研究生课程智能控制教学改革与实践

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1、研宄生课程“智能控制”教学改革与实践4—.洋吴怀宇SS武汉科技大学信息科学与工程学院“智能控制”是自动化相关专业研宄生的重要课程。该课程具有教学内容繁多、理论性强、系统性差等特点，本文分别从教学内容、教学方式、考核方式等方而对该课程进行了改革和探索。通过突出教学重点、协调基础知识与前沿发展、借鉴互联网优势、以学生能力培养为中心等手段，获得了较好的教学效果。关键词：智能控制;教学方式;绿色通道;“智能控制”通常是自动化专业或控制类专业研宄生的必修或选修课程。该课程教学内容主要针对工业过程系统、航空航天系统、机器人系统等各类复杂系统

2、中存在的非线性、不确定性、强耦合等困难提出各种特殊的控制理论和解决方法。智能控制理论与以往控制理论最大不同之点在于利用Y生物和人类经验的提取方式和存储方式，为此提供了一种抽象的、非精确的新型建模方式。随着近儿年人工智能领域先进技术的进步，智能控制领域的发展对课程教学提出了新的要求。根据近几年对该课程的教学实践，我们对木课程的设置与建设进行了多方面的思考和探索。1课程特点1.1教学内容的特点智能控制作为新一代先进控制理论，其主要特色体现在多学科交叉、理论性强、内容繁多，但是系统性和严谨性还较差。纵观国内的“智能控制”课程的教材，主

3、要以讲授专家控制、模糊控制、人工祌经网络控制、锊能优化算法等内容为主,有的教材还会介绍学习按制［2-3］。上述几方而的内容通常是学术界认为比较成熟的理论和方法。相比而言，还有很多正在快速发展中的智能控制技术的分支，例如迭代学习控制、数据驱动控制、深度学习控制、强化学习控制等，通常没有纳入到现有的教材体系当中［4-6］。由于智能控制理论的分支很多，且各自理论基础差异较大，甚至各自独立成体系，因此这种授课内容分散的特点破坏了课程的完整性和严谨性，给学生的掌握也带来了一定的困难。例如，在讲授模糊控制理论吋，首先必须介绍模糊数学相关棊础

4、知识，否学生根本无法理解模糊控制的实现过程。模糊数学与工科学生在本科阶段所学的所有数学分支均有很大的不同，具有更加抽象的特点，使该课程的理论色彩更加浓厚。与此类似的是，在介绍人工神经网络控制理论时，必须介绍人工祌经网络的基础知识。该分支与模糊控制具有完全不同的建模思想。借助于控制理论将多个不同学科领域的知识结合在一起是“智能控制”这门课程的一大特点。1.2授课对象的特点研宄生是本科阶段学习的升华，需要在已有的基础上，进一步强化专业方向和具体化研宄领域。选修“智能控制”课程的学生通常来自不同的知识背景和专业背景，除了自动化、电子信

5、息工程、电气工程等专业的学生之外，还会冇少量的机械电子、交通运输等相近专业的学生。而这些学生屮有少部分人在本科阶段可能己经接触过“智能控制”课程，虽然对该课程的理解非常浅显，但己有简单的了解和掌握。而更多的学生并没有接触过该课程。这种参差不齐的知识竹景给授课教师带来了困难。根据以往的教学经验，实际情况中还有少量研究生选课目的过于功利化，他们只是为丫完成学分任务，选修该课程时也没有考虑自己未来可能参与的研究课题。这种不恰当的动机也影响了课程教学效果。2目前现状及存在的问题研宄生教学需要培养具有一定创新能力，能够掌握科技前沿的专业人

6、才。针对授课对象的现状，“裨能控制”的教学过程需要处理好以下几个方面的关系：2.1处理好本课程与相关课程的关系“智能控制”课程在教学时要清楚教学目标。该课程主要介绍人工智能理论是如何与控制理论结合的，这里的“结合点”是关键，否则容易导致教学内容与“人工智能”、“自适应控制”、“系统辨识”、“模式识别”等课程重复。此外，智能优化算法也应适当介绍，要避免与其它专门介绍优化算法的课程重复。相关课程之间的联系如图1所示。图1“智能控制”相关课程之间的关系2.2把握好课程教学重点“智能控制”教学内容比较多，往往分为儿个模块。为了使学生能够

7、在较有限的课堂教学时间内，最大限度地深入理解并掌握智能控制的精髓，建议最好能够精简教学内容，切忌过多过泛。最容易出现的问题便是什么领域的知识都涉及，可是什么都介绍不深入，学生只能丫解到相关的概念和表面问题，无法对智能控制技术的实现方法有真正的掌握。2.3协调好基本教学内容与学科前沿“智能控制”的基木教学内容通常伍括专家控制、模糊控制与人工祌经网络控制。但是随着技术的发展，不同的领域正发生着深刻的变化。图2统计了维普中文数据库EI收录源期刊以“专家系统”、“模糊控制”、“神经网络”为关键词检索的近十年论文数目。该阁清晰地表明了相关

8、研究领域的发展趋势。“智能控制”课程教学中既要介绍经典成熟的基本内容，乂要介绍学科发展前沿。教师选择教学内容吋要结合学科优势方向和科研项0背景有选择性和针对性地讲授。图2智能控制相关研宄领域的发展趋势2.4利用好各类视频公开课资源目前W内外高校教学方式正在发生深