史敬灼

河南科技大學(xué) 河南洛陽 471023

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實例化課堂理論教學(xué)方法的探索與實踐

史敬灼

河南科技大學(xué) 河南洛陽 471023

摘 要：高校課堂教學(xué)過程對培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力具有重要作用。為了使課堂教學(xué)能夠更好地服務(wù)于實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，可以改變授課內(nèi)容與授課過程，將合適的實際應(yīng)用例子引入課堂，通過實例傳授知識，應(yīng)用知識解決實際問題的方法和技巧。

關(guān)鍵詞：實踐能力；創(chuàng)新能力；教學(xué)方法

學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是高校教學(xué)的重要目的之一。作為教學(xué)過程的一個重要環(huán)節(jié)，課堂教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力方面有著重要作用。但目前的課程教學(xué)，多以枯燥的理論知識講授為主，不易被學(xué)生理解，學(xué)生更不知道該如何運用知識在實踐中解決問題，直接影響了學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效果。

針對課堂教學(xué)中存在的問題，本文以電機智能控制課程中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分的課堂教學(xué)內(nèi)容組織為例，說明改革課堂教學(xué)以促進學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的具體辦法。

1 課程教學(xué)內(nèi)容組織

電機智能控制是電力電子與電力傳動專業(yè)碩士研究生的一門專業(yè)課，主要講授以電機為控制對象的智能控制理論及其應(yīng)用，理論授課40學(xué)時。作為人工智能的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是電機智能控制課程講授的重要內(nèi)容。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)初步形成體系，知識量大，需要根據(jù)教學(xué)目的選擇講授內(nèi)容。

授課過程中，在講述基本的理論知識的基礎(chǔ)上，以實際例子為主，通過實際例子講理論知識，講授如何應(yīng)用知識解決實際中存在的問題。這樣，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能夠使學(xué)生學(xué)到實際運用知識的能力。

1.1 選擇基礎(chǔ)知識講授內(nèi)容

針對電機智能控制課程而言，基礎(chǔ)知識的選擇應(yīng)與課程的教學(xué)目的相聯(lián)系，應(yīng)與電機控制應(yīng)用相關(guān)，選擇常用的技術(shù)方法和相關(guān)知識點。據(jù)此選定電機智能控制課程中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分的基礎(chǔ)知識講授內(nèi)容見表1。

表1（續(xù)）

1.2 選擇實際應(yīng)用例子

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分講授的實際應(yīng)用例子見表2。表2所列例子，從較為簡單且學(xué)生相對熟悉的PWM入手，然后給出與電機本體相聯(lián)系的較為復(fù)雜的開環(huán)參數(shù)估計、閉環(huán)控制、閉環(huán)估計等問題，同樣是考慮學(xué)生接受知識的漸進性。

表2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分講授的實際應(yīng)用例子

其中，第四、五個例子，都是參數(shù)的開環(huán)估計，直接用來表述ANN的非線性映射能力和設(shè)計過程。同時，第五個例子與模糊邏輯部分的第六個例子屬于同一方向的應(yīng)用，功能相近，用來比較ANN與模糊邏輯在處理同一問題時的異同，與基礎(chǔ)知識部分所講的“細致分析待解決問題，判斷采用什么技術(shù)來解決是最合適的”相呼應(yīng)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分的第六個例子，與基礎(chǔ)知識部分所講的逆模型直接對應(yīng)，用來細致闡述ANN逆?？刂七@一傳統(tǒng)方法的設(shè)計與實現(xiàn)過程。第七個例子比較特殊，不屬于ANN的主要應(yīng)用，此例利用在線學(xué)習(xí)的遞歸網(wǎng)絡(luò)權(quán)重值來直接獲得轉(zhuǎn)速信息，現(xiàn)有文獻中僅此一例，但思路新穎有效，有引申應(yīng)用的前景，故而舉出，開拓學(xué)生思路，引導(dǎo)創(chuàng)新思維。第八個例子同樣采用動態(tài)的遞歸網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了一個自適應(yīng)的閉環(huán)觀測器，這是動態(tài)ANN的典型應(yīng)用。最后一個例子將模糊與ANN融為一體，取長補短，是當(dāng)前應(yīng)用的一個有前景的方向。

