PBL教学法在“智能控制技术”课程教学中的应用

摘要：以培养卓越工程师人才为主要目标，通过分析智能控制技术课程特点及教学中存在的问题，采用PBL教学法进行教学改革与实践，提高了学生的自主学习能力，取得了良好的教学效果。

关键词：PBL教学法；智能控制技术；教学改革与实践

作者简介：张允（1973-），女，吉林长春人，长春工程学院电气与信息工程学院，副教授；侯丽华（1968-），女，吉林长春人，长春工程学院教务处，教授。（吉林 长春 130021）

基金项目：本文系吉林省教育厅教育教学研究课题、吉林省教育科学研究会教学研究课题、长春工程学院重点教学改革课题的研究成果。

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0077-02

随着卓越计划在应用型本科院校的深入推广，传统教学模式只强调理论知识的灌输，忽视对学生实践能力、创新能力培养的弊端日益凸显，十分不利于卓越工程师人才培养计划的实施。PBL教学法是以问题为基础的一种新的教学模式，它与传统教学方法的根本区别在于是以问题为基础，以学生为中心，以教师为引导，以小组讨论为形式，围绕某一真实问题深入研讨、学习的过程。笔者根据近十年的“智能控制技术”课程教学经验，将PBL 教学法引入该门课程教学中，实践证明该方法对提高学生主动学习能力、独立查阅资料能力、提高分析解决问题的能力及对知识的理解能力，提升学生实践能力与创新能力发挥了重要作用，取得了较好的效果，达到了授人以渔的目的。

一、“智能控制技术”课程的特点及教学中存在的问题

“智能控制技术”课程是一门理论性和实践性都非常强的课程，内容包括了模糊数学与模糊控制、人工智能与专家控制、人工神经网络与神经网络控制以及遗传算法、混沌控制等前沿学科理论、方法和技术。课程涵盖的知识点非常多，内容涉及到通信、电子、计算机等多个领域，具有明显的学科交叉特点。由于教材内容的限制，授课过程中只是简单介绍智能控制的算法与应用实例，缺乏详尽的过程介绍。对学生而言，如何将深奥的理论成功用于解决生产实际问题，仍缺乏行之有效的参考依据。这种教学方法不仅易导致学生产生畏难厌学情绪，更违背了培养卓越工程师人才的目标。另外随着智能控制技术日新月异的发展，相关仪器设备的更新换代速度也随之加快，从而迫切需要及时采取应对措施，同步更新授课内容，改进授课方法，因此，在该课程中应用PBL教学法十分必要。

二、PBL教学法在“智能控制技术”课程教学中的应用

1.精心选择适于采用PBL教学法的知识点

依据“智能控制技术”课程近十年的教学经验，笔者认为并不是所有的内容都适合采用PBL教学法，对于深奥难懂又必须熟练掌握的内容，仍适合理论授课的方式完成；对于简单易学的问题，仅需要一般了解即可，也无需PBL方法解决；对于理论难度适中、逻辑清晰的内容，适于采用PBL教学法，有助于提高学生运用所学知识分析、推理解决实际问题的能力。例如关于“模糊控制”这一部分的内容，主要包括如下8个知识点：模糊控制理论的产生；模糊控制的特点；模糊控制理论的发展概况；模糊控制的基本原理；模糊控制器的结构、组成与工作原理；模糊控制器的设计；模糊控制在MATLAB中的实现；模糊控制技术在工业生产中的应用实例。根据教学大纲要求，由于第1～3个知识点简单易学，仅需要了解即可，可以让学生课前查阅资料自学，使学生首先对模糊控制有一个感性认识，并激发出学生对模糊控制的原理与实现方法的探究兴趣；第4～6个知识点难度较大，是模糊控制的核心，仍需要教师采用理论授课的形式将基本原理与设计方法详细地分析介绍清楚；学生在教师指导下掌握了模糊控制的原理与实现方法后，具备了设计简单模糊控制器的能力，此时可以引入PBL教学法，以学习小组为单位，让学生广泛查阅相关文献，结合工程生产的实际应用，针对实际系统设计相应的模糊控制器，并给出具体的硬件设计与软件实现，从而使第7和第8个知识点得以解决。

