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冗余控制實驗教學中的終身學習能力培養(yǎng)

2012-04-29 13:51王以忠呂端良
科教導刊 2012年9期
關鍵詞:終身學習實驗教學

王以忠 呂端良

摘 要 本文探討了冗余控制實驗教學中終身學習能力的培養(yǎng)問題。倡導轉變大學教育階段一次性解決所有問題的傳統(tǒng)“職業(yè)教育”觀念,以終身學習能力的培養(yǎng)取而代之。就問題的發(fā)現與界定、解決問題的設計過程、仿真實驗與修正以及實現問題進行了深入地探討與研究,針對大學生的終身學習能力的培養(yǎng)提出了相應的改進措施和適宜的教學方法。

關鍵詞 終身學習 冗余控制 實驗教學

中圖分類號:G424文獻標識碼:A

Lifelong Learning Capacity Training in Redundant

Control Experiment Teaching

WANG Yizhong, LV Duanliang

(Shandong University of Science and Technology, Taian, Shandong 271021)

Abstract This article discusses the problem of redundant control of experimental teaching in the lifelong learning ability. Advocating change University education stages one to solve all the problems of the traditional "vocational education" concept, to lifelong learning ability in its place. Problem discovery and definition, design processes, simulation and correction of problem-solving and implementation issues for in-depth discussion and research,proposed improvements and appropriate teaching methods for college students for lifelong learning ability.

Key words lifelong learning; redundant control; experimental teaching

當今世界科學技術突飛猛進,知識經濟已見端倪,國力競爭日趨激烈。人類社會已經進入了知識大爆炸和高速信息時代,一個人幾乎不可能在大學階段學完和被培養(yǎng)出其終身夠用的知識、技能和各種專業(yè)素養(yǎng),大學畢業(yè)生走向工作崗位后需要不斷地學習新的知識,發(fā)展所需要的實用技能,以適應社會并以具有開創(chuàng)性的工作服務于社會。因此,必須轉變那種一次性解決所有問題的傳統(tǒng)“職業(yè)教育”觀念,使大學教育成為以培養(yǎng)學習能力、思考能力以及操作能力為主的終身教育。冗余控制實驗教學在培養(yǎng)學生的設計與操作能力等等終身學習能力過程中扮演著不可或缺的重要角色。

江澤民同志指出:“當今世界綜合國力競爭的核心,是知識創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和高新技術產業(yè)化?!蔽覀円s超世界科技的先進水平,很關鍵的一個問題就是要把世界領先水平的新思想、新理論、新方法和新技術迅速地轉化為生產力。這就要求我們的高等教育要徹底轉變那種僅著眼于教師單項灌輸知識為主的傳統(tǒng)教育觀念和教育模式,通過必要的知識的傳授,培養(yǎng)其終身學習和把知識轉化為現實生產力的能力。冗余控制實驗教學要把培養(yǎng)學生的設計與操作能力擺在重要的位置上。教學過程中注意引導學生形成科學可行的研究問題解決問題的思路,具體的過程應該是:一、發(fā)現并界定問題;二、設計階段;三、仿真實驗與修正階段;四、模擬轉化為現實生產力階段,也就是實現階段。

1 發(fā)現并界定問題

科學技術的進步往往是與新問題的發(fā)現相伴而生的,發(fā)現問題往往比解決問題更重要,因為解決問題經常僅僅是一個數學邏輯問題或是實驗技能問題。而發(fā)現新的問題往往需要打破舊有模式、突破慣性思維而開創(chuàng)性的從新的角度重新審視事物,這需要豐富的想象力和非凡的創(chuàng)新能力,這恰恰是我國教育的薄弱環(huán)節(jié)。新問題的發(fā)現不能閉門造車憑空想象,而應緊密聯(lián)系實踐。在實驗教學或實習中教師要注意引導學生去關注研究對象的適用范圍、所需的各種條件以及其工作機理,再結合其欲達到的目標和產生的結果去考察研究適用范圍的突破、條件的改變或是否能從其它角度來達到目標,這個過程中要注意打破舊有模式,走出自己的領域,嘗試各種各樣的新組合。

眾所周知,在信號處理領域傅立葉變換扮演著十分重要的角色,甚至可以說信號分析本質上就是傅氏分析。但任何事物都有其不足與局限,傅氏變換也不例外。人們通過提高它的刻畫能力提出了諸如小波變換等一些變換;通過擴大其適用范圍,引出了控制領域重要的工具:拉普拉斯變換。由此可見,關注事物的適用范圍及其不足,就容易有所突破。另外,要發(fā)現新問題,還應注意從那些能改變你的思路的問題開始,必須獨辟新徑,尋求新的突破、發(fā)現新的聯(lián)系,打破舊的模式。要善于接受新事物,跳出自己的領域,一般說來專業(yè)技術問題的解決需要專門領域的知識、技能和策略,專門的知識經驗對于解決問題至關重要,但長期的專門訓練也容易使人形成思維定勢和功能固著。研究表明,在問題情境不變的情況下,定勢能使人們應用已掌握的方法迅速地解決問題,但在問題情境發(fā)生變化的情況下,定勢往往就會妨礙人們采用新的開創(chuàng)性的方法解決問題。功能固著使人習慣于從事物的常規(guī)功能角度來考慮問題,它常會妨礙人們去發(fā)現事物的新功能,容易造成創(chuàng)造性的枯萎。不要讓自己所受教育形成的慣性思維與功能固著束縛住自己,結合其它領域的知識與思維方法去探索新事物,發(fā)現新問題。