2 課程講授過程

2.1 基礎(chǔ)知識講授過程

基礎(chǔ)知識講授過程中，也應(yīng)穿插講述簡單的例子，在增加趣味性的同時可使知識更易于理解。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）部分，講授一些基本概念和知識點之后，舉的第一個簡單例子是設(shè)計一個ANN擬合函數(shù)Y=AsinX。通過這個例子，學(xué)生進一步認識到了ANN的結(jié)構(gòu)，了解并掌握隱含層神經(jīng)元、激勵函數(shù)、權(quán)重對ANN輸入輸出關(guān)系的影響，知道了ANN到底是什么可以用來做什么。另外，這個例子還起到兩個作用。一是用這個簡單的函數(shù)擬合問題，引出ANN具有任意非線性輸入輸出映射能力，從而引申出ANN可能的廣闊應(yīng)用方向。二是對于同樣一個已知角度求正弦函數(shù)值的問題，將ANN實現(xiàn)與學(xué)生在中學(xué)就習(xí)以為常的查三角函數(shù)表方法（即查表法）作對比，初步引出ANN內(nèi)含的非線性插值和泛化能力，說明ANN的優(yōu)點。隨后，在后一個例子中，通過復(fù)雜一點的掃描字符圖像識別問題，進一步說明ANN的非線性映射擬合能力、泛化和容錯能力，并講授ANN訓(xùn)練過程與算法。

圖1 電機控制實驗設(shè)備

圖2 授課用電機伺服控制單元

對應(yīng)于表1所示基礎(chǔ)知識，講授過程中舉例內(nèi)容列出見表3。

表3 基礎(chǔ)知識講授過程舉例內(nèi)容

2.2 實際應(yīng)用例子講授過程

實際例子的講授，先要介紹系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)，講該系統(tǒng)存在的問題、為何選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決這個問題、如何應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決這個問題。其中，如何應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是講授的重點，包含人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計過程，使學(xué)生通過這個實例來學(xué)習(xí)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論和應(yīng)用的具體方法。

實踐表明，上述授課方式得到學(xué)生的普遍認可，明顯改善了授課效果。學(xué)生在問卷調(diào)查中指出，作為一門理論聯(lián)系實際的課程，在講授過程中引入大量實例，將抽象的理論知識融于具體應(yīng)用場合中，融于解決實際問題的具體方法、具體過程中，易于理解，易于接受，易于掌握。同時，學(xué)生在跟隨教師的講授、不斷思考如何解決一個個實際問題的過程中，也逐步鍛煉了創(chuàng)新意識與能力。

3 結(jié)束語

本文討論了如何通過選擇授課內(nèi)容、安排授課過程來更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。幾屆學(xué)生的實際授課過程表明，在課堂上，有針對性地講授合適的實際應(yīng)用例子，可以使更好地理解知識并掌握應(yīng)用知識解決實際問題的方法和技巧，也可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻

［1］曹莉凌，楊琛，劉雨青，吳燕翔.課程群建設(shè)中電類專業(yè)實驗內(nèi)容融合的研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2015（15）:97-99

［2］肖金鳳，盛義發(fā)，徐祖華.創(chuàng)建多維創(chuàng)新實踐平臺 培養(yǎng)卓越電氣工程師［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2015（15）:48-51.

［3］楊學(xué)鋒，曹樹坤，陳乃建，王汝星，呂杰.基于CDIO的機械工程類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2015（15）:77-79.

［4］李琳，馬傳利，王秀霞，董風(fēng)英.問題式教學(xué)模式在普通化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2015（15）:100-101.

Exploration and Practice in Experience Teaching Method

Shi Jingzhuo
Henan University of Science and Technology， Luoyang， 471023， China

Abstract:In the teaching process of university， the classroom teaching has an important effect on the training of practice and innovation ability. To ft the classroom teaching for the training of practice and innovation ability， the content and process of the classroom teaching should be changed. Appropriate examples of the knowledge's use can be introduced to the lecture. The technical skills can be initiated using these examples.

Keywords:practice ability； innovation ability； teaching method

收稿日期：2015-11-21

作者簡介：史敬灼，博士，教授，院長。

基金項目：河南省高等教育教學(xué)改革項目（編號：2014SJGLX200）；河南科技大學(xué)重大教育教學(xué)改革項目（編號：2014ZD-012）；河南科技大學(xué)研究生教學(xué)改革項目（編號：2014YJG-006）。