中醫藥類院校智能控制課程教學改革探討

彭熒熒，肖曉霞，丁長松，梁 楊

（湖南中醫藥大學，湖南 長沙 410001）

1 研究背景

根據教育部網站公布信息統計，目前國內的中醫藥院校開設了醫學信息工程專業占比66.7%，其中很多專業都以培養中醫藥領域軟硬件信息化專業人才為目標。但長期以來,國內中醫藥院校醫學信息工程專業大多從計算機科學與技術專業演變而來，且以軟件教學為主，從而形成了“重軟輕硬”的教學氛圍[1]。且硬件類課程具有理論復雜，實踐過程對學生的動手能力要求較高[2]；硬件項目開發周期長，課程建設周期也長[3]；硬件類的實驗課時課時較少[4]，存在學生實踐動手機會不夠等問題[5]。

《智能控制》課程是人工智能技術和自動控制領域緊密結合的一門課程，其誕生之初就決定了這門課程是一門綜合理論研究和工程實踐于一體的綜合性課程。近年來，國家在不同層面出臺政策鼓勵人工智能與各行各業融合，最近在2018年4月教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》的通知中，又提出了加快實施“卓越工程師教育培養計劃”（2.0版）[6]，要求根據人工智能理論和技術具有普適性、遷移性和滲透性的特點，主動結合學生的學習興趣和社會需求，積極開展人工智能與計算機、控制、醫學、生物學等學科專業教育的交叉融合，加快重點領域緊缺人才的培養。由此可見，在《智能控制》課程的內容中，將先進的人工智能技術引入到《智能控制》的實踐體系中去，可提高學生的工程應用能力。從2015年開始，國務院、教育部都在全國高校推進雙一流建設，發布了一系列文件，在最近的〔2018〕5號《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》的通知中明確指出，雙一流大學、學科的建設應該結合本校實際情況和行業優勢[7]，在后續的文獻中，也有學者指出，聚焦人才培養，建設一流本科教育，一流學科建設必須反哺人才培養，建設一流專業[8]，《智能控制》這門課程作為我校電子學科下醫學信息工程專業核心必修課程，抓住歷史機遇，建設具有中醫藥特色的《智能控制》課程內容建設，可提高學生的工程設計、創新能力。據李曉東,肖鵬飛學者研究表明智能控制課程是學習智能交通、智能駕駛、智能制造、服務機器人等智能技術的基礎[9]。研究醫藥案例《智能控制》課程教學內容，使課程內容更具創新性。還可激發學生將所獲取的知識和技能應用于中醫藥智能系統的學習，提升學生對中醫藥智能系統的應用、實現能力。同時《智能控制》課程是專業必修核心課程，加快《智能控制》課程混合式教學模式的研究，提高課程質量[10]，可提高學生的工程應用、設計、創新能力[11-12]，助推專業的特色化建設。

2 研究《智能控制》課程立體化教學模式

構建智能控制課程立體化式教學模式，主要通過加強智能控制控制課程的內涵和外延建設，具體措施是引入課程的混合式教學模式、實訓課程拓展、中醫藥類嵌入式項目孵化、學科競賽助力等措施。

2.1 建立《智能控制》課程線上線下資源

至今引入線上線下結合的教學模式已經有4屆學生，但在實施的過程中發現還需進一步對課程的線上線下教學目標，教學內容，考核評價體系做更深入、全面的設計和研究，具體內容如下。

（1）“新工科”背景下研究符合醫學信息工程專業培養目標，細化《智能控制》課程線上線下教學目標。研究符合醫學信息工程專業培養目標，細化《智能控制》課程線上線下教學目標，在于準確掌握市場對人才需求中，涉及智能控制技術的要求，筆者通過大量的企業走訪，案例調查，掌握所需的智能控制細節需求。

在線課程不是簡單的“課堂搬家”，而是在空間換時間的過程中，課堂教學需要發生實質的變化，因此更需了解在線課程與課堂教學的差異，在實際的教學過程中不斷調整并細分線上教學目標和課堂教學目標。研究路徑如圖1所示。

