以模糊理論控制課程為例淺談多媒體教學問題

摘 要：模糊控制理論課是本科生一門新開課程，授課內(nèi)容和形式還處于摸索階段；針對研究性教學理念、整體規(guī)劃、評價體系及大綱政策等實踐層面的探索，存在著許多不盡如人意的地方。根據(jù)幾年授課心得，對研究性教學授課模式做了認真思考，以推進今后課程教學效果。

關(guān)鍵詞：模糊控制 多媒體

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

傳統(tǒng)教學模式是教師站在講臺上，通過板書和自身的語言、表情、形體、手勢以及目光交流向?qū)W生傳授課程，即所謂的粉筆加黑板的經(jīng)典教學方法。近幾年，隨著多媒體技術(shù)的應用，給傳統(tǒng)教學模式帶來了巨大的活力。多媒體主要是通過計算機編制軟件或課件，通過投影儀等投至屏幕上代替板書，不僅如此，還可添加音樂或背景聲音等，將知識更加生動地展示給學生。這種模式不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，而且可以帶動學生視覺和聽覺活力，從而更好地理解知識內(nèi)容，也豐富了學生的創(chuàng)造力和想象力，這是傳統(tǒng)的教學模式所不具備的。

《模糊控制理論》對于我校的本科生是一門新興課程，因為Zadeh先生確立模糊控制理論至今也僅有40多年的時間。它的知識層面高，應該有良好的數(shù)學基礎(chǔ)，尤其是對集合理論的理解。因此，這門課程應該在掌握了基本控制理論的相關(guān)課程，以及良好的數(shù)學基礎(chǔ)上來學習。它即需要掌握良好集合理論知識，又要理解基本控制理論知識，才能在學習模糊數(shù)學的基礎(chǔ)上掌握如何應用模糊理論來設計模糊控制系統(tǒng)。可見傳統(tǒng)的授課方式在講授模糊控制課時會遇到很大的困難，光依靠口授和板書很難把授課內(nèi)容按計劃學時完成。因此，應用多媒體課件授課是模糊控制課程必不可少的一項教學改革，它簡化了板書的內(nèi)容，激發(fā)學生的學習積極性。不過，多媒體教學與傳統(tǒng)授課模式在授課過程中的參與的比例不當，也會帶來一些負面因素，譬如青年教師過分依賴多媒體課件、學生的實踐機會相對減少以及師生交流減少等等。文章基于《模糊控制理論》幾年的授課過程，闡述一下應用多媒體授課的體會。

1 模糊控制理論課程多媒體授課的優(yōu)點

1.1多媒體課件是模糊控制理論授課過程不可或缺的部分

模糊控制理論課程以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，首先講授了集合論、模糊集合、集合運算、隸屬函數(shù)的概念、計算等基本數(shù)學知識，接著就把模糊集合論應用到控制系統(tǒng)設計過程中。整個課程內(nèi)容涉及到的知識面很大，函數(shù)曲線圖、模糊論域、區(qū)間圖、控制系統(tǒng)框圖以及規(guī)則表等等更是非常之多，所以僅僅依靠板書是無法保質(zhì)保量完成授課任務的。引用多媒體，可以把很多所需要的圖、表以及控制框圖等用程序繪制出來， 這樣既可以給學生看到規(guī)范的圖表，又可以給學生充足的時間進行講解。更為重要的是，模糊控制理論課會給學生講授很多案例，通過案例分析如何設計模糊控制器，以及其控制效果的特性，所以我們會給學生設計很多控制系統(tǒng)程序并將運行結(jié)果給學生進行演示。這些都極大豐富了課程內(nèi)容也開闊了學生的思維，使他們能更清晰地理解學習的內(nèi)容。因此，多媒體課件的引入已是我們講授模糊控制課必備內(nèi)容。

1.2多媒體教學可以給與學生更多的信息量

模糊控制理論的提出主要是工業(yè)自動控制理論發(fā)展的需要，更是科學技術(shù)和生產(chǎn)力提高的需求。模糊數(shù)學的產(chǎn)生更是在經(jīng)典數(shù)學的基礎(chǔ)上，根據(jù)生物學、心理學及社會科學等學科的特點所決定的客觀規(guī)律上發(fā)展起來的數(shù)學，能夠應用到更為廣泛地學科領(lǐng)域中。因此，課程內(nèi)容將為學生展示了更為豐富的學科知識、應用領(lǐng)域以及具體案例。因此，模糊控制是一門信息量非常大課程，完全依靠傳統(tǒng)教學方式無法把課程的內(nèi)容及精髓傳授給學生。引入多媒體正是這樣的條件下采取的最為必要的教學手段。

2 模糊控制理論課程多媒體授課心得

雖然多媒體教學有著諸多優(yōu)點，但是如果處理不好應用方法，勢必會帶來一些不利因素。例如多媒體教學方法不當會減少了師生交流；多媒體教學速度易過快，影響學生的理解和接受能力；多媒體教學在一定程度上減少了示教和實習機會等等。鑒于此，通過實踐提出如下的授課心得：

