思考。

为了强化学生的综合应用和解决问题的能力,改革实践教学环节,增加综合性、设计性实践环节。针对工程生产中各种实际问题确定各实践环节的具体内容,按照查阅文献→设计总体方案→系统原理分析→智能控制算法分析→系统硬件与软件调试→Matlab仿真及结果分析这一思路进行系统的设计、仿真与调试。通典型例题,如应用模糊控制方法控制液位和水温、直流电机模糊调速系统设计及锅炉压力模糊控制器设计等,对控制系统进行仿真实验。使学生能够深入的了解并掌握智能控制系统的设计方法。

3.3 引入Matlab仿真实验

目前应用较为广泛的仿真软件是Matlab,Matlab中有很多针对智能控制的工具箱,如模糊逻辑、神经网络和仿真软件Simulink 等工具[3]。应用这些工具箱可以很方便的实现各种智能控制算法的仿真。在教学过程中,借助Matlab对智能控制中的复杂系统进行模块化设计、可视化分析,如设计一个简单的二阶系统的模糊控制器。通过详细介绍模糊工具箱中模糊推理系统编辑器(FIS Editor)、模糊规则编辑器(Rule Editor)、隶属度函数编辑器(MF Editor)、模糊规则观察器(Rule Viewer)和模糊推理输入输出曲面视图(Surface Viewer)这5个模块的功能和具体参数设计方法,有助于学生理解和掌握模糊控制的理论和方法。

3.4培养学生的创新意识和能力

应用型人才培养的主要目标是培养创新意识、训练创新思维、提高创新能力。“智能控制”是一门不断发展的交叉性学科,这要求教师要善于引导和培养学生的创新意识和独立思考、分析问题的能力。课堂教学中可以通过实验教学、课程小论文和综合设计等机会来培养和激发学生的创新能力。

3.5突出以学生为中心的教学理念

课堂教学要充分利用讲授法、讨论法、实验法、实例教学法等方法,并结合 PPT、录像、作业点评等手段,培养学生分析问题、解决问题和自主学习的能力。鼓励采用启发式教学方法,如在讲述神经网络控制中的 BP 网络时,引导学生思考有哪些因素影响网络的收敛速度和精度,启发学生就 BP 网络的缺点及其算法的改进展开讨论。让学生真正成为课堂教学的主体,教师仅仅扮演引导者的角色。

3.6考核方式的改革

智能控制是一门理论性较强的课程,仅凭期末考试成绩很难判断学生分析问题、解决问题及创新的能力。针对这种状况,在教学过程中,应将平时作业、课堂提问和出勤情况等结合起来作为平时成绩,并将此成绩按照一定比例记入总评成绩。总成绩由期末成绩(40%)+平时成绩(20%)+实验报告(40%)综合得到。这样得到的总评成绩,既公平又合理也有助于学生养成良好的学风。

4.结论

本文针对“智能控制”课程的特点和教学过程中存在的问题,从教学内容、教学方法、实践教学和考核方法等方面给出了一些改革措施。希望在今后的课堂教学和教学实践中,不断地更新和完善教学内容,改进教学方法,从而得到更好的教学效果。

参考文献:

[1]蔡自兴.智能控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2]李世华.智能控制概论课程的仿真实验系统的设计与实现[J].南京:电气电子教学学报,2006, 28(2):65-68.

[3]毛玉蓉. MATLAB在智能控制课程教学中的应用[J].仪器仪表与分析监测,2008,(2):8-12.

作者简介:

刘永慧:(1986.4—),女,山东临沂,博士,讲师,研究方向:切换系统,滑模控制及容错控制等。

作者:刘永慧

气氛智能控制论文 篇3:

浅谈《智能控制系统》课程的教学创新

摘要:近年来,随着机器人技术的飞速发展,越来越多的学生对《智能控制系统》这门课程产生了浓厚的兴趣。通过对现代装备与控制工程专业《智能控制系统》课程的实践教学方法进行探讨(包括前期课程的合理设置、课程内容的科学安排与实践教学目标的实现方式)实现对知识链的合理优化及实践环境的优化配置,可有效提高学生利用已有知识解决实际问题的能力,使学生充分学好《智能控制系统》这门课程。

