冗余控制實驗教學(xué)中的終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)

王以忠 呂端良

摘 要 本文探討了冗余控制實驗教學(xué)中終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)問題。倡導(dǎo)轉(zhuǎn)變大學(xué)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(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)取而代之。就問題的發(fā)現(xiàn)與界定、解決問題的設(shè)計過程、仿真實驗與修正以及實現(xiàn)問題進(jìn)行了深入地探討與研究，針對大學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和適宜的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞 終身學(xué)習(xí) 冗余控制 實驗教學(xué)

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，知識經(jīng)濟(jì)已見端倪，國力競爭日趨激烈。人類社會已經(jīng)進(jìn)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(xué)階段學(xué)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(xué)畢業(yè)生走向工作崗位后需要不斷地學(xué)習(xí)新的知識，發(fā)展所需要的實用技能，以適應(yīng)社會并以具有開創(chuàng)性的工作服務(wù)于社會。因此，必須轉(zhuǎn)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(xué)教育成為以培養(yǎng)學(xué)習(xí)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(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計與操作能力等等終身學(xué)習(xí)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(dāng)今世界綜合國力競爭的核心，是知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化?！蔽覀円s超世界科技的先進(jìn)水平，很關(guān)鍵的一個問題就是要把世界領(lǐng)先水平的新思想、新理論、新方法和新技術(shù)迅速地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。這就要求我們的高等教育要徹底轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)和把知識轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的能力。冗余控制實驗教學(xué)要把培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計與操作能力擺在重要的位置上。教學(xué)過程中注意引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)可行的研究問題解決問題的思路，具體的過程應(yīng)該是：一、發(fā)現(xiàn)并界定問題；二、設(shè)計階段；三、仿真實驗與修正階段；四、模擬轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力階段，也就是實現(xiàn)階段。

1 發(fā)現(xiàn)并界定問題

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步往往是與新問題的發(fā)現(xiàn)相伴而生的，發(fā)現(xiàn)問題往往比解決問題更重要，因為解決問題經(jīng)常僅僅是一個數(shù)學(xué)邏輯問題或是實驗技能問題。而發(fā)現(xiàn)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(xiàn)不能閉門造車憑空想象，而應(yīng)緊密聯(lián)系實踐。在實驗教學(xué)或?qū)嵙?xí)中教師要注意引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注研究對象的適用范圍、所需的各種條件以及其工作機(jī)理，再結(jié)合其欲達(dá)到的目標(biāo)和產(chǎn)生的結(jié)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(dá)到目標(biāo)，這個過程中要注意打破舊有模式，走出自己的領(lǐng)域，嘗試各種各樣的新組合。

眾所周知，在信號處理領(lǐng)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(zhì)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(kuò)大其適用范圍，引出了控制領(lǐng)域重要的工具：拉普拉斯變換。由此可見，關(guān)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(xiàn)新問題，還應(yīng)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(xiàn)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(lǐng)域，一般說來專業(yè)技術(shù)問題的解決需要專門領(lǐng)域的知識、技能和策略，專門的知識經(jīng)驗對于解決問題至關(guān)重要，但長期的專門訓(xùn)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(yīng)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(xí)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?nèi)グl(fā)現(xiàn)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(jié)合其它領(lǐng)域的知識與思維方法去探索新事物，發(fā)現(xiàn)新問題。

新的思想往往是原有要素的新組合，有人曾經(jīng)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。”舊成分的新組合所產(chǎn)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(xué)模式嚴(yán)重地忽略了這種思想方法的傳授，我們在實驗教學(xué)中要有意識的去引導(dǎo)學(xué)生嘗試對舊成分的新組合。

傳統(tǒng)的教材是按照科學(xué)的邏輯的體系編寫的，教師自然按照這一體系進(jìn)行教學(xué)，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(xué)生的腦海中，當(dāng)然有些問題的答案是唯一的，比如一些數(shù)學(xué)問題便是這樣，那是因為問題的條件被嚴(yán)格的界定了。但現(xiàn)實世界中的大多數(shù)問題并非如此。如果你認(rèn)為問題只有一個正確答案，那么當(dāng)你找到它時，你就會停止進(jìn)一步的探尋，容易使學(xué)生孤立而不是用聯(lián)系的觀點去看問題，這將嚴(yán)重的禁錮了學(xué)生的思想、抑制其創(chuàng)新思維和發(fā)散思維，長此以往，學(xué)生就學(xué)會了簡單地接受而磨去了發(fā)現(xiàn)的興趣。我們在教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)打破邏輯的體系，重視新組合的發(fā)現(xiàn)教學(xué)，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(xué)中，我們可以把確定性系統(tǒng)的已有成果與隨機(jī)系統(tǒng)結(jié)合；把脈沖控制與連續(xù)狀態(tài)反饋冗余控制相結(jié)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(xué)對于激發(fā)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題能力是十分有益的。