圖1 細化《智能控制》課程線上線下教學目標路徑

（2）“新工科”背景下研究以市場需求和產業變革方向為導向，優化《智能控制》線上線下教學內容。因線上教學和線下教學的差異，同一門課程，也不是課程的所有部分都適合線上教學，本項目對課程中一些基本概念、基本原理等基礎性知識部分，建設微課視頻案例，語音課件，練習等課程資源。同時，圍繞立德樹人這個主線不變，立足醫學信息工程專業的培養目標，依托中醫藥大學中豐富的實踐場景和需求，成立嵌入式項目組，編寫符合中醫藥院校特色的教學案例庫，精煉教學內容。以強化培養學生綜合應用和解決實際問題的能力為中心，改革實驗、實踐教學環節，增加綜合性、設計性實驗項目，針對工程生產中各種實際問題確定課程設計內容，讓學生在日后參與智能控制課程相關的實踐或實習中能與企業無縫對接。具體按照查閱文獻→設計總體方案→系統工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系統硬件設計與軟件實現→Matlab仿真及仿真結果分析這一技術路線進行實際智能控制系統的設計、仿真與調試。充分調動學生學習的積極性與主動性，全面系統地培養、鍛煉學生應用智能控制基本理論知識分析和解決工程生產中各種實際問題的能力，為學生參加各種形式的智能競賽、參與教師的科研項目、畢業設計乃至走上工作崗位后分析、處理各種智能控制問題打下堅實的基礎。

（3）“新工科”背景下研究以學生為主體，構建《智能控制》課程過程性的考核評價體系。增加測試挑戰度，讓學生在課余活動中能夠“跳一跳”。同時更注重過程性評價結果。用好在線平臺中的數據統計功能可實時反饋學生的學習情況，圍繞學生的“學”，微調教學設計和內容，促進教學相長，促進學生學習方式變革。定期發布合理的調查問卷，實時了解學生的真實感受。根據課程建設需要，擬從考核內容、參與考核的人員上改革傳統的考核機制，具體的成績構成改革方案如表1所示。值得一提的是，在此方案中，當評定人為學生時，采取自愿和推薦的原則組成學生評定小組，最后會根據學生評委給出的考核成績與最終綜合成績作對比，根據打分偏差對學生評委的鑒賞力進行賦分，并計入個人總成績。若考核形式為規定選題或可選課題時，學生可自行組隊，并將個人成績和小組成績掛鉤，這種考核不僅解決對知識的靜態記憶考核，同時可考核學生實踐能力，且可同時考核學生個人能力和團隊協作能力。

表1 智能控制課程最終成績構成方案

2.2 建設杏林IT眾創空間，打造提升學生工程能力的第二加油站

建設杏林IT眾創空間，該平臺致力于成為新型的醫工交叉領域的創新教育、科研實踐、創新交流和創業孵化空間，側重培養學生的創新技能實戰，讓學生全方位了解和掌握企業級的項目開發技能，并結合企業的智慧醫療技術資源，輔助學生順利完成項目開發等。提升學生的創新思維、實踐能力、交流溝通能力、團隊合作等工程能力和就業能力。

2.3 構建了“醫工融合、軟硬結合、賽訓結合、以賽促學”的模式

學科競賽、實訓是高校培養學生的創新意識、實踐能力、工程能力，提高學生綜合素質以及推動教學改革的有效途徑。針對學科競賽中的競賽項目類型發展不平衡、實訓與學科競賽環節融合不充分等問題進行研究。

（1）賽訓結合、以賽強訓，解決學科競賽中的從眾問題。學科競賽中學生傾向選擇相對容易獲獎的傳統賽事，不利于多方面人才的培養和專業區分度的建設，本團隊鼓勵不同學科競賽教師團隊敢于擔當，勇于突破。同時建立學科競賽和實訓課時互換的制度，鼓勵學生參與不同的競賽。以培養學生能力為目的，鼓勵學生在參加政府部門組織的賽事的同時還參加學會、企業組織的賽事，使單一培養發展到立體化空間培養。

（2）以賽促教、以賽促學，解決實訓與學科競賽環節脫節問題。實訓是集中培養學生實踐能力的關鍵環節，不同的學科競賽往往包含一些趣味性、挑戰性的實踐內容。在專業中增設不同類別的實訓課程，教師可以在實訓教學中吸收學科競賽中的一些新穎的實踐內容、項目案例，讓學生在潛移默化中積累學科競賽所需的知識和技能?？勺尅百悺⒂?、教”有機融合，解決實訓與學科競賽環節脫節問題。

3 總結

通過對課程的教學改革、建設杏林IT眾創空間、學科競賽等措施，學生工程實踐能力得以提升，學科競賽成績斐然。學生積極參加服務外包等學科競賽，2019年至今，學生參加各類學科競賽，成績優異，獲國家級一等獎5項，三等獎25項以上，獲省級各項競賽獎項84項等。學生創新能力有提升，成績有突破。獲批大學生研究性學習和創新性實驗計劃等項目的人數逐年增加，截至目前醫學信息工程專業學生獲得國家級創新訓練項目2項、省級大學生創新訓練項目5項，獲批專利4項、軟著12項等。一部分學生已任職大疆、百度等國內的知名企業。