PBL教學法在“智能控制技術”課程教學中的應用

摘要：以培養卓越工程師人才為主要目標，通過分析智能控制技術課程特點及教學中存在的問題，采用PBL教學法進行教學改革與實踐，提高了學生的自主學習能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：PBL教學法；智能控制技術；教學改革與實踐

作者簡介：張允（1973-），女，吉林長春人，長春工程學院電氣與信息工程學院，副教授；侯麗華（1968-），女，吉林長春人，長春工程學院教務處，教授。（吉林 長春 130021）

基金項目：本文系吉林省教育廳教育教學研究課題、吉林省教育科學研究會教學研究課題、長春工程學院重點教學改革課題的研究成果。

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0077-02

隨著卓越計劃在應用型本科院校的深入推廣，傳統教學模式只強調理論知識的灌輸，忽視對學生實踐能力、創新能力培養的弊端日益凸顯，十分不利于卓越工程師人才培養計劃的實施。PBL教學法是以問題為基礎的一種新的教學模式，它與傳統教學方法的根本區別在于是以問題為基礎，以學生為中心，以教師為引導，以小組討論為形式，圍繞某一真實問題深入研討、學習的過程。筆者根據近十年的“智能控制技術”課程教學經驗，將PBL 教學法引入該門課程教學中，實踐證明該方法對提高學生主動學習能力、獨立查閱資料能力、提高分析解決問題的能力及對知識的理解能力，提升學生實踐能力與創新能力發揮了重要作用，取得了較好的效果，達到了授人以漁的目的。

一、“智能控制技術”課程的特點及教學中存在的問題

“智能控制技術”課程是一門理論性和實踐性都非常強的課程，內容包括了模糊數學與模糊控制、人工智能與專家控制、人工神經網絡與神經網絡控制以及遺傳算法、混沌控制等前沿學科理論、方法和技術。課程涵蓋的知識點非常多，內容涉及到通信、電子、計算機等多個領域，具有明顯的學科交叉特點。由于教材內容的限制，授課過程中只是簡單介紹智能控制的算法與應用實例，缺乏詳盡的過程介紹。對學生而言，如何將深奧的理論成功用于解決生產實際問題，仍缺乏行之有效的參考依據。這種教學方法不僅易導致學生產生畏難厭學情緒，更違背了培養卓越工程師人才的目標。另外隨著智能控制技術日新月異的發展，相關儀器設備的更新換代速度也隨之加快，從而迫切需要及時采取應對措施，同步更新授課內容，改進授課方法，因此，在該課程中應用PBL教學法十分必要。

二、PBL教學法在“智能控制技術”課程教學中的應用

1.精心選擇適于采用PBL教學法的知識點

依據“智能控制技術”課程近十年的教學經驗，筆者認為并不是所有的內容都適合采用PBL教學法，對于深奧難懂又必須熟練掌握的內容，仍適合理論授課的方式完成；對于簡單易學的問題，僅需要一般了解即可，也無需PBL方法解決；對于理論難度適中、邏輯清晰的內容，適于采用PBL教學法，有助于提高學生運用所學知識分析、推理解決實際問題的能力。例如關于“模糊控制”這一部分的內容，主要包括如下8個知識點：模糊控制理論的產生；模糊控制的特點；模糊控制理論的發展概況；模糊控制的基本原理；模糊控制器的結構、組成與工作原理；模糊控制器的設計；模糊控制在MATLAB中的實現；模糊控制技術在工業生產中的應用實例。根據教學大綱要求，由于第1～3個知識點簡單易學，僅需要了解即可，可以讓學生課前查閱資料自學，使學生首先對模糊控制有一個感性認識，并激發出學生對模糊控制的原理與實現方法的探究興趣；第4～6個知識點難度較大，是模糊控制的核心，仍需要教師采用理論授課的形式將基本原理與設計方法詳細地分析介紹清楚；學生在教師指導下掌握了模糊控制的原理與實現方法后，具備了設計簡單模糊控制器的能力，此時可以引入PBL教學法，以學習小組為單位，讓學生廣泛查閱相關文獻，結合工程生產的實際應用，針對實際系統設計相應的模糊控制器，并給出具體的硬件設計與軟件實現，從而使第7和第8個知識點得以解決。

