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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 智能控制 一级学科:  08 工学
二级学科: 0806 电气信息类 教学层次:  本科
负责教师: 蔡自兴 学校名称:  中南大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://netclass.csu.edu.cn/jpkc2006/ 是否交换: 
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课程介绍:

中南大学(原中南工业大学)智能控制课程的发展过程,不仅反映了本校智能控制课程的发展历史,而且从一个侧面反映出我国该课程的发展概貌。
我校的《智能控制》课程开设于1988年,至今已有18年的历史,是国内最早开设该课程的学校之一。这门新课程的开设,不仅为自动控制科学开设了一门新课程,扩展了自动控制的研究和应用领域,而且在自动控制界诱发了一场思想解放和学术辩论。
在本课程建设过程中,我们不断优化和更新教学内容,精益求精,编写反映学科发展的高水平教材。1988年始, 我们编写了《智能控制》教材,于1990年在电子工业出版社出版,成为国内外首部关于智能控制的教材,并被定为全国高校统编教材。该教材被全国高校广泛使用,推动了全国智能控制课程的普遍开设。
随着智能控制学科和技术的发展及相关专业的发展,修读智能控制课程的学生与年俱增。我们总结十年教学经验,听取各方意见,吸取“百家”营养,分别于1997年、1998年在新加坡和国内出版了两部智能控制著作《Intelligent Control: Principle, Techniques and Applications》和《智能控制-基础与应用》,在本校作为教材使用,并在国内外广泛使用。
我们在20世纪90年代编著的《智能控制》、《Intelligent Control: Principle, Techniques and Applications》和《智能控制-基础与应用》三部智能控制教材,适应了我国智能控制新课程开设的需要,反映了智能控制学科的发展,为智能控制课程确立了基本框架,发挥了重要作用。这些教材不仅得到广泛采用,受到好评,而且获得第三届全国电子类优秀教材一等奖(1996)、湖南省教委科技进步一等奖(1998)、全国高校自然科学二等奖(2001)和湖南省高等学校省级教学成果一等奖(2001)等项奖励。
进入21世纪之后,本课程面临新的机遇与挑战。为了使我们编写的智能控制教材登上新的台阶,2004年和2005年我们又出版了《智能控制》第二版和《人工智能控制》两书。我们的目的是编写出反映新世纪智能控制学科发展水平和发展趋向的智能控制课程教材,为我国智能控制课程教材建设做出新的贡献。把这些最新内容用于教学,使学生了解到国际前沿动态和本学科的最新成果。
要搞好课程建设就离不开教学改革。我们加大教学模式和方法的研究和改革力度,经常开展校内外、国内外的教学研究合作与交流,通过教学改革来提高教学质量,促进学科发展。除了开发与应用网络课程外,我们还采用多媒体教学和双语(汉、英)教学。
我校的智能控制课程就是在上述国内外发展环境中,求实创新,与时俱进,不断改革、发展和走向成熟的。
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4-2理论课和理论(含实践)课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
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我校是教育部直属高等学校和中央直管学校,也是首批入选211工程的大学,正在努力建设高水平的研究型大学,着力培养高水平创新人才。多年来招生情况表明,我校生源充足,入学学生的全面素质较高,学习能力较强。这对我们的教学既提供了良好的基础条件,又对我们的课程教学提出了更高的要求。
智能控制是自动化及相关专业的一门重要的专业基础课,代表了自动控制当今的发展方向和最高层次,是经典反馈控制理论和现代控制理论进一步发展的必然。本课程介绍了智能控制的基本概念、工作原理、控制方法及其应用。本课程与传统控制有根本的区别:传统控制(包括经典控制和现代控制)都是以受控对象的数学模型为基础的,而智能控制却是以仿生和拟人为基础的,以知识和算法进行推理的。通过本课程的学习,要求学生能够知道什么是智能控制,如何进行智能控制,什么时候需要使用何种合适的智能控制方法于给定的问题,并能够选取适当的算法来加以实现。
