网络控制课程教学方法实践研究
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作者:岳伟
摘 要 随着社会的进步，科技水平也在不断提高，网络技术已经到达了一个新的高度，现在我们已经到了5G时代，人们的网络生活会发生质的改变，尽管现在5G网络还没有普及，但是网络控制系统已经应用在了远程手术、航天航空以及智能交通方面，网络控制系统的出现给人们带来了很多便利。我国也需要网络控制的众多人才，因此各高校纷纷开展了此课程的教学，下面本文将带领大家一同探索“网络控制”课程中的教学内容，希望能够为相关工作人员提供帮助。
关键词 网络控制 课程教学 教学内容 探索
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.02.066
Research on the Teaching Method of Network Control Course
YUE Wei
（Dalian Maritime University， Dalian， Liaoning 116026）
Abstract With the progress of society， the level of science and technology is also constantly improving， and the network technology has reached a new height. Now we have reached the 5g era， people's network life will have a qualitative change. Although 5g network has not yet been popularized， the network control system has been applied in remote surgery， aerospace and intelligent transportation. The emergence of the network control system brings a lot of convenience to people. Our country also needs many talents of network control， so colleges and universities have carried out the teaching of this course. Next， this paper will lead you to explore the teaching content of the "network control" course， hoping to provide help for the relevant staff.
Keywords network control; course teaching; teaching content; exploration
0 引言
网络控制是通过数字通信网络来达到最终目的的，主要采用数字通信网络将不同区域范围内的控制器、传感器以及执行器等工具来传输信号。针对网络控制的探索，我们可以了解到，网络控制不仅可以加强各行业之间的运用，还能对其他学科领域进行控制，例如，将网络控制运用到基因调控方面。针对“网络控制”的研究，各高校开设了专门的课程进行研究，如此一来，能够更深入的了解“网络控制”的内容及特点，下面将进行详细探讨。
1 根据教学内容的具体方式来进行内容安排
1.1 以网络限制描述为主线
网络的世界是多变的。在网络世界中，会有各种网络限制（包括带宽有限、丢包、错序、延时等）的出现，这样的现象不仅会导致整个网络的系统性能下降，而且还会造成网络系统失去稳定性。不仅如此，网络受限现象提高了网络控制的整体设计分析难度，让系统的设计更加复杂、多样。由此可见，高校开设“网络控制”课程能够有效的分析网络受限现象对于网络整体系统性能的影响，通过研究来找寻最佳的控制系统设计方案。高校在开设“网络控制”课程后，在课程的内容安排上形成了一个以各种网络通信受限现象为主线的思想，有了具体的研究方向和目标，在实际操作中就更加具有目的性。首先，可以从简易的网络通信受限入手，针对单个的网络通信受限问题进行分析，有针对性的提出产生问题的原因，针对具体的原因设计出最佳的设计方案。例如，在进行时滞现象的内容分析时，能够针对经典的时变时滞现象进行介绍，同时加入Markov/半Markov等随机过程的简述，最终进行问题的分析;在进行丢包现象的内容讲述时，可以通过对时滞、切换、随机等方式来进行描述，这样能够更加形象的思考现象的形成。
