網絡控制課程教學方法實踐研究

岳偉

摘 要 隨著社會的進步，科技水平也在不斷提高，網絡技術已經到達了一個新的高度，現在我們已經到了5G時代，人們的網絡生活會發生質的改變，盡管現在5G網絡還沒有普及，但是網絡控制系統已經應用在了遠程手術、航天航空以及智能交通方面，網絡控制系統的出現給人們帶來了很多便利。我國也需要網絡控制的眾多人才，因此各高校紛紛開展了此課程的教學，下面本文將帶領大家一同探索“網絡控制”課程中的教學內容，希望能夠為相關工作人員提供幫助。

關鍵詞 網絡控制 課程教學 教學內容 探索

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.02.066

Research on the Teaching Method of Network Control Course

YUE Wei

（Dalian Maritime University， Dalian， Liaoning 116026）

Abstract With the progress of society， the level of science and technology is also constantly improving， and the network technology has reached a new height. Now we have reached the 5g era， people's network life will have a qualitative change. Although 5g network has not yet been popularized， the network control system has been applied in remote surgery， aerospace and intelligent transportation. The emergence of the network control system brings a lot of convenience to people. Our country also needs many talents of network control， so colleges and universities have carried out the teaching of this course. Next， this paper will lead you to explore the teaching content of the "network control" course， hoping to provide help for the relevant staff.

Keywords network control; course teaching; teaching content; exploration

0 引言

網絡控制是通過數字通信網絡來達到最終目的的，主要采用數字通信網絡將不同區域范圍內的控制器、傳感器以及執行器等工具來傳輸信號。針對網絡控制的探索，我們可以了解到，網絡控制不僅可以加強各行業之間的運用，還能對其他學科領域進行控制，例如，將網絡控制運用到基因調控方面。針對“網絡控制”的研究，各高校開設了專門的課程進行研究，如此一來，能夠更深入的了解“網絡控制”的內容及特點，下面將進行詳細探討。

1 根據教學內容的具體方式來進行內容安排

1.1 以網絡限制描述為主線

網絡的世界是多變的。在網絡世界中，會有各種網絡限制（包括帶寬有限、丟包、錯序、延時等）的出現，這樣的現象不僅會導致整個網絡的系統性能下降，而且還會造成網絡系統失去穩定性。不僅如此，網絡受限現象提高了網絡控制的整體設計分析難度，讓系統的設計更加復雜、多樣。由此可見，高校開設“網絡控制”課程能夠有效的分析網絡受限現象對于網絡整體系統性能的影響，通過研究來找尋最佳的控制系統設計方案。高校在開設“網絡控制”課程后，在課程的內容安排上形成了一個以各種網絡通信受限現象為主線的思想，有了具體的研究方向和目標，在實際操作中就更加具有目的性。首先，可以從簡易的網絡通信受限入手，針對單個的網絡通信受限問題進行分析，有針對性的提出產生問題的原因，針對具體的原因設計出最佳的設計方案。例如，在進行時滯現象的內容分析時，能夠針對經典的時變時滯現象進行介紹，同時加入Markov/半Markov等隨機過程的簡述，最終進行問題的分析;在進行丟包現象的內容講述時，可以通過對時滯、切換、隨機等方式來進行描述，這樣能夠更加形象的思考現象的形成。

在網絡領域中，通常會出現帶寬的限制，網絡控制系統中出現各種類型的網絡通信受限現象，主要是帶寬有限造成的，所以，我們需要針對獨個的網絡通信受限現象進行細致的內容分析，設計出最實用的方法。由于單個的網絡通信受限現象具有針對性，設計出來的控制方法并不適用于眾多場合。因此，需要將多種網絡通信受限現象整合起來系統分析，這樣研究出來的設計方法才能夠適用于較多場合。高校教師可以讓學生在掌握單個網絡通信受限現象的基礎上，進行多種網絡通信受限現象共同分析，從而設計出通用的處理方案。例如，同時發生時滯現象和丟包現象的網絡控制，高校教師在進行講解時，可以先介紹時滯系統的具體內容，隨后基于時滯現象提出來的設計方案，加入丟包中所需要的切換系統等方法，將兩者整合起來，建立統一的網絡模型，進而更加系統的對時滯網絡現象和丟包網絡現象進行分析，提出合理的設計方案。

以上內容是通過網絡通信受限現象為主線進行分析的網絡控制系統問題，這樣的教學安排能夠讓學生更深層次的了解到網絡通信受限現象產生的原因以及從中出現的問題，從而了解到網絡控制建模的重要性。在進行建模分析時，必須將多種網絡通信受限現象結合起來，整體研究網絡控制的發展，這樣的課程安排雖然能夠更準確的了解網絡控制的脈絡，但不利于學生掌握網絡通信受限現象中的基本控制知識和控制方法。例如，在講解時滯網絡通信受限現象和丟包網絡通信受限現象的過程中，往往會對時滯系統、切換系統等建模方式進行逐個的、細致的介紹，雖然介紹的內容比較簡單，但這樣的學習方式會讓學生出現眼花繚亂、一頭霧水的情況，對于學生的掌握情況是非常不利的。針對“網絡控制”課程，倘若以單一的網絡通信受限現象為主線進行課程內容的教學，這樣的教學方式是不適用的。