通过本课程学习,使学生学到一种与其它传统控制完全不同的控制思想和方法,为学生打开了一个研究自动控制以至观察世界的新窗口。智能化己成为自动化、现代化和信息化的新技术和新方向。与自动化和信息化有关的专业学生(如自动化、电子机械工程等),通过学习智能控制课程,掌控智能控制基本原理、技术和方法等新知识,才能在控制知识结构上比较全面,才能培养学生更新的科学思维和更强的科技创新能力,具备更好的全面素质,以期在科技创新中跟上当代科技发展的潮流,开拓创新,与时俱进,为自动控制学科发展和国家现代化建设做出创造性贡献。
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4-2-2知识模块顺序及对应的学时
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4-2-2(1) 知识模块顺序
智能控制是自动化专业的重要专业基础课程之一,也是测控、电子机械工程和机械设计与自动化等专业的选修课程,其研究领域及内容十分丰富,涉及的基础面广。如何选好教学内容,既能使学生了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件重要而又困难的事情。
特别是进入21世纪以来,智能控制学科又有了新的发展。为了及时反映智能控制研究和学科的最新发展,我们参考了国内外相关教材,并应用了我们新的研究成果,结合学生已有的基础,对内容进行了筛选,修订了《智能控制》课程的教学大纲,进一步优化和更新教学内容。我们确定的内容是:介绍智能控制的基本概念、工作原理、控制方法与应用,涉及人类的认知观和认知过程,智能控制的发展过程、定义和结构原理,知识表示方法和推理技术,计算智能的基本知识,各种智能控制系统的作用机理、结构和应用,一些新的智能控制简介以及智能控制的研究与应用展望等。
本课程共十章。第一章概述人类的认知过程、各种认知观以及人工智能和智能控制的产生背景、起源与发展,讨论人工智能和智能控制的定义以及智能控制的特点和结构,尤其是智能控制的四园交集结构理论。第二章和第三章概括传统人工智能的知识表示方法和搜索推理技术。第四章至第八章逐一讨论了递阶控制系统、专家控制系统、模糊控制系统、神经控制系统和学习控制系统的作用机理、类型结构、设计方法、控制特性和应用示例。第九章简介其它几种智能控制系统,包括进化控制和免疫控制等。第十章综合智能控制的应用研究领域和存在问题,展望智能控制的发展方向及其与相关技术的关系。其中,模糊控制、神经控制、进化控制和免疫控制都是以计算智能为基础而发展起来的。图1表示本课程各知识模块的顺序与关系。
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图1? 智能控制的知识模块顺序图
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综上所述可以看出,智能控制己初具学科体系,包括基础理论、技术方法和实际应用诸方面。在基础理论方面,涉及传统人工智能的知识表示和推理、计算智能(如模糊计算、神经计算和进化计算等)和机器学习等。在技术方法方面,从递阶控制、专家控制、模糊控制、神经控制、学习控制、仿人控制和进化控制等系统加以研究。在实际应用方面,则从十分广泛的领域举例剖析。各种不同人工智能学派的观点在智能控制学科上得到很好的包涵与融合,为不同学术派别的合作树立了典范。通过问题讨论和课后作业形式,引导学生进一步掌握所学重点内容,并根据兴趣探索其他内容。
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4-2-2(2) 对应的学时及章节安排
教学内容的章节和学时安排如下(总学时44,其中实验8学时,课堂必学内容32学时,选讲4学时):
第一章? 概论﹙2学时﹚
1.1? 自动控制的机遇与挑战
1.2? 智能控制的进展
1.3? 什么是智能控制
1.4? 智能控制的结构理论
第二章? 知识表示方法﹙4学时﹚
2.1? 状态空间法
2.2? 问题规约法
2.3? 谓词逻辑法
2.4? 语义网络法
第三章? 搜索推理技术﹙4学时﹚
3.1? 图搜索策略
3.2? 盲目搜索
3.3? 启发式搜索
3.4? 消解原理
3.5? 规则演绎系统
3.6? 产生式系统
第四章? 递阶控制系统﹙4学时﹚