2 設(shè)計階段

發(fā)現(xiàn)了問題，有了目標(biāo)，就要解決問題，達(dá)到既定目標(biāo)，接下來就是設(shè)計階段。首先要分析了解事物，采集數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合既定目標(biāo)制定切實可行的方案。

分析了解事物的過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用整體分析法與整體動力學(xué)的觀點去處理問題。當(dāng)我們認(rèn)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(yīng)該把局部看作不與整體分離依附于整體的有機(jī)組成部分，把局部做為整個有機(jī)體的一種表現(xiàn)形式與存在形式來研究，試圖在它與有機(jī)體以及有機(jī)體的其它表現(xiàn)與存在形式之間豐富多彩的相互關(guān)系上來進(jìn)行理解和把握事物。同時提倡非干預(yù)的仔細(xì)觀察，這種認(rèn)識中的承受態(tài)度在以往的教學(xué)中還沒有作為一種科學(xué)的技術(shù)看待，沒有受到足夠的重視，而這樣一種道家所倡導(dǎo)的承受態(tài)度在許多知識領(lǐng)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(guān)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(yīng)該以不干擾、不插手、延緩行動和承受的態(tài)度，以非干預(yù)的仔細(xì)觀察去認(rèn)知，這種承受策略幾乎在所有領(lǐng)域都是很有效用的。

有許多人認(rèn)為科學(xué)的本質(zhì)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(xué)中要注意科學(xué)與科學(xué)方法兩者之間的區(qū)別。方法論固然重要，實際上只有科學(xué)的目標(biāo)或目的才使方法論顯示出重要性和合理性，我們要關(guān)心方法問題，但前提應(yīng)該是它們能夠幫助我們達(dá)到期望的目標(biāo)，也就是要解決問題。要清楚技術(shù)是服務(wù)于問題的解決的，決不能使問題適合于自己的技術(shù)。另外，我們每個人的研究領(lǐng)域都是相對狹窄的，領(lǐng)域的劃分往往不是由關(guān)于客觀世界的一個根本問題來劃定的，而是由學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)的局限來決定的，這就要我們我們教學(xué)中提倡協(xié)作和團(tuán)隊精神，實驗盡量安排大家協(xié)作完成，客觀世界的復(fù)雜性，系統(tǒng)的高度非線性性和目前科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，這些都要求我們要有協(xié)作和團(tuán)隊精神，只有和諧地協(xié)作，知識技術(shù)互補才能更好地解決問題，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

在對事物有了一個整體把握之后就要收集數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再利用相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)設(shè)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(shè)計、實現(xiàn)等其它過程。

3 仿真實驗與修正階段及實現(xiàn)

設(shè)計制定出方案以后，要進(jìn)行仿真實驗，并進(jìn)行反復(fù)的修改完善，接下來可組織同學(xué)們研討將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力過程中可能會遇到的困難問題及應(yīng)對策略。這樣反復(fù)的訓(xùn)練不僅可使學(xué)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(zhì)有一個全方位的提高。另外，到生產(chǎn)一線的實地調(diào)研也是模擬把研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一個很重要的過程，這個過程中不僅能增強(qiáng)學(xué)生的生產(chǎn)實踐經(jīng)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(yīng)社會也是很有幫助的。

大學(xué)階段終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)問題解決得好與不好對于學(xué)生本人和社會都是至關(guān)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(xué)生本人可以為社會做出更大的貢獻(xiàn)。不然的話，我們的學(xué)生就不能夠最大化的發(fā)揮他們的才能以服務(wù)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(xué)合理的方法去培養(yǎng)學(xué)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(xué)群星計劃（qx0902152）；山東科技大學(xué)521工程項目（CXJ1151）

參考文獻(xiàn)

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