基于云資源平臺的智能控制類課程教改研究*

榮喃喃 朱新軍 王紅一 李云鵬

天津工業(yè)大學(xué) 天津 300380

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）概念提出至今已有60多年的歷史，隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的逐步實施，其對國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要性不言而喻。人工智能是世界新一輪科技革命的重要驅(qū)動力量，加快人工智能科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是關(guān)乎國家在新一輪科技變革中搶占先機(jī)的關(guān)鍵問題，而人工智能專業(yè)領(lǐng)域人才的培養(yǎng)又是重要基石[1-2]。伴隨《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的發(fā)布，積極推動人工智能專業(yè)教育創(chuàng)新，彌補(bǔ)人工智能領(lǐng)域人才缺口成為高等專業(yè)教育改革的趨勢。隨著“新工科”建設(shè)的火熱進(jìn)行，智能控制類課程成為人工智能專業(yè)課程設(shè)置中的核心課程群[3-4]。作為多學(xué)科融合的智能控制類課程，其快速發(fā)展標(biāo)志著人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等學(xué)科的快速發(fā)展，在當(dāng)前大環(huán)境下進(jìn)行課程教育改革勢在必行[5-6]。

1 優(yōu)質(zhì)資源共建共享的云資源教育平臺

隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等科技手段的發(fā)展，優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源的共建共享逐漸成為教育領(lǐng)域不可或缺的一種學(xué)習(xí)教育方式。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010—2020年）》中提出了優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)和共享等行動計劃，云資源教育平臺的建設(shè)和運(yùn)營是支撐行動計劃實施落地的有力手段和重要保障。如圖1所示，云資源平臺能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)技術(shù)和教育教學(xué)的深度融合，提高教育公平性和教育質(zhì)量，全面推進(jìn)教育信息化可持續(xù)發(fā)展。

圖1 云資源教育平臺

云資源教育平臺的主要特點(diǎn)是資源共建共享公平化、教育教學(xué)平等無差異化、平臺建設(shè)管理一體化、教育資源定制學(xué)習(xí)個性化等。教師不僅可以獲得大批量的網(wǎng)絡(luò)和媒體等優(yōu)秀精品電子教學(xué)資源，還可以遠(yuǎn)程和教育專家探討教學(xué)問題、交流教學(xué)經(jīng)驗。云資源教育平臺融匯各類優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源，通過網(wǎng)絡(luò)共享的方式促進(jìn)教育發(fā)達(dá)地區(qū)和教育落后地區(qū)的無差異化教育。此外，云資源教育平臺由教育部門和第三方管理單位共同運(yùn)營，通過托管或者自建的方式打造學(xué)習(xí)資源和應(yīng)用單元目錄，包括數(shù)字校園、學(xué)習(xí)社區(qū)、專業(yè)教育、實踐課程等各類資源門類。基于先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云資源教育平臺為教師提供了更為科學(xué)的教學(xué)模式，通過海量的數(shù)字資源和教育社區(qū)的交流，教師可提取本專業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源，采用更加協(xié)作互動的教學(xué)環(huán)境，進(jìn)而在混合型的教學(xué)方式中讓學(xué)生全方位地實現(xiàn)立體化學(xué)習(xí)，促進(jìn)教育公平化和均衡化。基于云資源教育平臺，教師可在線上進(jìn)行云備課、云教學(xué)、云管理、云測評、云教研、云互動等操作。

2 智能控制類課程教學(xué)中存在的問題

得益于人工智能專業(yè)的廣泛開設(shè)，智能控制類課程作為多學(xué)科交叉的核心課程，成為發(fā)展迅速的新興課程群，主要包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、生物控制論、模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)控制技術(shù)。相較于經(jīng)典控制理論課程群，智能控制類課程理論還需要不斷成熟和完善，但其所取得的研究成果顯示了課程蓬勃的發(fā)展趨勢。

2.1 教材陳舊單一

智能控制類課程教育的教材往往存在陳舊單一的問題。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能控制技術(shù)與應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展和更新，所以相關(guān)教材的更新速度必須與時俱進(jìn)。然而，學(xué)校和出版商在更新教科書時往往不能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。教材內(nèi)容陳舊過時，使得學(xué)生無法了解和學(xué)習(xí)該領(lǐng)域最前沿的技術(shù)。此外，教材往往會出現(xiàn)冗余、重點(diǎn)不明確等情況，使課程受到局限，缺乏靈活性，按照傳統(tǒng)教材授課時，往往缺乏對課程知識的延伸，學(xué)生在被動學(xué)習(xí)中逐漸喪失學(xué)習(xí)積極性，不再主動投入精力對相關(guān)知識進(jìn)行研究分析。

