關于開展“智能控制”雙語教學的思考和探索

摘要：“智能控制”課程是高等學校機械工程與自動化專業的專業課程。“智能控制”課程介紹的控制方法和原理廣泛應用于自動控制、工廠電氣和制造加工等多個領域，具有很強的使用價值。在“智能控制”課程中開展雙語教學有利于本科院校培養全方位發展的高素質人才。就“智能控制”雙語教學的教學內容、教學方法及資源配置等展開一系列探討，并在教學實踐中展開探索。

關鍵詞：智能控制；雙語教學；教學實踐

作者簡介：陳志楚（1976-），男，湖北仙桃人，湖北汽車工業學院電信學院，講師。（湖北 十堰 442001）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）34-0077-02

隨著全球經濟一體化以及信息處理手段網絡化的發展，世界各國高等教育正在經歷深刻的變化。中國高等教育的發展也正在經歷教育方式國際化和人才培養綜合化。而社會對于掌握專項技術同時又可以熟練使用英語進行國際交往和合作的高級復合型人才的需求也使得當前高等院校中的雙語教學方興未艾。

當前隨著我國入世和國際貿易交流的發展，全方位發展的高素質工科人才不僅需要面對大量的工程問題，同時也會遇到使用國際通用語言——英語的問題。能夠閱讀和查找最新說明書和工程資料，與同行溝通交流和解決問題，這些都是高校教育的目標。采用雙語教學，引進外文教材，使用英語、漢語來講授專業內容，讓學生可以接觸到較先進的內容和理念的同時，增強使用英語閱讀交流專業知識的能力；同時可以促進教師的教學方式和學校相關課程設置的發展，是“一舉多得”的教學改革。

智能控制作為高校機械工程及自動化專業的一門專業課程，是在人工智能及自動控制等多學科基礎上發展起來的新興交叉學科，是控制理論發展的高級階段。對于控制理論及控制工程等領域的本科生來說，需要通過該課程掌握智能控制的基本理論并逐步學會智能控制的應用。通過這些內容的學習，使學生了解智能控制的基本結構、各類主要智能控制方法的基本知識，掌握模糊控制與神經控制的基本理論、算法和基本設計方法，并為今后智能控制系統的設計、運行打下一定基礎。

湖北汽車工業學院堅持特色興校、教育創新，注重個性發展，著重培養學生的創新精神和實踐能力。在本科教育上緊緊圍繞培養創新型應用人才為目標，堅持走產學研道路，積極推進本科教改，全面推進教學改革，提高教學與教研的整體水平，不斷提高人才培養質量。湖北汽車工業學院自動控制教研組在省級精品課程“電工電子技術”的基礎上，以“智能控制”課程作為教學試點，開展了雙語教學的一系列教學實踐。

雙語教學是使用外語進行的非語言專業類課程教學。雙語教學在高校中廣泛開展的同時也遇到了相當多的問題。在課堂中由于雙語的引入，引起了思維方式的轉變，學生的學習內容和教師的備課工作量都大為增加；學生英語水平參差不齊和教師的英語能力有限造成課堂專業課信息量減少，缺乏師生互動，教學效果受到限時。筆者一直任教控制類課程專業課程教學，并從事過英語教學多年，在開展“智能控制”課程雙語教學教學實踐活動中總結了一些經驗。

一、教材的選用

雙語教材的選用是關系到雙語教學質量的大事。在選擇教材時，應以實用、適用和學生的承受能力為主要參照。引進的原版教材一定要是優質的，同時也應是內容比較新的。各個學校和各個院系可以根據自己的需要進行優選。原版教材注重啟發學生思考和動手實踐，善于由淺入深地敘述和展示理論、原理，并非常注意實驗和技術應用。但是原版教材也存在課程體系和大綱與國內不符，同時內容過淺的問題。而國內教材從內容、知識結構和難度上都較符合學生的認知水平和規律，知識體系清楚完整，敘述嚴謹，擅于概念和理論推導。所以在教材的選擇上，不應完全排斥中文教材，教師應在吃透教學內容的前提下充分發揮兩者的長處，組合使用。而學生也可以在使用一兩本主教材的基礎上，同時閱讀多本參考教材，以幫助理解，激發求知欲。