4.1? 递阶智能机器的一般理论
4.2? 递阶智能控制系统的结构
4.3? 智能机器人系统的递阶控制模型
4.4? 递阶控制系统示例
第五章? 专家控制系统﹙4学时﹚
5.1? 专家系统概述
5.2? 专家控制系统
5.3? 实时专家控制系统
第六章? 模糊控制系统﹙4学时﹚
6.1? 模糊控制的数学基础
6.2? 模糊控制器的结构
6.3? 模糊控制器的设计
6.4? 基于模型的专家系统
6.5? 模糊控制器的特性
6.6? 模糊控制系统应用举例
第七章? 神经控制系统﹙4学时﹚
7.1? 神经网络简介
7.2? 人工神经网络的结构
7.3? 人工神经网络示例及其算法
7.4? 神经控制的结构方案
7.5? 模糊逻辑、专家系统及神经网络在控制中的集成
7.6? 神经控制系统示例
第八章? 学习控制系统﹙4学时﹚
8.1? 学习控制系统概述
8.2? 学习控制方案
8.3? 学习控制的某些问题
8.4? 学习控制系统举例
第九章? 其它智能控制(2学时)
9.1? 仿人控制
9.2? 进化控制
9.3? 免疫控制
第十章? 智能控制的应用与展望﹙4学时﹚
10.1? 智能控制的应用研究领域与现状
10.2? 智能控制应用研究的存在问题
10.3? 智能控制的进一步研究问题
10.4? 展望智能控制的发展
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4-2-3课程的重点、难点及解决办法
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本课程的重点是掌握智能控制的基本概念和结构理论以及5个典型智能控制系统(递阶、专家、模糊、神经、学习)的原理、方法和应用。要求学生重点掌握的本课程具体内容如下:
(1) 掌握智能控制的定义、特点、智能控制器的一般结构、智能控制的结构理论,尤其是智能控制的四元交集结构理论(第一章)。
(2) 掌握人工智能的知识表示方法(第二章)和推理技术(第三章)。
(3) 掌握现有主要智能控制系统的作用原理、类型结构、设计要求、控制特性和应用示例。这些系统有递阶控制系统(第四章)、专家控制系统(第五章)、模糊控制系统(第六章)、神经控制系统(第七章)、学习控制系统(第八章)及进化控制等(第九章)。对于不同系统,研究的侧重点有所不同。
(4) 熟悉智能控制的研究和应用领域以及智能控制应用研究出现的若干问题,把握智能控制的发展方向及相关技术问题(第十章)。
(5) 通过实验教学,加深对课堂所学知识的理解(实验课)。
本课程的难点和解决办法如下:
(1)??? 难点之一: 知识表示方法和推理技术
深入浅出,形象比喻,结合多媒体技术进行讲解。例如,讲授问题归约的知识表示方法中的“梵塔问题”时,我们精心设计与采用了形象的动画技术表示多园盘移动过程,然后总结出作用机理、规律与结论。又如,在讲授“图搜索策略”时,对未扩展节点(OPEN表)和己扩展节点(CLOSED表)的理解,则通过“单身宿舍”和“家属宿舍”来比喻与比较,极为形象生动地悟出算法要点。
??? (2)??? 难点之二: 智能控制机理及各种智能控制器设计及其应用
???智能控制多为仿生或拟人控制,其控制机理存在于自然界和生物界。因此,对各种控制机理的介绍要从有趣的生物和自然现象入手,引人入胜地介绍智能控制原理。例如,对专家控制系统的讲授,首先要从人类专家巧夺天工的经验和知识入手,通过介绍某个领域(如医疗领域中的抗生素治疗)专家的成功范例,进而引导出专家和专家系统的概念和原理。有了专家系统的知识,就不难讲授专家控制系统了。
为了解决重点和难点问题,我们还采取了下列一些做法:
(1) 备课时对重点和难点内容做到心中有数,并在讲授时花较多的时间以较慢的节奏进行重点介绍与讨论,提醒学生把注意力集中在这些问题上,并特别关注学生对问题的理解情况。
(2) 针对本课程的重点和难点内容,在课堂上进行启发式提问,并布置课外思考题,引导学生把复习重点放在重点和难点内容上。
(3) 结合重点和难点内容布置作业与习题。
(4) 有针对性地建议学生访问与本课程配套使用的智能控制网络课程。
(5) 通过实验课,对重点和难点内容进行实践,加深对相关内容的理解。
(6) 经常了解与收集学生对重点和难点内容的听讲意见,及时进行答疑,必要时在课堂上进行集体解答与讨论。
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4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
