以模糊理论控制课程为例浅谈多媒体教学问题

摘 要：模糊控制理论课是本科生一门新开课程，授课内容和形式还处于摸索阶段；针对研究性教学理念、整体规划、评价体系及大纲政策等实践层面的探索，存在着许多不尽如人意的地方。根据几年授课心得，对研究性教学授课模式做了认真思考，以推进今后课程教学效果。

关键词：模糊控制 多媒体

中圖分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

传统教学模式是教师站在讲台上，通过板书和自身的语言、表情、形体、手势以及目光交流向学生传授课程，即所谓的粉笔加黑板的经典教学方法。近几年，随着多媒体技术的应用，给传统教学模式带来了巨大的活力。多媒体主要是通过计算机编制软件或课件，通过投影仪等投至屏幕上代替板书，不仅如此，还可添加音乐或背景声音等，将知识更加生动地展示给学生。这种模式不仅可以激发学生的学习兴趣，而且可以带动学生视觉和听觉活力，从而更好地理解知识内容，也丰富了学生的创造力和想象力，这是传统的教学模式所不具备的。

《模糊控制理论》对于我校的本科生是一门新兴课程，因为Zadeh先生确立模糊控制理论至今也仅有40多年的时间。它的知识层面高，应该有良好的数学基础，尤其是对集合理论的理解。因此，这门课程应该在掌握了基本控制理论的相关课程，以及良好的数学基础上来学习。它即需要掌握良好集合理论知识，又要理解基本控制理论知识，才能在学习模糊数学的基础上掌握如何应用模糊理论来设计模糊控制系统。可见传统的授课方式在讲授模糊控制课时会遇到很大的困难，光依靠口授和板书很难把授课内容按计划学时完成。因此，应用多媒体课件授课是模糊控制课程必不可少的一项教学改革，它简化了板书的内容，激发学生的学习积极性。不过，多媒体教学与传统授课模式在授课过程中的参与的比例不当，也会带来一些负面因素，譬如青年教师过分依赖多媒体课件、学生的实践机会相对减少以及师生交流减少等等。文章基于《模糊控制理论》几年的授课过程，阐述一下应用多媒体授课的体会。

1 模糊控制理论课程多媒体授课的优点

1.1多媒体课件是模糊控制理论授课过程不可或缺的部分

模糊控制理论课程以模糊数学为基础，首先讲授了集合论、模糊集合、集合运算、隶属函数的概念、计算等基本数学知识，接着就把模糊集合论应用到控制系统设计过程中。整个课程内容涉及到的知识面很大，函数曲线图、模糊论域、区间图、控制系统框图以及规则表等等更是非常之多，所以仅仅依靠板书是无法保质保量完成授课任务的。引用多媒体，可以把很多所需要的图、表以及控制框图等用程序绘制出来， 这样既可以给学生看到规范的图表，又可以给学生充足的时间进行讲解。更为重要的是，模糊控制理论课会给学生讲授很多案例，通过案例分析如何设计模糊控制器，以及其控制效果的特性，所以我们会给学生设计很多控制系统程序并将运行结果给学生进行演示。这些都极大丰富了课程内容也开阔了学生的思维，使他们能更清晰地理解学习的内容。因此，多媒体课件的引入已是我们讲授模糊控制课必备内容。

1.2多媒体教学可以给与学生更多的信息量

模糊控制理论的提出主要是工业自动控制理论发展的需要，更是科学技术和生产力提高的需求。模糊数学的产生更是在经典数学的基础上，根据生物学、心理学及社会科学等学科的特点所决定的客观规律上发展起来的数学，能够应用到更为广泛地学科领域中。因此，课程内容将为学生展示了更为丰富的学科知识、应用领域以及具体案例。因此，模糊控制是一门信息量非常大课程，完全依靠传统教学方式无法把课程的内容及精髓传授给学生。引入多媒体正是这样的条件下采取的最为必要的教学手段。

2 模糊控制理论课程多媒体授课心得

虽然多媒体教学有着诸多优点，但是如果处理不好应用方法，势必会带来一些不利因素。例如多媒体教学方法不当会减少了师生交流；多媒体教学速度易过快，影响学生的理解和接受能力；多媒体教学在一定程度上减少了示教和实习机会等等。鉴于此，通过实践提出如下的授课心得：

