控制論、控制方法及在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

1、1控制論、控制方法及在課堂教學(xué)中的應(yīng)用控制論、控制方法及在課堂教學(xué)中的應(yīng)用?申大魁（陜西師范大學(xué)教育學(xué)院，陜西西安710062）【摘要】控制論是關(guān)于一切控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制職能的科學(xué)。從組成要素，課堂是一個(gè)是由教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件（或環(huán)境）等因素組成的可控系統(tǒng)。傳統(tǒng)課堂教學(xué)是一種單向的無反饋的教學(xué)模式。應(yīng)將控制論原理、控制方法引入課堂，對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法等進(jìn)行控制，使施控系統(tǒng)與被控系統(tǒng)之間的目標(biāo)差逐漸縮小，逐漸逼近目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)

2、目標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】控制論；控制方法；課堂教學(xué)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(jì)40年代形成的綜合性的新型科學(xué)理論。美國(guó)數(shù)學(xué)家維納的《控制論》一書于1948年在法國(guó)赫爾曼出版社正式出版，標(biāo)志著控制論的誕生。之后，控制論向各門學(xué)科廣泛滲透，形成了生物控制論、工程控制論、社會(huì)控制論等眾多分支。什么是控制論？“控制論是關(guān)于一切控制系統(tǒng)的共有特點(diǎn)和規(guī)律的科學(xué)。簡(jiǎn)單地說，控制論是一門關(guān)于一切控制系

3、統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制職能的科學(xué)”。⑴一切帶有“目的性”的活動(dòng)都滲透著控制。隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛使用，現(xiàn)代控制論逐漸由人工控制發(fā)展到自動(dòng)控制，由個(gè)別對(duì)象、個(gè)別過程的局部自動(dòng)控制發(fā)展到對(duì)復(fù)雜的、大規(guī)模的、綜合系統(tǒng)的自動(dòng)控制。（二）控制方法自動(dòng)控制是在控制系統(tǒng)中實(shí)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(gòu)成的。當(dāng)施控系統(tǒng)不斷依據(jù)內(nèi)部或外部條件的變化而進(jìn)行調(diào)整時(shí)，就是所謂的控制。人類每時(shí)每刻都處在控制的過程中，控制也是人類主觀能動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)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(hào)、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(jié)果、情報(bào)、資料、狀態(tài)等信息反饋給施控系統(tǒng)。施控系統(tǒng)對(duì)反饋回來的信息進(jìn)行分析、加工、整理，并與自己想要達(dá)到的目的進(jìn)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(fù)，逐步縮小與目標(biāo)的差距，最終達(dá)到預(yù)期的目的。整個(gè)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(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“高考多元錄取機(jī)制促進(jìn)高中教育多樣化發(fā)展研究”（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：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(guān)于一切

6、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制職能的科學(xué)。從控制論的觀點(diǎn)來看，教學(xué)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(shè)備、多媒體課件等，利用高超嫻熟的教學(xué)技巧來實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的信息動(dòng)態(tài)控制過程。既然課堂是一個(gè)系統(tǒng)，而且是一個(gè)可控系統(tǒng)，當(dāng)然可以應(yīng)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(gòu)成的，則教師就是施控系統(tǒng)，學(xué)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(gè)是由教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)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(gòu)成更大的系統(tǒng)。（二）課堂教學(xué)引入控制論、控制方法的必要性教學(xué)效率是課堂教學(xué)永恒追求的目標(biāo)?？墒牵v觀學(xué)校的課堂教學(xué)，有一個(gè)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(xué)生已經(jīng)完全掌握，可是，每當(dāng)考試結(jié)束后，才發(fā)現(xiàn)這只是老師一廂情愿，其實(shí)很多東西學(xué)生依然沒有掌握，于是乎老師開始埋怨學(xué)生學(xué)習(xí)不夠認(rèn)真，頭腦不夠聰明等等。長(zhǎng)期以往，必然導(dǎo)致課堂教學(xué)效率低下，學(xué)生成績(jī)的兩極分化。其實(shí)，造成

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

9、中的應(yīng)用三、控制方法在課堂教學(xué)中的應(yīng)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(jié)果反送回來，并對(duì)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(xué)生，學(xué)生也有反饋信息回到教師，教師和學(xué)生之間應(yīng)形成一個(gè)閉合回路。反饋原理在我國(guó)古代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用，我國(guó)古代教育著作《學(xué)記》中早有論述：“學(xué)然后知不足；教然后知困。知不