2.科学调控学习过程

采用PBL教学法，教师不再是简单的教学内容传授者而是整个教学活动的总导演，需要科学调控整个学习过程。首先教师必须针对知识点精心查找资料，抓住理论与实践的切合点，结合自身科研项目或工程生产实际选择案例，设计问题；为能正确引导学生解决问题的思路，教师必须对所设计问题的相关知识了然于胸。接触问题之后，参考以往学业的综合成绩及平时实践教学中的动手能力将学生分成实力相当的学习小组，每组选出学带领各自团队制订总体研究计划，由组长给组内成员下达具体任务、组织本组同学利用各种信息资源查阅相关文献或深入企业对和项目有关的技术、设备以及生产情况进行调研。在此基础上，针对所研究问题，本组内成员先讨论出初步任务解决方案，确定出技术路线，然后组织各小组之间进行交流探讨。教师就小组讨论中学生难以理解和准确掌握的难点问题进行有针对性的点拨讲解，对学生分析错误的地方通过讨论的方式予以纠正，并进一步引导学生自行归纳总结，确定出科学合理的研究方案和切实可行的技术路线。各组学生根据已制订的技术路线，进一步采取适当的研究方法和技术手段完成各个环节的设计，得出问题最终解决方案，并给出研究结论。在此基础上，教师对学生的学习情况进行评价和总结，完善学生的认知结构。

3.加强实验、实践教学环节，推进PBL教学法的实施

实验、实践教学环节是智能控制课程的一个重要组成部分，它有助于学生将理论知识与实践紧密结合起来。为了将PBL教学法深入实施到教学过程中的各个环节，教师应鼓励学生开动思维，自行开发综合性、设计性实验，自选课程设计题目，引导学生及时地分析、解决实验、实践环节中出现的各种问题，认真分析总结实验、实践结果，锻炼学生的能力。与此同时，基于以教学带科研，以科研促教学的指导思想，积极推进产学研合作教育，扎实有效地开展第二课堂科技创新实践活动，积极组织学生参加各类学科竞赛，培养学生的工程实践能力、工程创新能力、终身学习能力与自我发展能力。

4.建立“智能控制技术”课程教学网站，鼓励自主学习

由于“智能控制技术”课程的学时少，内容多且深，仅靠课堂授课往往讲不深、讲不精，因此建立了“智能控制技术”课程教学网站，包含了课程教学大纲、课堂教学PPT、作业点评、实验指导书、课程设计指导书、交流答疑、主题讨论、在线测试、问卷调查等栏目，

充分利用网络教学资源，进行在线学习，传递参考资料，为教师与学生、学生与学生之间的互动、交流搭建了良好的沟通平台，提高了教学效率，增强了教学效果。

5.全面完善课程评价体系

为实现卓越工程师培养目标，保证课程改革效果，激励学生参与的热情与动力，必须改革传统的期末考试一卷定成绩的方法，将学生的关注点从以往只局限于期末笔试成绩，引导到注重自身在学习过程中各个阶段的整体表现。推行平时作业、期末闭卷考试、实验能力考核、小组讨论表现、第二课堂小制作、设计报告等多种考核方式相结合的考核制度，并尝试从学生的团队协作能力、创新能力、实践能力等多方面更加公平、公正、客观、科学合理地评价和检验学生的能力和水平。

三、加强师资队伍建设，建立胜任卓越工程师培养的教学团队

为了使PBL教学法在整个教学活动中得到全面彻底的实施，建立起开放式的教学模式，必须建设一支知识渊博、工程经历丰富、工程能力强、教学水平高、综合素质好、胜任卓越工程师培养的教师队伍。一方面，指定教学水平高，教学、科研经验丰富的老师作为该门课程的课程负责人，指定课程责任人负责组织与实施教师队伍建设工作，负责人在广泛调研与讨论的基础上，制订出科学合理的课程建设规划与实施方案，有计划有步骤地培养课程组教师的创新教育思想和教育教学理念，鼓励教师积极开展课程体系和教学内容改革，定期组织教学研讨和教学经验交流，创新教学组织形式和教学方式，培养和提高课程组教师整体教学与科研能力；与此同时，积极面向社会、行业和企业聘请高水平的具有丰富工程实践经验的专家和工程师，建立一支稳定的兼职教师队伍，双管齐下，逐步建设一支能够胜任卓越工程师培养要求的教学团队。

四、结论

通过实践证明PBL教学法在“智能控制技术”课程中的应用是有效的，该方法不仅更新了教师的教育理念，创新了教学模式，同时将学生的学习方式由被动转为主动，培养了学生的问题解决能力、知识获取能力与团队合作能力，有助于实现卓越工程师人才培养目标。随着教学改革的不断深入和经验的积累，PBL教学法必将成为一种高效率的教学模式。

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