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智能控制课程实验的主要目的,是使学生通过实验,发挥主动性,研究探讨智能控制系统的运行和实现过程,提出思路并积极验证和探索自己的思路,从而更好的掌握知识,培养学生的理论联系实际能力和创新能力,逐步培养他们发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。
因此,在实验教学内容的设计上,注重培养学生的研究能力和创新能力。首先,实验项目的开设,经过了严格的考虑,使之具备研究性和综合性。其次,实验目标也有明确的设计探讨要求。要求学生带着问题和任务进行实验,但实验过程又有一定的灵活性,学生可以根据自己的思考进行适当的调整。再者,充分采用虚拟实验方式进行实验,大大提高了学生的兴趣,提供了分析和探讨智能算法的很好平台。同时,学生的实验数据和实验结果分析既有格式要求,又给学生报告自己研究的过程和结果留有空间,并在评分时加以充分考虑。这些做法能够鼓励学生,特别是鼓励优秀学生进行独立性研究,满足他们学习的需求。
根据实验设备的性质,将实验分为两类:一类是实际硬件和软件实验,在实验室进行;另一类为虚拟实验,由我们的智能控制网络课程提供,可以在上网进行。
共设计4个实验,每个实验2学时,实验总学时为8。具体实验请见智能控制课程网站。
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实验一? A*算法实验
实验目的:熟悉和掌握启发式搜索的定义、估价函数和算法过程,并利用A*算法求解N数码难题,理解求解流程和搜索顺序。
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实验二? 模糊方法实现电热箱的闭环控制实验
实验目的:学习由已知对象建立一个双入单出模糊控制器,并掌握利用模糊控制器实现温度控制的方法。
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实验三? 单神经元自适应闭环控制实验
实验目的:掌握单神经元控制器的设计方法,观测单神经元控制器对时变对象系统的自适应控制能力。
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实验四? 智能机器人的路径规划与行为决策实验
实验目的:熟悉智能移动机器人的信息处理流程,了解、比较基于行为主义和符号主义的人工智能方法在智能机器人中的应用特点和效果,以及结合两者的规划与决策方式。?
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对上述各实验的详细说明,请见实验指导书。
已进行的实验教学表明,学生通过实验,能够提高对智能控制课程的学习兴趣,加深对课堂所学理论和概念的理解,对培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力将起到特别有效的作用。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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4-3-1 教材使用与建设
本课程使用本课程负责人蔡自兴教授编著的《智能控制》教材。该教材1900年由电子工业出版社出版,成为国内第一部智能控制系统的导论性教材,并被定为全国统编教材。该教材内容符合中国国情,反映学科的最新进展。
随着智能控制学科和技术的发展及相关专业的发展,为满足智能控制课程教学需要,我们分别于1997年、1998年在新加坡和国内分别出版了两部新的智能控制著作《Intelligent Control: Principle, Techniques and Applications》(World Scientific出版社)和《智能控制-基础与应用》(国防工业出版社)。
这些教材不但在本校使用,而且被国内数百所高校用作教材和教学参考书,并获第三届全国优秀教材(电子类)一等奖(1996年)。还与其它研究成果一起获得湖南省高等教育省级教学成果一等奖(2001年)及中国高校自然科学二等奖(2001年)。
我们编著的《智能控制》、《Intelligent Control: Principle, Techniques and Applications》和《智能控制-基础与应用》三部智能控制教材,适应了智能控制新课程开设的需要,反映了智能控制学科的发展,对智能控制课程的教材建设发挥了重要作用。