考慮到多數高等學校第五或第六學期開設智能控制課程，其前序課程有“自動控制”、“現代控制”和“過程控制”作為基礎，所以其內容和前面課程有較強的連貫性。因此，為開展“智能控制”雙語教學，筆者將在前面部分回顧控制理論的主要內容作為引入智能控制方法的基礎，并向學生推薦課下閱讀控制理論的經典教材，比如Dorf的《Modern control System》（國內有影印版）等。“智能控制”課程本身內容非常龐雜，涉及領域也很廣，故教材也是風格迥異。模糊控制方面的教材有Kevin M. Passino etc.的《Fuzzy Control》等，神經網絡控制方面的教材有Kevin Gurney的《An Introduction to Neural Networks》等，但符合國內“智能控制”大綱的教材非常少，而且國內改編和自編教材基本沒有。考慮到課程本身的特點，筆者采用了“原版教材和中文教材結合，主要教材和參考教材結合”的方式。筆者在課程中外文教材主要采用Alexander M. Meystel和James S. Albus等的《Intelligent Systems：Architecture，Design，Control》。該書是智能控制領域的著名教材，它回顧了整個學科的發展，同時從理論和技術兩個方面全面講述了智能控制系統的構造、設計和實用。國內出版社有影印版出版，并同時有原文和中文翻譯兩個版本方便學生閱讀。易繼鍇的《智能控制技術》作為主要中文參考教材。該書對于各個知識點的講述比較清晰透徹。除此之外，在課程教學過程的不同階段，鼓勵學生通過圖書館或者網絡自由選用、閱讀更多的外文教材和中文參考教材。

二、教學內容的選擇

不論是否采用雙語教學，課程最后的教學效果是關鍵。由于雙語教學在語言理解上花費了學生和老師大量的精力，這樣在教學內容的選擇上就更顯得尤為重要。應在內容上選擇符合大綱、重點難點為主的知識，并在這些知識點上增加教學投入時間。“智能控制”是一門國內開展較晚的課程，由于其涵蓋模糊系統、神經網絡、優化算法和專家系統等諸多智能算法和應用控制方法，所以教學上不可能做到面面俱到，只能是擇優而取。參照國外很多著名大學（諸如麻省理工學院、加州理工大學等）的教學課程安排，基本上沒有專門的“智能控制”課程，而是各個系會針對學生所學專業需要開展相應的課程，例如“針對模式識別的神經網絡算法”或者“機器學習中的模糊控制”等等。依據湖北汽車工業學院和自動化專業的具體情況，“智能控制”主要是對各類控制算法的原理和應用領域進行介紹，讓學生對其有總體的了解和認識，使其能在實踐中運用。基于此目的，筆者主要講授的內容為緒論（智能控制的發展歷史）、模糊控制理論基礎、模糊控制系統、神經網絡模型、神經網絡控制論和集成智能控制系統。

由于課程學時較少，每個知識點的學時有限。這樣，每種智能控制方法以介紹講述為主，但不作詳細的分析和過多的數學推導。比如在講述模糊控制的模糊推導系統時，推理方法有蘊含積、蘊含最小和Mamdoni方法等各種推理方法，在講授時以應用最多的Mamdoni方法為主介紹原理，其他方法只需了解。為使得學生能夠理論聯系實際，特為本課程增加實驗環節，并專門開設“智能控制”實驗，安排實驗學時及老師等資源配置，以保證實驗效果。學生需要利用Matlab或者C及其他編程語言分別針對倒立擺和水箱水位控制等多個控制對象使用神經元控制、模糊控制、專家控制等不同的智能控制手段進行仿真分析，以驗證課堂內容。比如針對水箱水位控制學習，采用學生分組，每個小組通過討論確認選擇不同算法，可采用神經元控制、模糊控制、模糊控制和專家控制結合等各類方法。最后測試結果，分析原因。通過這樣的實踐活動可以提高學生對書本內容的直觀理解，增加學習熱情。

