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摘要：智能控制是自动化相关专业的一门专业课程。结合“智能控制”课程改革中的实践和体会，总结了一些具体的做法。重点讨论了改革教学方法和考核方式、引入研究型教学等做法。教学实践表明，这些措施激发了学生对智能控制的兴趣，取得了良好的教学效果。
关键词：智能控制；教学方法；教学改革
作者简介：李俊红（1980-），女，山东淄博人，南通大学电气工程学院，讲师；姜平（1962-），男，江苏南通人，南通大学电气工程学院，教授。（江苏 南通 226019）
基金项目：本文系南通大学教学改革研究项目（项目编号：2012B031）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0088-02
“智能控制”课程是自动化学科各专业的一门专业课程，[1-3]是“自动控制原理”、“现代控制理论”等课程的后续课程。智能控制是控制理论发展的高级阶段，是自动控制、人工智能、运筹学等多种学科的交叉融合。[4，5]智能控制课程主要阐述控制理论的最新发展，主要内容一般为模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制等。该课程中有些内容抽象，理论性较强，公式较多，学生容易觉得枯燥而不愿深入学习。如何提高学生对这门课程的学习兴趣，在有限的课时内让学生了解新的控制理论和方法，提高他们的创新能力，是这门课程改革的重要内容。在教学过程中，通过改进教学方法、考核方式等做法，促进了学生学习的积极性，收到了良好的效果。
一、教学方法的改革
深化教学方法的改革是教学改革的重点，也是笔者一直探索和深入思考的问题，因此在教学过程中采取了一些措施。
1.在教学过程中注意将科研引入教学
智能控制是很宽泛的一个名称，它是控制理论发展的高级阶段。而控制理论是在不断发展的，现有的教科书上虽然介绍了基本的智能控制算法，比如模糊控制、神经网络控制、专家控制等，但最新发展的研究方向和热点往往涉及不到。因此，在教学过程中将参加国际会议时了解到的控制理论的最新方向介绍给学生，让学生了解智能控制的前沿。如果学校邀请相关的专家来做相关讲座，通知学生尽量前去聆听。通过这样的训练，提高学生对控制学科的兴趣，拓宽学生各方面的视野，有助于他们创新思维模式的培养。比如邀请智能控制专家胡教授做智能机器人的讲座，学生倾听了之后反响很大，通过这样的方式大大拓宽了他们的知识面，让他们了解到智能控制确确实实是用于实际系统的，而不是停留在纯理论阶段。
2.在教学过程中倡导启发式、问题式教学
原有的教学过程一般采用灌输式，一堂课40分钟基本是老师在讲，学生很少参与，整个课堂死气沉沉，没有生机。教师应在讲课过程中设置一些小问题，引导学生积极参与进来。比如在讲模糊控制器的结构时，首先画出一维和二维模糊控制器的结构框图，介绍模糊控制器的输入和输出，然后让学生回顾PID控制算法的形式，回答一维和二维模糊控制器与PID控制器之间的联系和区别，加深对模糊控制算法的理解。在讲水箱液位系统模糊控制规则时，画出系统的输出响应曲线，让学生回答在不同的阶段控制规则应该怎样选取。
通过启发式教学、问题式教学，改变学生的被动地位，充分调动他们的积极性、主动性和创造性，让学生以积极的态度参与到课堂学习中去。
二、充分利用MATLAB软件
MATLAB是美国The MathWorks公司开发的一种语言，[6]在信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域具有广泛的应用。它将数值分析、信号处理、矩阵计算、图形功能和系统仿真融合为一体，用户可以在易学易用的环境中求解问题，避免了传统的复杂专业编程。MATLAB还有图形化开发环境SIMULIKINK，应用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