进入21世纪之后,为了使我们编写的智能控制教材登上新的台阶,2004年和2005年我们又出版了《智能控制》第二版(电子工业出版社)和《人工智能控制》(化学工业出版社)两书。我们的目的是编写出反映新世纪智能控制学科发展水平和发展趋向的智能控制课程教材,为我国智能控制课程教材建设做出新的贡献。
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4-3-2 促进学生主动学习的扩充性资料使用情况
为学生主动学习提供了多种类型的扩充性学习资料,包括:
(1)??? 课程相关的杂志和书籍目录,以及部分重要的参考文献。例如,IEEE Transactions on Evolutionary Computation, IEEE Transactions on Neural Networks,英文教材《Intelligent Control: Principle, Techniques and Applications》一书及其部分复印件,人工智能教材有关知识表示和推理章节内容等。
(2)??? 自主开发的《智能控制网络课程》,包括课程内容、多媒体资料、虚拟实验等,在校内上网使用。
(3)??? 智能控制相关的网络资源,如
等网站、新闻组、BBS等。它们包括了大量的文献资料、讨论、本领域研究的前沿动态等。
使用情况表明,学生非常乐于查阅这些资源。他们普遍认为开阔了眼界,增长了知识。特别是一些优秀学生,能通过使用这些资源,主动进行一些程序设计,探讨一些问题。在课堂讨论中能充分展示他们的收获。另有一些学生应用所学智能控制知识,进行科技制作,参加科技竞赛,取得好成绩。
4-3-3 配套实验教材的教学效果
本课程编写了实验指导书。每项实验都有独立的实验指导书,并指定了相关的实验器材、开发使用手册、网络课程中虚拟实验说明书和在线帮助文档。
根据实验指导书的说明,学生能独立查阅手册和说明书,规划和设计实验过程。这种方式对培养学生的信息获取能力和研究能力,有很好的效果。
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4-3-4 实践性教学环境
本课程有优良的实践性教学环境,能够充分满足本课程教学需要。这些教学环境包括:
(1) 学校已建成充足的多媒体教室和网络教室,可同时容纳250人上机、上网,并进行开放性教学。
(2) 本课程教学小组已开发成功《智能控制网络课程》,24小时开放,并供学生上网访问与使用。
(3) 本研究所(智能系统与智能控制研究所)已建成先进的网络计算环境和网站,配有多台服务器和40多台微机,并实现部分算法的在线实验。
(4) 本研究所已建成智能机器人实验室和国家重点项目移动机器人研究实验室,引进国外高级移动机器人6台,自制新型多功能移动机器人“中南移动-1”一台。原建智能控制与智能自动化实验室,正在开发设计多移动体协同控制、进化控制、语音控制等实验系统,可为学习能力特别强的学生选作高级实验提供优良环境。
(5)??? 本研究所已配备高清晰度小型多媒体投影仪、数码相机和摄像仪,为主讲教师配置了手提电脑。为实现本课程教学提供了物质保障。
目前可以开出虚拟实验,学生可以了解中间状态,提出假设,操控实验。实验的设计和运行具有先进性。
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4-3-5 网络教学环境
本课程负责人主持开发了《智能控制网络课程》,配合。
在网络资源建设方面,我校是CERNET湖南省的主节点,在此基础上已经成立现代教育技术中心,全校拥有光纤主干网络,办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连。为网络课程的使用提供了良好的硬件环境。
本课程负责人主持开发了《智能控制网络课程》,在本校配合课堂和课外教学于2004年起上网, 供学生课堂和课外学习使用。该课程中研制开发了一系列软件资源,具备向导学习、交互式和情景化学习、多媒体支持、学习评价、智能答疑、全文搜索、虚拟算法实验等功能。特别是去年更新的向导学习、个性化及算法实验,采用了智能技术来实现智能控制网络课程,具有显著的特色和先进性。该网络课程由专人管理,实行“全天候”24小时开放,开放使用以来,运行一直很好,发挥了不可替代的作用。
我们每年都对上述教学资源进行修改、补充和更新,使这些硬件设备和软件资源对本课程教学发挥了不可替代的重要作用,使本课程的教学质量得以明显提高。