2.1教师需要不断充电，提高运用多媒体教学的能力

教学管理部分需给广大教师提供良好的教学环境，教师也需要不断给自己充电，积极参加现代化教学培训，能够系统了解和掌握多媒体教学的理论和既能。需要掌握的内容包括现代教学思想及教学理论；多媒体教学设备的应用；教学设计的结构和设计原则；课件的制作；正确处理人、机和软件的关系；多媒体上课时的注意事项等。现在，高校都会定期或不定期组织有关研讨会，针对多媒体教学中遇到的问题进行交流。还会经常请一些校外人员来与大家分享经验，不断促进多媒体教学水平的提高。

2.2 多媒体与传统教学方法的和谐统一

多媒体授课无论采用的教学手段多么先进，形式多么新颖，优点多么突出，都无法取代教师和学生之间的交流，包括面对面的语言交流、目光交流。例如，我们讲授模糊数学中的经典集合论知识，以及过渡到模糊集合知识是模糊控制课的基础内容，也是重点内容。对于两类集合的表示方法以及模糊逻辑函数的基本运算，如果依靠多媒体课件传授，教师可以会减少很多板书内容，针对屏幕呈现的公式内容只是口头讲解一下即可，不需要板书，播放的速度也较快，这就形成了学生要听老师讲解就不能做笔记，要做笔记就不能很好地听课的状况。学生如果不做笔记就会减少他们对所授知识的感性接触，失去必要的笔记思维训练过程。但是对于这类基础知识是无法光凭语言授课让学生理解并记忆的，而针对这部分内容运用板书讲解、推导再加上语言手势、肢体语言甚至表情的交互传递等都会真正发挥极大作用。教授数学知识内容，教师应该始终占据课堂的主导地位。通过传统教学模式与现代多媒体辅助的有机结合穿插，既有利于调节学生记笔记的情绪，同时也可以随时调整学生的视觉角度，防止长时间注视屏幕而产生的眼睛疲劳和思维僵化、走神。利用语言授课、板书推导方式来调整教学的节奏、课堂气氛和学生情绪，从而更好地激发学生学习的热情，提高教学效果。

2.3 多媒体教学与实验的授课结合

多媒体教学的突出优点就是能够进行模拟。在模糊控制理论的数学内容部分，有很多隶属函數曲线、模糊论域及模糊集合等数学图形，都可以在计算机软件中应用数据比较精确地模拟出来。这样要比教师在黑板上手绘图形曲线要规范很多，而且节省时间防止学生溜号走神。模拟实验对于丰富课堂教学方式来说，不乏为一种好形式，但应该符合以创新教育为主的素质教育，忽略实验演示无异于抹杀了学生的动手能力、科学实验能力和学生的创新能力，最终将会导致学生潜能开发不充分，这就违背了高校教育的宗旨。应用多媒体文字、声音、图像、表格、动态试验可以唤起对旧知识的回忆，使学生的知识结构化和系统化。另外，应用多媒体可模拟一些限于条件而不能进行的实验，如应用模糊控制的电加热炉控制系统、蒸汽发动机的模糊控制系统、参数寻优模糊控制器在调速系统中的应用以及伺服电机自学习模糊控制系统的设计等。可以通过专业软件，如MATLAB等来实现对控制系统的各个环节的程序设定，可以让学生抓住观察被控对象的主要特征和系统变化过程，明确观察控制系统结构框架和运行结果，而且针对控制器设置不同还可以观察到应用模糊控制器与应用传统PID控制器、PI控制器和P控制所产生的不同控制效果。从而，有助于学生更加理解模糊器的设计内容和控制优点。因此，可以看出这部分授课内容，多媒体介入成了必要条件。但是，不管是前面所说的隶属函数、模糊集合等数学表达式，还是程序中的各个环节的传递函数都有推导计算过程。这正是学生需要掌握的基本技能，如果这部分内容也靠课件观摩，那学生不会真正的理解其逻辑性和推导过程。毕竟，求解传递函数在考试中是需要掌握的基本技能。

3 结论

鉴于上面的分析，传统教学模式有其传统的特长，多媒体教学以其现代化的优势接入，并不能取代传统的精华。面对新事物、新思路，我们要取其精华、去其糟粕，否则会把高校的教学引向另一个极端。多媒体教学作为一种现代化的教学手段，载入模糊控制理论课程中，并且随着教改的深入和规模化，已经成为一种趋势。广大教师在重视的同时，还应采取科学的态度正确对待，并通过大量的实践去探索、去验证，并不断加以改善，使其与传统教学模式相辅相成、和谐统一，这样才能在教学中收到良好的效果。

参考文献

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[4] 张先伟. 高校青年教师的多媒体教学[J]. 科技信息，2007（36）：771

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