2.科學調控學習過程

采用PBL教學法，教師不再是簡單的教學內容傳授者而是整個教學活動的總導演，需要科學調控整個學習過程。首先教師必須針對知識點精心查找資料，抓住理論與實踐的切合點，結合自身科研項目或工程生產實際選擇案例，設計問題；為能正確引導學生解決問題的思路，教師必須對所設計問題的相關知識了然于胸。接觸問題之后，參考以往學業的綜合成績及平時實踐教學中的動手能力將學生分成實力相當的學習小組，每組選出學習組長帶領各自團隊制訂總體研究計劃，由組長給組內成員下達具體任務、組織本組同學利用各種信息資源查閱相關文獻或深入企業對和項目有關的技術、設備以及生產情況進行調研。在此基礎上，針對所研究問題，本組內成員先討論出初步任務解決方案，確定出技術路線，然后組織各小組之間進行交流探討。教師就小組討論中學生難以理解和準確掌握的難點問題進行有針對性的點撥講解，對學生分析錯誤的地方通過討論的方式予以糾正，并進一步引導學生自行歸納總結，確定出科學合理的研究方案和切實可行的技術路線。各組學生根據已制訂的技術路線，進一步采取適當的研究方法和技術手段完成各個環節的設計，得出問題最終解決方案，并給出研究結論。在此基礎上，教師對學生的學習情況進行評價和總結，完善學生的認知結構。

3.加強實驗、實踐教學環節，推進PBL教學法的實施

實驗、實踐教學環節是智能控制課程的一個重要組成部分，它有助于學生將理論知識與實踐緊密結合起來。為了將PBL教學法深入實施到教學過程中的各個環節，教師應鼓勵學生開動思維，自行開發綜合性、設計性實驗，自選課程設計題目，引導學生及時地分析、解決實驗、實踐環節中出現的各種問題，認真分析總結實驗、實踐結果，鍛煉學生的能力。與此同時，基于以教學帶科研，以科研促教學的指導思想，積極推進產學研合作教育，扎實有效地開展第二課堂科技創新實踐活動，積極組織學生參加各類學科競賽，培養學生的工程實踐能力、工程創新能力、終身學習能力與自我發展能力。

4.建立“智能控制技術”課程教學網站，鼓勵自主學習

由于“智能控制技術”課程的學時少，內容多且深，僅靠課堂授課往往講不深、講不精，因此建立了“智能控制技術”課程教學網站，包含了課程教學大綱、課堂教學PPT、作業點評、實驗指導書、課程設計指導書、交流答疑、主題討論、在線測試、問卷調查等欄目，

充分利用網絡教學資源，進行在線學習，傳遞參考資料，為教師與學生、學生與學生之間的互動、交流搭建了良好的溝通平臺，提高了教學效率，增強了教學效果。

5.全面完善課程評價體系

為實現卓越工程師培養目標，保證課程改革效果，激勵學生參與的熱情與動力，必須改革傳統的期末考試一卷定成績的方法，將學生的關注點從以往只局限于期末筆試成績，引導到注重自身在學習過程中各個階段的整體表現。推行平時作業、期末閉卷考試、實驗能力考核、小組討論表現、第二課堂小制作、設計報告等多種考核方式相結合的考核制度，并嘗試從學生的團隊協作能力、創新能力、實踐能力等多方面更加公平、公正、客觀、科學合理地評價和檢驗學生的能力和水平。

三、加強師資隊伍建設，建立勝任卓越工程師培養的教學團隊

為了使PBL教學法在整個教學活動中得到全面徹底的實施，建立起開放式的教學模式，必須建設一支知識淵博、工程經歷豐富、工程能力強、教學水平高、綜合素質好、勝任卓越工程師培養的教師隊伍。一方面，指定教學水平高，教學、科研經驗豐富的老師作為該門課程的課程負責人，指定課程責任人負責組織與實施教師隊伍建設工作，負責人在廣泛調研與討論的基礎上，制訂出科學合理的課程建設規劃與實施方案，有計劃有步驟地培養課程組教師的創新教育思想和教育教學理念，鼓勵教師積極開展課程體系和教學內容改革，定期組織教學研討和教學經驗交流，創新教學組織形式和教學方式，培養和提高課程組教師整體教學與科研能力；與此同時，積極面向社會、行業和企業聘請高水平的具有豐富工程實踐經驗的專家和工程師，建立一支穩定的兼職教師隊伍，雙管齊下，逐步建設一支能夠勝任卓越工程師培養要求的教學團隊。

四、結論

通過實踐證明PBL教學法在“智能控制技術”課程中的應用是有效的，該方法不僅更新了教師的教育理念，創新了教學模式，同時將學生的學習方式由被動轉為主動，培養了學生的問題解決能力、知識獲取能力與團隊合作能力，有助于實現卓越工程師人才培養目標。隨著教學改革的不斷深入和經驗的積累，PBL教學法必將成為一種高效率的教學模式。

參考文獻：

[1]閆志勇，潘江.PBL教學法在“鍋爐原理”課程教學中的實踐與思考[J].中國電力教育，2012，（2）.

[2]付森.PBL教學法在數據庫原理教學中的應用[J].計算機教育，2010，（20）.

[3]王衛東， 勾燕潔，馬伯淵，等.PBL教學法在“電機與拖動”課程中的應用[J].中國電力教育，2012，（14）.

[4]孫韜，熊蘭，侯世英.澳大利亞維多利亞大學 PBL 課程的教學模式淺析[J].電氣電子教學學報，2008，（30）.

（責任編輯：王意琴）