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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4-4-1本课程教学过程中使用的各种教学方法的使用目的、实现过程、实施效果
本课程教学过程中采用多种教学方法进行教学,主要包括:
(1) 通过多种途径激发学生的学习兴趣
“兴趣是最好的老师”,智能控制课程的学习效果,直接受到学生兴趣和参与意识的影响。由于这是一门导论性前沿课程,一般来说,学生开始学习兴趣很大。但是,当一些学生开始接触到抽象概念和算法时,往往感到不易接受。我们通过各种途径和方法,激发和培养学生的学习兴趣。例如,鼓励学生参与课堂讨论、布置虚拟实验、以问题为导向的启发式教学、专题讨论/辩论等形式。又如,我们精心组织和准备了多种智能移动机器人的大型演示,使学生扩大了眼界,增加了感性知识,达到提高学生学习兴趣的目的与效果。
(2) 面向问题的启发式教学
智能控制中的许多问题,有的似是而非,有的引人入胜。在教学中,有意识的提出相关问题,提请学生思考,鼓励学生提出自己的猜想和解决方案。然后逐步进入教材中的解决方案,启发学生求解这些问题,并进行分析和比较,从而强化了学生学习的主动意识和参与意识,提高了学生的学习积极性。例如,在讲到比较抽象的“问题归约”知识表示时,从“梵塔问题”入手,从特殊到一般地启发学生思考,最终让学生与教师一起导出问题归约思想。这样,学生不但从中学习了问题归约的知识表示方法,而且得到一次逻辑思维的训练,取得很好的教学效果。
(3) 课堂辩论与交互式教学
组织课堂辩论,讨论的议题包括智能控制的应用前景和其他比较等有争议的问题。学生对这些问题展开了激烈的争论,激发了学习潜能,明确了学习目标。例如,为了加深学生对智能机器和智能控制内涵的理解,我们组织了“机器智能能否超过人类智能”的辩论会。会前正反双方结合本课程内容及其相关知识,认真进行准备;辩论会上正反双方唇枪舌战,激烈争辩,气氛热烈。辩论后,学生余意未尽,讨论热情不减。无论是哪一方获胜,都达到了预期的效果。教学中我们还注意采用了多种交互式策略,如课堂上教师提问可鼓励或指定学生提问,也可由学生自由地就某个知识点进行主题发言后老师点评等。
?(4) 个性化学习与因材施教
在本课程教学过程中注意对学生因材施教和个性化教学。例如,在与本课程配套的网络课程中采用了向导学习方法,通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况及时进行评估,对学生提出进一步的学习建议和指导,从而实现了个性化的教学。教师在教学过程中,有意识地鼓励优秀学生探讨比较深层的内容。又如,在教学设计和实验设计中,注意要求学习有余力和兴趣的学生选作部分探索性、创新性的功课和实验(选学内容,如模糊控制器的设计、进化控制等),从而引导学生发挥个性优势,达到因材施教的目的。同时注意分析学习较差的学生的具体困难,进行有针对性的指导。
(5) 多媒体与虚拟实验的使用
本课程在PPT演示文稿和网络课程上,采用了大量的多媒体表现形式,如视频、动画、声音和图像等。目的在于使得智能控制抽象的知识形象化,便于学生理解。此外,虚拟实验使得学生深入算法内部,并对算法运行过程进行干预,可以验证自己的假设、观看程序实现的过程。达到较好的理解知识难点和重点的效果。例如,通过自适应神经控制的虚拟实验,学生对这种控制有了比较深刻的理解。
(6) 汉英双语教学
坚持汉英双语教学。例如,在采用中文教材和汉语讲授的同时,注重在课程中的关键词同时用英文表示,并适当指定英文参考短文及英文参考书和期刊,使学生能够接触国外文献资料,加深对学习内容的理解,获得更宽广的知识。对于英语功底较深的教师,可对部分章节或段落进行全英语教学。蔡自兴教授等的双语教学效果甚佳,深受学生欢迎。
(7) 理论与实践结合
在教学内容安排上,注意理论联系实际,适时布置一些我们开发的智能控制实验给学生进行课外练习。通过实践和参与,保持学习兴趣,有助于学生对智能控制基本概念和难点的理解,掌握基本方法和技术,为从事智能系统应用开发打下基础,从而达到教学目的。例如,我们组织学生参观我们的智能控制实验室和国家重点项目移动机器人导航控制实验室,观看智能移动机器人的各种演示,密切理论与实际的关系。