新的思想往往是原有要素的新組合,有人曾經說過“一個想法是舊成分的新組合,沒有新的成分,只有新的組合?!迸f成分的新組合所產生的創(chuàng)新其威力可能是十分巨大的,令人遺憾的是我們傳統(tǒng)的教學模式嚴重地忽略了這種思想方法的傳授,我們在實驗教學中要有意識的去引導學生嘗試對舊成分的新組合。

傳統(tǒng)的教材是按照科學的邏輯的體系編寫的,教師自然按照這一體系進行教學,考試大多都是建立在一個問題只有一個正確答案的原則上,尋求那唯一正確的答案的思維模式被牢固地植入學生的腦海中,當然有些問題的答案是唯一的,比如一些數學問題便是這樣,那是因為問題的條件被嚴格的界定了。但現實世界中的大多數問題并非如此。如果你認為問題只有一個正確答案,那么當你找到它時,你就會停止進一步的探尋,容易使學生孤立而不是用聯(lián)系的觀點去看問題,這將嚴重的禁錮了學生的思想、抑制其創(chuàng)新思維和發(fā)散思維,長此以往,學生就學會了簡單地接受而磨去了發(fā)現的興趣。我們在教學中應強調打破邏輯的體系,重視新組合的發(fā)現教學,注意研究各個板塊之間的聯(lián)系,比如在冗余控制實驗教學中,我們可以把確定性系統(tǒng)的已有成果與隨機系統(tǒng)結合;把脈沖控制與連續(xù)狀態(tài)反饋冗余控制相結合等等,這樣就可能取得許多意想不到的優(yōu)秀成果。因此重視舊成分的新組合教學對于激發(fā)學生的發(fā)現問題能力是十分有益的。

2 設計階段

發(fā)現了問題,有了目標,就要解決問題,達到既定目標,接下來就是設計階段。首先要分析了解事物,采集數據,然后再結合既定目標制定切實可行的方案。

分析了解事物的過程中要注意引導學生學會運用整體分析法與整體動力學的觀點去處理問題。當我們認識事物時不是簡單地將整體分割為一個個孤立的實體,而應該把局部看作不與整體分離依附于整體的有機組成部分,把局部做為整個有機體的一種表現形式與存在形式來研究,試圖在它與有機體以及有機體的其它表現與存在形式之間豐富多彩的相互關系上來進行理解和把握事物。同時提倡非干預的仔細觀察,這種認識中的承受態(tài)度在以往的教學中還沒有作為一種科學的技術看待,沒有受到足夠的重視,而這樣一種道家所倡導的承受態(tài)度在許多知識領域是非常重要的。我們要能動地改造世界,首先要建立與自然之間的和諧關系,把我們自己看作客觀世界的一部分,使我們與研究對象成為和諧的一體。應該以不干擾、不插手、延緩行動和承受的態(tài)度,以非干預的仔細觀察去認知,這種承受策略幾乎在所有領域都是很有效用的。

有許多人認為科學的本質在于它的研究對象、各種軟硬件和方法,而不是它的疑難、問題、功能或者目的,這就要求我們在教學中要注意科學與科學方法兩者之間的區(qū)別。方法論固然重要,實際上只有科學的目標或目的才使方法論顯示出重要性和合理性,我們要關心方法問題,但前提應該是它們能夠幫助我們達到期望的目標,也就是要解決問題。要清楚技術是服務于問題的解決的,決不能使問題適合于自己的技術。另外,我們每個人的研究領域都是相對狹窄的,領域的劃分往往不是由關于客觀世界的一個根本問題來劃定的,而是由學科的發(fā)展和技術的局限來決定的,這就要我們我們教學中提倡協(xié)作和團隊精神,實驗盡量安排大家協(xié)作完成,客觀世界的復雜性,系統(tǒng)的高度非線性性和目前科學技術的飛速發(fā)展,這些都要求我們要有協(xié)作和團隊精神,只有和諧地協(xié)作,知識技術互補才能更好地解決問題,達到預期的目標。

在對事物有了一個整體把握之后就要收集數據,利用數學工具對數據進行處理,再利用相應的專業(yè)技術設計制定出解決問題的方案。前面所說的一些原則不光適用于對事物的整體把握理解,同樣適用于設計、實現等其它過程。

3 仿真實驗與修正階段及實現

設計制定出方案以后,要進行仿真實驗,并進行反復的修改完善,接下來可組織同學們研討將技術轉化為生產力過程中可能會遇到的困難問題及應對策略。這樣反復的訓練不僅可使學生掌握一些非常實用有效的方法,而且對于他們的能力與素質有一個全方位的提高。另外,到生產一線的實地調研也是模擬把研究成果轉化為生產力的一個很重要的過程,這個過程中不僅能增強學生的生產實踐經驗,而且也是一個很好的了解社會的過程,對于他們走出校門以后能夠盡快地適應社會也是很有幫助的。

大學階段終身學習能力培養(yǎng)問題解決得好與不好對于學生本人和社會都是至關重要的,解決得好,我們就可以為社會多培養(yǎng)一些棟梁人才,學生本人可以為社會做出更大的貢獻。不然的話,我們的學生就不能夠最大化的發(fā)揮他們的才能以服務于社會,這是極不可取的。只要我們教育工作者重視這個問題并采用科學合理的方法去培養(yǎng)學生,相信我們能夠為社會培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的人才。

基金項目:2011年山東省高校精品課程項目(2011BK029);山東科技大學群星計劃(qx0902152);山東科技大學521工程項目(CXJ1151)

參考文獻

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