2.2 缺乏理論結(jié)合實踐的環(huán)節(jié)

智能控制課程往往只注重對理論知識、理論模型和算法的講授，對實踐環(huán)節(jié)的重視程度不夠，忽視了與現(xiàn)實問題的聯(lián)系，智能控制課程需要通過實際案例引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，然而，現(xiàn)有的教育體系往往缺乏相關(guān)的案例和實踐經(jīng)驗，學(xué)生在掌握實際應(yīng)用技能時，往往存在銜接上的漏洞，這使得學(xué)生難以將所學(xué)的理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，難以理解控制理論在實際應(yīng)用中的作用和價值。

2.3 缺乏跨學(xué)科的融合

智能控制課程需要多個學(xué)科領(lǐng)域的知識，如電子學(xué)、計算機(jī)和機(jī)械學(xué)等。然而，現(xiàn)有的教育體系往往不能有效地整合這些領(lǐng)域的知識，而跨學(xué)科的整合可以使學(xué)生更好地理解智能控制的概念和應(yīng)用，從而更好地應(yīng)對復(fù)雜的現(xiàn)實世界問題。缺乏跨學(xué)科整合的主要原因是教育系統(tǒng)的隔離。在許多大學(xué)里，來自不同學(xué)科的教師通常孤立地開設(shè)自己的課程，而不與其他學(xué)科的教師合作。這種缺乏整體性的教育方法使得學(xué)生很難將不同學(xué)科的知識和技能整合到一個綜合的課程中。此外，智能控制課程教育中缺乏跨學(xué)科的整合也可能導(dǎo)致學(xué)生視野狹窄。如果只學(xué)習(xí)單一學(xué)科，學(xué)生可能無法理解智能控制與其他學(xué)科的關(guān)系，這可能會限制他們的思維方式和解決問題的能力。

3 基于云資源平臺的智能控制類課程的改革策略

在傳統(tǒng)的智能控制類課程教學(xué)中，大多數(shù)學(xué)校都是采用課堂講解和實驗操作相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，但是這種方式存在著上述諸多問題。為了解決這些問題，可以利用云資源平臺進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整。基于云資源平臺深入探討智能控制類課程的改革策略。

3.1 整合海量云端資源，調(diào)整課程內(nèi)容

首先，可以錄制課堂授課內(nèi)容，并上傳到云資源平臺進(jìn)行存儲和共享。這樣一來，學(xué)生可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)觀看課堂授課視頻，提高學(xué)習(xí)效率。其次，在云資源平臺上的智能控制類課程中，應(yīng)增加與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)的新技術(shù)內(nèi)容，讓學(xué)生了解和掌握這些新技術(shù)的基本知識和應(yīng)用場景。由于云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的快速發(fā)展，教材需要及時更新，與時俱進(jìn)。教材內(nèi)容應(yīng)注重實用性和應(yīng)用性，幫助學(xué)生理解和掌握實際應(yīng)用中的技術(shù)和方法。總之，海量云教育資源的整合可以為智能控制課程改革提供重要的支持和幫助，提高教學(xué)效率，促進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新，提高教學(xué)質(zhì)量，從而更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

3.2 加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計

首先，課程設(shè)置實踐環(huán)節(jié)，在實踐環(huán)節(jié)中引入云資源平臺，讓學(xué)生在云平臺上完成實踐任務(wù)。實踐環(huán)節(jié)應(yīng)具有一定的實踐意義和應(yīng)用價值，并與本課程的理論知識緊密結(jié)合。然后，引入項目式學(xué)習(xí)，通過組織項目式學(xué)習(xí)，將課程中所學(xué)的理論知識與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，使學(xué)生通過項目實踐掌握相關(guān)技能。同時，項目式學(xué)習(xí)還可以提高學(xué)生的團(tuán)隊合作和解決問題的能力。值得一提的是，在實踐環(huán)節(jié)中，要為學(xué)生制定具體的實踐任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)實踐任務(wù)的要求，在云平臺上完成相關(guān)操作，從而鍛煉學(xué)生的實踐能力。其次，建立實踐指導(dǎo)機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生完成實踐任務(wù)，同時提供必要的技術(shù)支持和指導(dǎo)。最后，將虛擬仿真環(huán)境與云平臺結(jié)合，為學(xué)生提供一個安全、可靠的實驗環(huán)境。學(xué)生可以在虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行實驗和調(diào)試，以此來加深對課程理論知識的理解和掌握。