智能控制是在人工智能和自动控制等多门学科基础上发展起来的交叉学科，在课程内容上有自己的特点。有些算法，比如模糊控制、神经网络控制等很多章节，涉及到模糊数学、最优化算法等许多理论知识，相对其他课程来说理论性比较强。因此如何提高学生的学习兴趣让这门课生动起来，是值得探讨的问题。MATLAB给这门课程的学习提供了一个很好的载体和工具，智能控制中的典型控制算法，比如模糊控制（Fuzzy Control）、神经网络控制（Neural Network Control）等在MATLAB中都具有现成的工具箱。模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）提供了基于鼠标操作的图形用户界面，用户可以容易地完成模糊逻辑的设计过程。其包含5个图形编辑器，而且可以与Simulink无缝协同工作。
在讲课过程中，对于某些抽象内容可以随时使用MATLAB软件给学生做展示。比如在讲模糊隶属度函数内容时，通过以下命令可以建立一个高斯型隶属度函数：
>> x=0：0.1：10； y=gaussmf（x，[2 5]）；
>>plot（x，y）；
>>xlabel（‘gaussmf，p=[2 5]’）
运行一下之后，就可以得到隶属度函数图形，如图1所示：
通过这样的做法，这样让学生很直观的看到高斯型隶属度函数的形状，加深了印象。
除了在课堂上随时运用之外，在讲完模糊控制的基本思想之后，让学生去图书馆借阅相关的MATLAB书籍，设计一个实际系统的模糊控制器，掌握模糊控制算法的MATLAB设计方法。通过这样的做法，有助于学生对智能控制课程的理解和掌握，而且对于学生掌握和应用MATLAB也起到很好的效果。学完这门课程之后，他们在后续的课程设计和毕业设计中也能够得心应手地应用这个工具。
三、改进考核方式
很多课程往往采用的传统的考核方式，即学完这门课程后，根据讲课内容将重点要考查学生的内容以试卷的形式让学生在规定两个小时内完成，最终成绩以考试成绩和平时上课表现决定。这样的考核方式比较单一，而且试卷上往往反映的是学生对于理论知识掌握的情况，很难综合考查学生的知识运用能力和创新能力，而学校最终培养的应该是创新型人才，而不是高分低能、按部就班的学生。因此，笔者对这样的考核方式进行了改革，总结如下： 第一种考核方式是课程设计方式，即充分利用实验室的浙江中控DCS和齐鑫公司的锅炉水箱液位实验系统，实验对象的工艺流程图如图2所示。工艺流程是：水泵将水从储水箱中抽到高位水箱，经电动调节阀流入水箱，最后再流回储水箱，构成一个动态循环系统。被控对象是水箱，被控量是水箱液位，液位传感器采用差压变送器。由进水电动调节阀作为执行机构调节液位高度，将出水调节阀设置为手操器方式。
设计的要求是让学生在了解被控对象工艺流程的基础上，设计一个二维的模糊控制器，将模糊控制方法用于水箱液位系统的实际控制，并与传统的PID控制方法进行比较。学生在设计过程中要考虑很多因素，比如确定论域、量化因子的选取规则、隶属度函数的确定、模糊控制规则的选定、精确化计算等许多问题。通过这样的训练，可以让学生深刻理解课堂上所学的知识，并与实际结合起来，将抽象的理论用于实际对象的控制，同时还增强了学生的动手能力。
第二种考核方式是小论文方式，在学完模糊控制（Fuzzy Control）、神经网络控制（Neural Network Control）等几种智能控制方法之后，让学生搜集相关资料，总结智能控制方面的相关进展，以小论文的形式上交。通过这样的考核方式，可以锻炼学生查找文献和资料的能力。
四、小结
本课程组老师在“智能控制”课程教学过程中，注意改革传统的教学方法和教学理念，将科研引入教学，培养学生对智能控制最新理论的兴趣，培养他们的科研意识；讲课中改变灌输式为启发式、问题式教学，提高课堂效率；通过改进考核方式，提高学生的创新能力。以上这些做法在教学过程中都取得了较好的成效。
参考文献：
[1]吴建设，于昕，焦李成.“智能控制”教学方法探索与思考[J].计算机教育，2010，（19）：93-95.
[2]李世华.智能控制概论课程的双语教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：8-9.
[3]徐凯，王爱娟.电气类专业智能控制理论教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2011，30（3）：130-133，144.
[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.