三、教學方法的改進

“智能控制”課程涉及到控制論、人工智能和運籌學等諸多交叉學科，而其中每個學科的內容都十分龐雜。一味介紹講述容易使學生像聽“科普課”，興趣很大但實際意義不大，無法指導實踐；而針對某個知識點講述過深過難，本身學時不夠，會造成學生的畏難情緒且無法讓學生形成對課程的整體理解。雙語教學既有很多優點，但要教好也存在學生不易理解等諸多難題。為此，筆者和課題組老師針對這些問題展開了一系列教學改革和探索。

1.教學課件使用英語制作，主要使用英語講述

雙語教學要提高學生英語的閱讀、溝通和交流能力，教師首先要使用英語教材和英語課件，并使用英語來“教授”課程。但是考慮到英語并非母語，可在重要專業術語初次出現時旁邊加注漢語。并在介紹和描述概念時主要使用英語，但不應盲目排斥使用漢語。在需要師生互動的時候，如果學生反映理解有困難，可以使用漢語舉例子或者使用比喻、講故事等方法以幫助學生理解。

2.多使用課堂多媒體演示

智能控制效果單獨通過講述智能控制方法會讓學生覺得枯燥，而利用多媒體來對某個控制算法進行軟件仿真和演示就可以直接形成“感觀”意識，從而加深學生對于課程內容的印象。例如針對智能洗衣機的模糊控制，可以使用Matlab結合Simulink和Labview等軟件對分別進行使用不同形狀隸屬度和不同模糊推理方法的仿真，最后控制的效果可以通過仿真展現在學生面前，激勵學生自己通過實驗得到真實結果來對比并展開討論。

3.增加實驗教學環節

本課程之前由于學時的限制，僅限于理論教學。為增強教學效果，特增加神經元控制和模糊控制等多個實驗，并在實驗驗收階段增加小組答辯等環節，以增加學生的實踐技能和分析研究問題的能力。

四、課程考核的改進

雙語教學不同于普通英語教學、專業英語教學，它以掌握專業知識和技術為主要目的。但是雙語教學課程既然以培養學生的全面素質為目的，那么在最終成績的考核體系上就需要綜合各類因素，盡可能全面公平公正地給予學生評價。傳統的“智能控制”課程考核方法僅限于試卷考試，主要是概念論述和公式推導演算，無法全面評價學生的能力水平。試卷中無法涵蓋學生對于專業基礎知識的掌握情況，也無法提供學生在學習探究以及采用雙語教學后英語應用能力的測試結論。

本課程現已轉變為試卷考試、試驗考查和獨立報告等多方面結合的課程考核方法。除去卷面考試分數外，學生可以通過以下途徑獲得加分：閱讀相關外文文獻并作出閱讀報告或完成英語口述演示；學生通過獨立或小組實驗并根據實驗結果作出實驗分析報告且完成答辯。這些教學改革意在全面考查學生的理解和實踐能力，鼓勵學生分析研究和創新。學生不僅要掌握智能控制的控制思想和方法方面的知識，還要能使用英語閱讀和表達，并通過試驗和獨立研究實現自己的控制理念。

五、結束語

筆者通過對“智能控制”進行雙語教學提高了學生對于該課程的學習興趣，并取得了較好的教學效果。多數同學認可教學改革的效果。課程考查通過率達到82%，其中約21.2%的同學通過英語綜述和閱讀報告獲得加分，約1/3的同學通過實驗和課程報告獲得加分。而隨后的問卷調查顯示，31.7%的同學在課程結束后對智能控制產生興趣，51.3%的同學認同在學習后英語水平有提高，并對后期通過大學英語四、六級考試有幫助。

從長遠看，在專業課程中開展雙語教學是一個大趨勢，但是如何使雙語教學發揮優勢、避免一些可能的問題還需要解決大量細致的問題，在師資培養、教學方法創新和雙語教學效果評估方法方面不斷思考、研究和探索。

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[11]2010年湖北汽車工業學院本科培養計劃[Z].

[12]2011年湖北汽車工業學院本科培養計劃[Z].

（責任編輯：王祝萍）