0、引言

智能控制系统是人工智能学科中的一门重要课程。随着相关应用在多个领域中的出现,特别是最近几年机器人技术的飞速发展,越来越多的学生开始对这门课程产生了浓厚的兴趣。因此,如何让学生能够在整个课程的学习过程中始终保持浓厚的兴趣,并增强学生利用所学的知识理解并解决实际问题,成为授课教师应该注意的首要问题。为此,在实际的教学工作中,以实际应用引导学生的学习兴趣,既满足了学生了解智能控制系统实际应用的需求,又加深了学生对于算法的理解。

1、课程性质分析

《智能控制系统》课程重在加强学生对智能控制算法(如遗传算法)的理解与运用。学生在学习此课程时,难免会遇到接受困难的问题。主要原因在于学生在控制科学方面理论基础与实践经验的不足。为此,在教学过程中,应当尽量避免单一地对智能控制算法进行枯燥的讲解,应当结合现实生活中的简单实例,启发学生对简单问题的思考,引导学生理论联系实际的思考方式。

2、具体实施过程

在实际的教学过程中并不是简单的通过实例向学生讲述抽象知识,应当在培养学生通过案例理解问题的基础上,通过案例加强学生对相关知识的掌握与理解。其具体实施过程包括案例准备、问题设定、实施讨论及总结思考四个环节。

2.1案例准备

针对课程中的知识难点,结合学生易于理解的案例构建整个教学课程的案例库。值得注意的是,案例的数量并非越多越好。最好使用同一案例解释多个知识难点,如汽车自主驾驶系统可以同时解释该课程中的中的模糊控制系统和专家控制系统,这样更有助于加强学生从整体上把握课程知识,真正做到融汇贯通。

2.2问题设定

通过案例的描述引出问题,结合案例中存在的现象解释问题,问题的设定不应当超越学生现有的认识范围。如在讲授专家系统时,以和生活密切相关的远程中医专家系统为例,易于学生的理解以及对相关问题的思考。

2.3实施讨论

在问题确立后,应当充分发挥学生的主观能动性,在活跃课堂气氛的同时,强化教学效果。对此,可采用分组讨论或反转课堂的方式,激发学生主动学习、主动思考的积极性。同时,在实施过程中,主讲教師应当充分发挥课堂主导作用,在摒弃传统填鸭式教学的同时,引导学生以正确的方向思考问题。

2.4总结思考

基于学生在主讲教师引导下的思考结果,将所有讨论结果汇总,并与课程难点知识进行对照,使学生的学习过程回归课程主线。

3、能力提升

在完成部分章节学习后,为提升学生对知识的总体把握及应用能力,必须要引入相关实践教学环节。基于此,该课程共有3个课程实践环节,分别为:粗糙度无损检测实验BP及RBP神经网络逼近、药品销售预测、基本遗传算法设计实验,强化学生对智能控制系统的理解与应用。在课程设计环节中,为充分发挥案例教学法的优势,主讲教师对每一位同学的案例场景进行调整,激发每一位学生主动思考的能力。要求学生按照主讲教师设计的场景,通过一定技术手段实现案例。同时,在课程设计报告的撰写过程中,要求学生用相关课程知识解释案例演示中存在的现象。这样,不仅扩大了学生的认识范围,更能深化学生对课程核心知识的掌握。

4、结语

通过这几年的教学摸索,发现在智能控制系统的教学过程中,结合案例进行教学可以很好地提升学生对抽象知识的理解。自在我校《智能控制系统》课程讲授过程中推广以来,学生学习积极性明显提高,课堂气氛也有了较为明显的改善。更为重要的是,通过该教学法的实施,学生对该课程的掌握情况得到明显提升,对知识的应用能力也明显加强。

参考文献:

[1]韩红, 焦李成. 谈计算机视觉课程的教学创新[J]. 计算机教育, 2010,19: 84-86.

[2]王明红. 数控技术课程教学内容和教学环节的安排与实施[J]. 机械设计教学研究, 2012: 189-192.

作者:高玮玮 王明红 杜向阳 周俊 雷菊阳 闫娟 董浩楠