[5]余伶俐，蔡自兴，肖晓明.智能控制精品课程教学改革研究[J].计算机教育，2010，（19）：35-39.
[6]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.
（责任编辑：王意琴）
关键词：智能控制；教学方法；教学改革
作者简介：李俊红（1980-），女，山东淄博人，南通大学电气工程学院，讲师；姜平（1962-），男，江苏南通人，南通大学电气工程学院，教授。（江苏 南通 226019）
基金项目：本文系南通大学教学改革研究项目（项目编号：2012B031）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0088-02
“智能控制”课程是自动化学科各专业的一门专业课程，[1-3]是“自动控制原理”、“现代控制理论”等课程的后续课程。智能控制是控制理论发展的高级阶段，是自动控制、人工智能、运筹学等多种学科的交叉融合。[4，5]智能控制课程主要阐述控制理论的最新发展，主要内容一般为模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制等。该课程中有些内容抽象，理论性较强，公式较多，学生容易觉得枯燥而不愿深入学习。如何提高学生对这门课程的学习兴趣，在有限的课时内让学生了解新的控制理论和方法，提高他们的创新能力，是这门课程改革的重要内容。在教学过程中，通过改进教学方法、考核方式等做法，促进了学生学习的积极性，收到了良好的效果。
一、教学方法的改革
深化教学方法的改革是教学改革的重点，也是笔者一直探索和深入思考的问题，因此在教学过程中采取了一些措施。
1.在教学过程中注意将科研引入教学
智能控制是很宽泛的一个名称，它是控制理论发展的高级阶段。而控制理论是在不断发展的，现有的教科书上虽然介绍了基本的智能控制算法，比如模糊控制、神经网络控制、专家控制等，但最新发展的研究方向和热点往往涉及不到。因此，在教学过程中将参加国际会议时了解到的控制理论的最新方向介绍给学生，让学生了解智能控制的前沿。如果学校邀请相关的专家来做相关讲座，通知学生尽量前去聆听。通过这样的训练，提高学生对控制学科的兴趣，拓宽学生各方面的视野，有助于他们创新思维模式的培养。比如邀请智能控制专家胡教授做智能机器人的讲座，学生倾听了之后反响很大，通过这样的方式大大拓宽了他们的知识面，让他们了解到智能控制确确实实是用于实际系统的，而不是停留在纯理论阶段。
2.在教学过程中倡导启发式、问题式教学
原有的教学过程一般采用灌输式，一堂课40分钟基本是老师在讲，学生很少参与，整个课堂死气沉沉，没有生机。教师应在讲课过程中设置一些小问题，引导学生积极参与进来。比如在讲模糊控制器的结构时，首先画出一维和二维模糊控制器的结构框图，介绍模糊控制器的输入和输出，然后让学生回顾PID控制算法的形式，回答一维和二维模糊控制器与PID控制器之间的联系和区别，加深对模糊控制算法的理解。在讲水箱液位系统模糊控制规则时，画出系统的输出响应曲线，让学生回答在不同的阶段控制规则应该怎样选取。
通过启发式教学、问题式教学，改变学生的被动地位，充分调动他们的积极性、主动性和创造性，让学生以积极的态度参与到课堂学习中去。
二、充分利用MATLAB软件
MATLAB是美国The MathWorks公司开发的一种语言，[6]在信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域具有广泛的应用。它将数值分析、信号处理、矩阵计算、图形功能和系统仿真融合为一体，用户可以在易学易用的环境中求解问题，避免了传统的复杂专业编程。MATLAB还有图形化开发环境SIMULIKINK，应用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
智能控制是在人工智能和自动控制等多门学科基础上发展起来的交叉学科，在课程内容上有自己的特点。有些算法，比如模糊控制、神经网络控制等很多章节，涉及到模糊数学、最优化算法等许多理论知识，相对其他课程来说理论性比较强。因此如何提高学生的学习兴趣让这门课生动起来，是值得探讨的问题。MATLAB给这门课程的学习提供了一个很好的载体和工具，智能控制中的典型控制算法，比如模糊控制（Fuzzy Control）、神经网络控制（Neural Network Control）等在MATLAB中都具有现成的工具箱。模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）提供了基于鼠标操作的图形用户界面，用户可以容易地完成模糊逻辑的设计过程。其包含5个图形编辑器，而且可以与Simulink无缝协同工作。