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我们在教学改革实践中探索的这些教学方法,后来总结形成为“以趣导课、以疑启思、以法解惑、以律求知”的专业基础课的教学特色。这种教学方法有利于充分激励学生的学习积极性和主动性,有利于鼓励学生发挥独立思考和创新思维,有利于多方位培养学生学习发现问题、分析问题和解决问题的能力。
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4-4-2 相应的学生规模
智能控制课程己在我校自动化专业开设18年,也在机械电子工程等专业开设多年,己形成了较大的学生规模。例如,仅自动化专业2003年有259位学生,2004年有285位学生,2005年有347位学生修了这门课,其规模总体上呈逐年增大之势。
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4-4-3 信息技术手段在教学中的应用及效果
采用现代信息技术进行教学,构筑智能控制课程的现代教学模式,是本课程的主要特点之一。教学过程中采用了多媒体教学课件和网络课程相结合的方法,充分利用多媒体的丰富表现形式,利用网络课程的交互性、情景化和虚拟实验等,进行教学。采用的方法包括:
(1) 抽象知识内容的多媒体表示
通过动画和视频来演示抽象的概念、算法和过程。通过声音和图像展示智能控制的历史、人物和前景等。
(2) 通过PPT撰写教案
精心编制PPT,组织好课件内容,做到图文并茂,提纲挈领,便于学生理解,便于老师讲授。
(3) 开发与应用网络课程
智能控制网络课程较好的实现了交互性、在一定程度上实现了学习过程的情景化。在交互性方面,采用向导学习,通过网络课程的课堂练习和章节练习,评价学生的学习情况,并给学生提出学习建议。在情景化方面,采用了智能答疑和学习伙伴Agent,使得学习过程丰富有趣。在虚拟实验方面,用人工智能方法实现智能控制实验,提高了学生的创新能力和研究能力。
(4) 实现教学方法的智能化
对已建设的《智能控制网络课程》不断更新内容,保证上网服务质量和水平,在网络课程和授课教案中,不断提升使用智能技术和信息技术的力度。逐步试行网络教学,并通过网络进行教学管理。
(5) 先进实验系统的观摩与演示
本课程负责人和课程小组成员,是国家级科研项目的主持人和主要研究人员。利用我们的研究成果等有利条件,有针对性地对学生进行成果演示和新型智能机器人表演,使学生知道学了有用,而且很有用,很有趣,很有意义,从而进一步诱导学生的学习兴趣,巩固了课堂所学知识,提高了教学质量。教学效果
??? 通过上述先进的现代信息技术的应用,不仅极大地提高了学生的学习兴趣和主动性,而且也取得很好的实际教学效果,做到在精简授课学时(从46学时减至36学时)的同时,提高教学质量。
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4-4-4 教学方法、作业、考试等教改举措
(1) 不断改革教学方法
在上述4-4-1中介绍的许多教学方法,都是我们改革教学方法的有益尝试。我们采取有效措施,着力改革教学方法,其指导思想主要是最大限度地调动和发挥教师和学生两方面的积极性,探究教学新方法新模式,进一步改进教学手段,形成立体教学构架,让学生更好地掌握本课程知识,更有效地激励学生的学习积极性和主动性,发挥独立思考和创新思维,多方位培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。具体措施包括定期进行教学法研讨、教学观摩、参观学习与交流以及新教学手段(工具)的开发与应用等。
(2) 改革作业方式与方法
改变过去那种单纯的书面习题作业,发展成为必须交给教师评阅的书面家庭作业、不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中,上交作业通过网络进行,教师批阅后的作业也通过网络返回给学生,实现了作业呈交和返回的网络化。
(3) 改革考试方式与方法
如何对本课程的考试方式进行改革一直是我们探索的问题。我们综合考虑课堂出勤情况(10%)、平时正式作业成绩(10%)、期中考核(20%)和期末课程考试(60%),进行综合评分。期末考试有时采用综合试题考试,出个大题目进行开卷笔试,当面交卷后评分,有时采用课外开卷论文结合或口试面试。最近,我们还对部分学生结合实验或实际问题提问等进行考核。。我们正进一步改革、试验和探索,使考试成为衡量与培养创新能力,促进学生学习主动性和提高课程教学质量的重要环节。
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