控制論、控制方法及在課堂教學中的應用

1、1控制論、控制方法及在課堂教學中的應用控制論、控制方法及在課堂教學中的應用?申大魁（陜西師范大學教育學院，陜西西安710062）【摘要】控制論是關于一切控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制職能的科學。從組成要素，課堂是一個是由教師、學生、教學內(nèi)容、教學條件（或環(huán)境）等因素組成的可控系統(tǒng)。傳統(tǒng)課堂教學是一種單向的無反饋的教學模式。應將控制論原理、控制方法引入課堂，對教學目標、教學方法等進行控制，使施控系統(tǒng)與被控系統(tǒng)之間的目標差逐漸縮小，逐漸逼近目標，最終實現(xiàn)

2、目標?！娟P鍵詞】控制論；控制方法；課堂教學一、控制論及控制方法一、控制論及控制方法（一）控制論控制論（Cyberics）是20世紀40年代形成的綜合性的新型科學理論。美國數(shù)學家維納的《控制論》一書于1948年在法國赫爾曼出版社正式出版，標志著控制論的誕生。之后，控制論向各門學科廣泛滲透，形成了生物控制論、工程控制論、社會控制論等眾多分支。什么是控制論？“控制論是關于一切控制系統(tǒng)的共有特點和規(guī)律的科學。簡單地說，控制論是一門關于一切控制系

3、統(tǒng)實現(xiàn)控制職能的科學”。⑴一切帶有“目的性”的活動都滲透著控制。隨著電子計算機的廣泛使用，現(xiàn)代控制論逐漸由人工控制發(fā)展到自動控制，由個別對象、個別過程的局部自動控制發(fā)展到對復雜的、大規(guī)模的、綜合系統(tǒng)的自動控制。（二）控制方法自動控制是在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)的，而任何控制系統(tǒng)都是由施控系統(tǒng)和被控系統(tǒng)構成的。當施控系統(tǒng)不斷依據(jù)內(nèi)部或外部條件的變化而進行調(diào)整時，就是所謂的控制。人類每時每刻都處在控制的過程中，控制也是人類主觀能動性重要的表現(xiàn)方面。什

4、么是控制方法？“控制方法就是施控系統(tǒng)如何實現(xiàn)對被控系統(tǒng)的控制，即如何使被控系統(tǒng)按照施控系統(tǒng)的目的和要求來發(fā)展的方法”。⑵無論人、生物，還是自控機器，其控制過程都是相同的：首先，施控系統(tǒng)發(fā)出口令、指令、信號、行為等控制信息，輸入到被控系統(tǒng)。再把被控系統(tǒng)輸出的結果、情報、資料、狀態(tài)等信息反饋給施控系統(tǒng)。施控系統(tǒng)對反饋回來的信息進行分析、加工、整理，并與自己想要達到的目的進行比較，繼而調(diào)整控制信息，然后再向被控系統(tǒng)輸入經(jīng)過加工、整理后的新的信

5、息。如此反復，逐步縮小與目標的差距，最終達到預期的目的。整個控制過程如下圖所示：控制方法就是在上述控制過程中所采用的方法?？刂品椒ㄊ且幌盗蟹椒ǖ目偡Q，最主要的有反饋方法、信息方法、擇優(yōu)化方法、黑箱方法，其中，反饋方法是控制方法的核心。?＊本文系教育部人文社會科學研究項目“高考多元錄取機制促進高中教育多樣化發(fā)展研究”（項目批準號：11YJA880093）的階段性研究成果。被控系統(tǒng)施控系統(tǒng)輸入輸出（反饋）再輸入3上文已提及，控制論是關于一切

6、控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制職能的科學。從控制論的觀點來看，教學過程是一種老師借助于一系列的輔助手段，諸如教科書、教具、電教設備、多媒體課件等，利用高超嫻熟的教學技巧來實現(xiàn)的復雜的信息動態(tài)控制過程。既然課堂是一個系統(tǒng)，而且是一個可控系統(tǒng)，當然可以應用控制論和控制方法。假如將課堂系統(tǒng)看做是由施控系統(tǒng)和被控系統(tǒng)構成的，則教師就是施控系統(tǒng)，學生就是被控系統(tǒng)。從組成要素，可將課堂系統(tǒng)看做是一個是由教師、學生、教學內(nèi)容、教學條件（或環(huán)境）等因素組成的系統(tǒng)，組

7、成系統(tǒng)的各要素相互作用、相互依賴，并與外部環(huán)境構成更大的系統(tǒng)。（二）課堂教學引入控制論、控制方法的必要性教學效率是課堂教學永恒追求的目標?？墒?，縱觀學校的課堂教學，有一個十分普遍的現(xiàn)象，那就是老師講了很多遍的內(nèi)容，老師總以為學生已經(jīng)完全掌握，可是，每當考試結束后，才發(fā)現(xiàn)這只是老師一廂情愿，其實很多東西學生依然沒有掌握，于是乎老師開始埋怨學生學習不夠認真，頭腦不夠聰明等等。長期以往，必然導致課堂教學效率低下，學生成績的兩極分化。其實，造成

8、這種現(xiàn)象的主要原因是老師只管講，學生只管聽，老師很少關注學生的理解程度，沒有根據(jù)學生的反饋信息及時調(diào)整教學，這就是一種單向的無反饋的傳統(tǒng)教學模式。如下圖：正是由于傳統(tǒng)教學模式?jīng)]有控制過程，或者控制不夠，結果使得老師和學生之間的距離越來越遠，很難實現(xiàn)教學目標。因此，要實現(xiàn)教學目標，提高課堂教學效率，就必須建立反饋機制，形成控制系統(tǒng)。即：圖中的輸入主要是教師向學生傳授知識，輸出是學生的各種反應、理解程度、存在的問題等。三、控制方法在課堂教學

9、中的應用三、控制方法在課堂教學中的應用（一）反饋信息的獲取反饋是控制論的重要概念之一，反饋方法是控制方法中最核心的方法。所謂反饋，“就是控制系統(tǒng)把信息輸出去，又把其作用結果反送回來，并對信息的再輸出發(fā)生影響，起到控制的作用”。⑶具體到課堂系統(tǒng)而言，教師既有控制信息輸入到學生，學生也有反饋信息回到教師，教師和學生之間應形成一個閉合回路。反饋原理在我國古代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并應用，我國古代教育著作《學記》中早有論述：“學然后知不足；教然后知困。知不