2.1教師需要不斷充電，提高運用多媒體教學的能力

教學管理部分需給廣大教師提供良好的教學環(huán)境，教師也需要不斷給自己充電，積極參加現(xiàn)代化教學培訓，能夠系統(tǒng)了解和掌握多媒體教學的理論和既能。需要掌握的內(nèi)容包括現(xiàn)代教學思想及教學理論；多媒體教學設備的應用；教學設計的結(jié)構(gòu)和設計原則；課件的制作；正確處理人、機和軟件的關(guān)系；多媒體上課時的注意事項等。現(xiàn)在，高校都會定期或不定期組織有關(guān)研討會，針對多媒體教學中遇到的問題進行交流。還會經(jīng)常請一些校外人員來與大家分享經(jīng)驗，不斷促進多媒體教學水平的提高。

2.2 多媒體與傳統(tǒng)教學方法的和諧統(tǒng)一

多媒體授課無論采用的教學手段多么先進，形式多么新穎，優(yōu)點多么突出，都無法取代教師和學生之間的交流，包括面對面的語言交流、目光交流。例如，我們講授模糊數(shù)學中的經(jīng)典集合論知識，以及過渡到模糊集合知識是模糊控制課的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是重點內(nèi)容。對于兩類集合的表示方法以及模糊邏輯函數(shù)的基本運算，如果依靠多媒體課件傳授，教師可以會減少很多板書內(nèi)容，針對屏幕呈現(xiàn)的公式內(nèi)容只是口頭講解一下即可，不需要板書，播放的速度也較快，這就形成了學生要聽老師講解就不能做筆記，要做筆記就不能很好地聽課的狀況。學生如果不做筆記就會減少他們對所授知識的感性接觸，失去必要的筆記思維訓練過程。但是對于這類基礎(chǔ)知識是無法光憑語言授課讓學生理解并記憶的，而針對這部分內(nèi)容運用板書講解、推導再加上語言手勢、肢體語言甚至表情的交互傳遞等都會真正發(fā)揮極大作用。教授數(shù)學知識內(nèi)容，教師應該始終占據(jù)課堂的主導地位。通過傳統(tǒng)教學模式與現(xiàn)代多媒體輔助的有機結(jié)合穿插，既有利于調(diào)節(jié)學生記筆記的情緒，同時也可以隨時調(diào)整學生的視覺角度，防止長時間注視屏幕而產(chǎn)生的眼睛疲勞和思維僵化、走神。利用語言授課、板書推導方式來調(diào)整教學的節(jié)奏、課堂氣氛和學生情緒，從而更好地激發(fā)學生學習的熱情，提高教學效果。

2.3 多媒體教學與實驗的授課結(jié)合

多媒體教學的突出優(yōu)點就是能夠進行模擬。在模糊控制理論的數(shù)學內(nèi)容部分，有很多隸屬函數(shù)曲線、模糊論域及模糊集合等數(shù)學圖形，都可以在計算機軟件中應用數(shù)據(jù)比較精確地模擬出來。這樣要比教師在黑板上手繪圖形曲線要規(guī)范很多，而且節(jié)省時間防止學生溜號走神。模擬實驗對于豐富課堂教學方式來說，不乏為一種好形式，但應該符合以創(chuàng)新教育為主的素質(zhì)教育，忽略實驗演示無異于抹殺了學生的動手能力、科學實驗能力和學生的創(chuàng)新能力，最終將會導致學生潛能開發(fā)不充分，這就違背了高校教育的宗旨。應用多媒體文字、聲音、圖像、表格、動態(tài)試驗可以喚起對舊知識的回憶，使學生的知識結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。另外，應用多媒體可模擬一些限于條件而不能進行的實驗，如應用模糊控制的電加熱爐控制系統(tǒng)、蒸汽發(fā)動機的模糊控制系統(tǒng)、參數(shù)尋優(yōu)模糊控制器在調(diào)速系統(tǒng)中的應用以及伺服電機自學習模糊控制系統(tǒng)的設計等。可以通過專業(yè)軟件，如MATLAB等來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的程序設定，可以讓學生抓住觀察被控對象的主要特征和系統(tǒng)變化過程，明確觀察控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和運行結(jié)果，而且針對控制器設置不同還可以觀察到應用模糊控制器與應用傳統(tǒng)PID控制器、PI控制器和P控制所產(chǎn)生的不同控制效果。從而，有助于學生更加理解模糊器的設計內(nèi)容和控制優(yōu)點。因此，可以看出這部分授課內(nèi)容，多媒體介入成了必要條件。但是，不管是前面所說的隸屬函數(shù)、模糊集合等數(shù)學表達式，還是程序中的各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)都有推導計算過程。這正是學生需要掌握的基本技能，如果這部分內(nèi)容也靠課件觀摩，那學生不會真正的理解其邏輯性和推導過程。畢竟，求解傳遞函數(shù)在考試中是需要掌握的基本技能。

3 結(jié)論

鑒于上面的分析，傳統(tǒng)教學模式有其傳統(tǒng)的特長，多媒體教學以其現(xiàn)代化的優(yōu)勢接入，并不能取代傳統(tǒng)的精華。面對新事物、新思路，我們要取其精華、去其糟粕，否則會把高校的教學引向另一個極端。多媒體教學作為一種現(xiàn)代化的教學手段，載入模糊控制理論課程中，并且隨著教改的深入和規(guī)模化，已經(jīng)成為一種趨勢。廣大教師在重視的同時，還應采取科學的態(tài)度正確對待，并通過大量的實踐去探索、去驗證，并不斷加以改善，使其與傳統(tǒng)教學模式相輔相成、和諧統(tǒng)一，這樣才能在教學中收到良好的效果。

參考文獻

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