在讲课过程中，对于某些抽象内容可以随时使用MATLAB软件给学生做展示。比如在讲模糊隶属度函数内容时，通过以下命令可以建立一个高斯型隶属度函数：
>> x=0：0.1：10； y=gaussmf（x，[2 5]）；
>>plot（x，y）；
>>xlabel（‘gaussmf，p=[2 5]’）
运行一下之后，就可以得到隶属度函数图形，如图1所示：
通过这样的做法，这样让学生很直观的看到高斯型隶属度函数的形状，加深了印象。
除了在课堂上随时运用之外，在讲完模糊控制的基本思想之后，让学生去图书馆借阅相关的MATLAB书籍，设计一个实际系统的模糊控制器，掌握模糊控制算法的MATLAB设计方法。通过这样的做法，有助于学生对智能控制课程的理解和掌握，而且对于学生掌握和应用MATLAB也起到很好的效果。学完这门课程之后，他们在后续的课程设计和毕业设计中也能够得心应手地应用这个工具。
三、改进考核方式
很多课程往往采用的传统的考核方式，即学完这门课程后，根据讲课内容将重点要考查学生的内容以试卷的形式让学生在规定两个小时内完成，最终成绩以考试成绩和平时上课表现决定。这样的考核方式比较单一，而且试卷上往往反映的是学生对于理论知识掌握的情况，很难综合考查学生的知识运用能力和创新能力，而学校最终培养的应该是创新型人才，而不是高分低能、按部就班的学生。因此，笔者对这样的考核方式进行了改革，总结如下： 第一种考核方式是课程设计方式，即充分利用实验室的浙江中控DCS和齐鑫公司的锅炉水箱液位实验系统，实验对象的工艺流程图如图2所示。工艺流程是：水泵将水从储水箱中抽到高位水箱，经电动调节阀流入水箱，最后再流回储水箱，构成一个动态循环系统。被控对象是水箱，被控量是水箱液位，液位传感器采用差压变送器。由进水电动调节阀作为执行机构调节液位高度，将出水调节阀设置为手操器方式。
设计的要求是让学生在了解被控对象工艺流程的基础上，设计一个二维的模糊控制器，将模糊控制方法用于水箱液位系统的实际控制，并与传统的PID控制方法进行比较。学生在设计过程中要考虑很多因素，比如确定论域、量化因子的选取规则、隶属度函数的确定、模糊控制规则的选定、精确化计算等许多问题。通过这样的训练，可以让学生深刻理解课堂上所学的知识，并与实际结合起来，将抽象的理论用于实际对象的控制，同时还增强了学生的动手能力。
第二种考核方式是小论文方式，在学完模糊控制（Fuzzy Control）、神经网络控制（Neural Network Control）等几种智能控制方法之后，让学生搜集相关资料，总结智能控制方面的相关进展，以小论文的形式上交。通过这样的考核方式，可以锻炼学生查找文献和资料的能力。
四、小结
本课程组老师在“智能控制”课程教学过程中，注意改革传统的教学方法和教学理念，将科研引入教学，培养学生对智能控制最新理论的兴趣，培养他们的科研意识；讲课中改变灌输式为启发式、问题式教学，提高课堂效率；通过改进考核方式，提高学生的创新能力。以上这些做法在教学过程中都取得了较好的成效。
参考文献：
[1]吴建设，于昕，焦李成.“智能控制”教学方法探索与思考[J].计算机教育，2010，（19）：93-95.
[2]李世华.智能控制概论课程的双语教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：8-9.
[3]徐凯，王爱娟.电气类专业智能控制理论教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2011，30（3）：130-133，144.
[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.
[5]余伶俐，蔡自兴，肖晓明.智能控制精品课程教学改革研究[J].计算机教育，2010，（19）：35-39.
[6]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.
（责任编辑：王意琴）