1.2 以網絡建模方式為主線

網絡建模方式也是“網絡控制”課程中的一種教學模式，主要是通過時滯系統的建模、隨機系統及不確定系統建模等方法進行，建模方式能夠使網絡控制更加形象，它相對于多種網絡通信受限現象來說更加具有實用，不用將各個系統分離講解。通過建模方式為主線來進行課程的安排，雖然加強了網絡控制知識的理論和方法，但不適合學生對該課程內容綜合理解，對學生學習網絡通信受限現象的原因和方法也具有阻礙作用。由此可見，通過建模的方式來進行“網絡控制”的教學安排也存在眾多的問題。

2 以學生的特點來進行教學內容的安排

在進行“網絡控制”的內容安排中，可以對網絡通信受限現象和建模方式進行有針對性的分析，總結出兩種安排方式的優、缺點，將兩者中的優點分別提煉出來，對于兩者中都存在的缺點進行合理的優化，分析出一種最恰當的教學安排方式，從而發揮出兩者教學內容中的優點，通過揚長避短的方式來進行“網絡控制”課程教學。通過研究發現，采用這種兩者結合后優化的教學內容，能夠最大程度的激發學生學習網絡控制的興趣，從而提高網絡控制的教學效果。在具體的教學過程中，老師可以通過學生自身的學習特點有針對性的進行教學，實現因材施教的目標。例如，當學生選擇以網絡通信受限現象為主的教學安排，可以根據學生的興趣加入一些建模內容，這樣不僅能夠達到教學目的，還可以有效提高學生的學習積極性。

3 實驗教學平臺構建

通過調查分析顯示，市面上對于“網絡控制”課程的實驗都只重點涉及一個教學領域，而且提供的操作性經驗也少之又少。根據前期的“網絡控制”課程的教學來說，其教學沒有達到預期效果，所以高校需要設立一個“網絡控制”實驗教學平臺，大學生或者研究生可以通過這個平臺來進行相關的課程實驗，讓學生能夠通過具體的實驗來發現課程當中的問題，從而在實驗過程中運用恰當的解決方法來解決對應的問題。例如，設立一個教學平臺，它主要由三個實驗區組成：（1）物理實驗區;（2）共性實驗區;（3）仿真實驗區。下面針對三個實驗區進行細致的分析。

3.1 物理實驗區

物理實驗區主要是通過芯片等硬件設備來開展具體的“網絡控制”課程實驗，這樣的實驗原理主要通過驅動的開發來達到最終目的。物理實驗區開展的課程實驗相對比較簡單，但是操作效果是非常客觀的，也有利于學生的理解。當出現問題時，學生也能夠較快的查找出問題的原由，也能夠針對問題運用恰當的設計方法，使問題得到解決。

3.2 共性實驗區

共性實驗區主要是通過提供部分棧來進行具體的開發，并且結合功能塊的調度以及應用設計等內容進行實驗操作。盡管其他兩部分的實驗區對于開發語言方面具有要求，但是三者的實驗原理和算法都是相同的。任何事物都具有共性，“網絡控制”的課程實驗也具有相同的道理，其原理和具體的算法都是相通的，這是網絡操作的基礎。

3.3 仿真實驗區

仿真實驗區主要是通過基礎的TrueTime 工具來進行具體的實驗操作，EDF、RM等常規性的調度實驗也需要加入其中，只有共同作用才能夠實現最初預期的效果。仿真實驗區最主要的特點就是可以對“網絡控制”的課程設計進行具體的性能分析。相對于物理實驗區來說，它需要采用額外昂貴的相關工具對具體的性能參數進行研究，但是平常的實驗平臺并不會提供這類昂貴的測試工具。因此，仿真實驗區有其優點，但是缺點也較為顯著。在進行具體的實驗時，可以將物理實驗區和仿真實驗區兩者的優點結合起來，設計出最優化的操作方法，讓學生在進行實驗時更加輕松。

設立這樣的實驗教學平臺能夠給予學生一定的好處，它本身靈活性強，教學老師可以通過具體的課時對實驗內容進行安排，而且這種“網絡控制”的實驗平臺具有其他實驗平臺沒有的性能評估分析功能，這也是該實驗平臺最具特色的一點。學生在該實驗平臺對“網絡控制”課程進行研究，不僅能夠加強專業知識、技能的學習，也能夠鍛煉學生的邏輯思維，提供最優質的教學。

4 今后“網絡控制”課程的研究方向

在教學過程中，老師有必要對每位學生的特點進行研究，針對每一位學生的特點，進行更加符合自身特點的網絡控制教學安排。另外，在進行課堂講解時，可以增加一些實際操作的環節，這能夠讓學生在實際的操作中領會網絡控制知識，從而更好地理解設計方法，提高實踐能力的同時，加強學生解決問題的能力。在網絡控制的課程上，可以讓教師在進行課程設計時，多加入學生的互動環節，這有利于提高學生的表達能力。例如，通過答辯的方式來促進對知識的思考，鍛煉學生的邏輯思維能力;通過論文演說的方式來加強學生的參與，提高學生的自學能力，不僅能夠激發學生的學習興趣，還能夠從多方面來培養學生的能力，實現學生的全面發展。

5 結束語

社會的進步帶領我們進入了網絡時代，使我們的生活發生了翻天覆地的變化，生活的越來越好，對生活的質量水平要求也越來越高。高校中開設“網絡控制”課程對于我國的科技發展具有一定的積極意義，從簡單的網絡通信受限現象開始，到建模方法，每一位老師、每一位學生都特別重視。對于“網絡控制”課程的研究是高校及教師需要注重的問題，希望本文的以上內容能夠為相關工作人員提供有效的幫助與指導，從而促進我國“網絡控制”課程的進一步發展。

課題信息：大連海事研究生教育教學改革項目“基于理論實踐一體化的“網絡控制”教學教改”（0154190214 ）

參考文獻

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