3.3 推進(jìn)跨學(xué)科的融合

首先，需要采用跨學(xué)科的教學(xué)方法，加強(qiáng)跨學(xué)科實踐。將不同領(lǐng)域的知識和技能融入課程，鼓勵學(xué)生積極參與跨學(xué)科的合作項目，促進(jìn)不同學(xué)科領(lǐng)域的融合。其次，開展跨學(xué)科的課程設(shè)計和研究。對于云資源平臺的智能控制課程，可以邀請不同學(xué)科領(lǐng)域的專家共同進(jìn)行課程設(shè)計和研究，確保課程內(nèi)容和教學(xué)方法符合跨學(xué)科要求。再次，建立跨學(xué)科的課程管理機(jī)構(gòu)，協(xié)調(diào)不同學(xué)科領(lǐng)域的教師，整合各種資源，推動跨學(xué)科課程的開發(fā)和實施。然后建立交流平臺。通過建立跨學(xué)科教師交流平臺和學(xué)生社區(qū)，促進(jìn)不同學(xué)科領(lǐng)域教師和學(xué)生的交流和互動，推動跨學(xué)科融合。最后，提供跨學(xué)科培訓(xùn)和支持。為教師提供相關(guān)的跨學(xué)科教育培訓(xùn)和支持，幫助他們更好地應(yīng)對跨學(xué)科教學(xué)和實踐的挑戰(zhàn)。同時，也要為學(xué)生提供跨學(xué)科研究和實踐的機(jī)會，提高他們的跨學(xué)科能力。

3.4 教學(xué)方式和課程評估方式的改變

3.4.1 教學(xué)方式的改變

在傳統(tǒng)的智能控制類課程教學(xué)中，教師以講授為主，學(xué)生以聽講為主。但在云資源平臺的支持下，該課程的教學(xué)方式發(fā)生了很大的變化。首先，教師可以利用云資源平臺提供的在線答疑功能，及時回答學(xué)生的問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。其次，學(xué)生可以通過云資源平臺提供的在線討論功能與教師和其他學(xué)生進(jìn)行交流和討論，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

3.4.2 課程評估方式的改變

在傳統(tǒng)的智能控制類課程教學(xué)中，課程考核主要是采用考試和實驗報告的方式。但是，在云資源平臺的支持下，課程考核方式也有了很大的改變。首先，教師可以通過云資源平臺提供的在線測試功能，為學(xué)生提供更加靈活多樣的考試方式。其次，學(xué)生可以通過云資源平臺提供的在線作業(yè)功能及時提交作業(yè)，并獲得教師的反饋和評價。總之，基于云資源平臺的智能控制課程教學(xué)改革研究可以使課程教學(xué)內(nèi)容更加豐富多樣，課程教學(xué)方式更加靈活，課程考核方式更加科學(xué)客觀。這對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

4 結(jié)束語

本教學(xué)改革研究旨在探索基于云資源平臺的智能控制課程的教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和應(yīng)用能力。通過教師的創(chuàng)新教學(xué)和學(xué)生的積極參與，教改取得了一定成效。首先，通過引入云資源平臺，學(xué)生可以在更便捷的環(huán)境中獲取課程資源，可以自主選擇學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)的靈活性和自主性。同時，云資源平臺可以支持更多樣化的教學(xué)模式，如在線交流、實驗?zāi)M等，優(yōu)化了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。其次，本次教學(xué)改革注重提高學(xué)生的應(yīng)用能力。通過實驗教學(xué)和案例教學(xué)，學(xué)生可以更深入地理解課程內(nèi)容，并能將所學(xué)知識應(yīng)用于實際問題，提高了課程的實用性。最后，教師在教學(xué)過程中發(fā)揮了重要作用。通過不斷探索和創(chuàng)新，教師可以設(shè)計出更貼近學(xué)生需求的教學(xué)模式，針對學(xué)生的不同情況進(jìn)行個性化教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)效果。總之，基于云資源平臺的智能控制課程的教學(xué)改革提供了一種新的教學(xué)模式。通過不斷創(chuàng)新和實踐，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和應(yīng)用能力，促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展和教學(xué)水平。希望今后能夠繼續(xù)深化教學(xué)改革，為培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才作出更大貢獻(xiàn)。