在网络领域中，通常会出现带宽的限制，网络控制系统中出现各种类型的网络通信受限现象，主要是带宽有限造成的，所以，我们需要针对独个的网络通信受限现象进行细致的内容分析，设计出最实用的方法。由于单个的网络通信受限现象具有针对性，设计出来的控制方法并不适用于众多场合。因此，需要将多种网络通信受限现象整合起来系统分析，这样研究出來的设计方法才能够适用于较多场合。高校教师可以让学生在掌握单个网络通信受限现象的基础上，进行多种网络通信受限现象共同分析，从而设计出通用的处理方案。例如，同时发生时滞现象和丢包现象的网络控制，高校教师在进行讲解时，可以先介绍时滞系统的具体内容，随后基于时滞现象提出来的设计方案，加入丢包中所需要的切换系统等方法，将两者整合起来，建立统一的网络模型，进而更加系统的对时滞网络现象和丢包网络现象进行分析，提出合理的设计方案。 以上内容是通过网络通信受限现象为主线进行分析的网络控制系统问题，这样的教学安排能够让学生更深层次的了解到网络通信受限现象产生的原因以及从中出现的问题，从而了解到网络控制建模的重要性。在进行建模分析时，必须将多种网络通信受限现象结合起来，整体研究网络控制的发展，这样的课程安排虽然能够更准确的了解网络控制的脉络，但不利于学生掌握网络通信受限现象中的基本控制知识和控制方法。例如，在讲解时滞网络通信受限现象和丢包网络通信受限现象的过程中，往往会对时滞系统、切换系统等建模方式进行逐个的、细致的介绍，虽然介绍的内容比较简单，但这样的学习方式会让学生出现眼花缭乱、一头雾水的情况，对于学生的掌握情况是非常不利的。针对“网络控制”课程，倘若以单一的网络通信受限现象为主线进行课程内容的教学，这样的教学方式是不适用的。
1.2 以网络建模方式为主线
网络建模方式也是“网络控制”课程中的一种教学模式，主要是通过时滞系统的建模、随机系统及不确定系统建模等方法进行，建模方式能够使网络控制更加形象，它相对于多种网络通信受限现象来说更加具有实用，不用将各个系统分离讲解。通过建模方式为主线来进行课程的安排，虽然加强了网络控制知识的理论和方法，但不适合学生对该课程内容综合理解，对学生学习网络通信受限现象的原因和方法也具有阻碍作用。由此可见，通过建模的方式来进行“网络控制”的教学安排也存在众多的问题。
2 以学生的特点来进行教学内容的安排
在进行“网络控制”的内容安排中，可以对网络通信受限现象和建模方式进行有针对性的分析，总结出两种安排方式的优、缺点，将两者中的优点分别提炼出来，对于两者中都存在的缺点进行合理的优化，分析出一种最恰当的教学安排方式，从而发挥出两者教学内容中的优点，通过扬长避短的方式来进行“网络控制”课程教学。通过研究发现，采用这种两者结合后优化的教学内容，能够最大程度的激发学生学习网络控制的兴趣，从而提高网络控制的教学效果。在具体的教学过程中，老师可以通过学生自身的学习特点有针对性的进行教学，实现因材施教的目标。例如，当学生选择以网络通信受限现象为主的教学安排，可以根据学生的兴趣加入一些建模内容，这样不仅能够达到教学目的，还可以有效提高学生的学习积极性。
3 实验教学平台构建
通过调查分析显示，市面上对于“网络控制”课程的实验都只重点涉及一个教学领域，而且提供的操作性经验也少之又少。根据前期的“网络控制”课程的教学来说，其教学没有达到预期效果，所以高校需要设立一个“网络控制”实验教学平台，大学生或者研究生可以通过这个平台来进行相关的课程实验，让学生能够通过具体的实验来发现课程当中的问题，从而在实验过程中运用恰当的解决方法来解决对应的问题。例如，设立一个教学平台，它主要由三个实验区组成：（1）物理实验区;（2）共性实验区;（3）仿真实验区。下面针对三个实验区进行细致的分析。
3.1 物理实验区
物理实验区主要是通过芯片等硬件设备来开展具体的“网络控制”课程实验，这样的实验原理主要通过驱动的开发来达到最终目的。物理实验区开展的课程实验相对比较简单，但是操作效果是非常客观的，也有利于学生的理解。当出现问题时，学生也能够较快的查找出问题的原由，也能够针对问题运用恰当的设计方法，使问题得到解决。
3.2 共性实验区
共性实验区主要是通过提供部分栈来进行具体的开发，并且结合功能块的调度以及应用设计等内容进行实验操作。尽管其他两部分的实验区对于开发语言方面具有要求，但是三者的实验原理和算法都是相同的。任何事物都具有共性，“网络控制”的课程实验也具有相同的道理，其原理和具体的算法都是相通的，这是网络操作的基础。
3.3 仿真实验区
仿真实验区主要是通过基础的TrueTime 工具来进行具体的实验操作，EDF、RM等常规性的调度实验也需要加入其中，只有共同作用才能够实现最初预期的效果。仿真实验区最主要的特点就是可以对“网络控制”的课程设计进行具体的性能分析。相对于物理实验区来说，它需要采用额外昂贵的相关工具对具体的性能参数进行研究，但是平常的实验平台并不会提供这类昂贵的测试工具。因此，仿真实验区有其优点，但是缺点也较为显著。在进行具体的实验时，可以将物理实验区和仿真实验区两者的优点结合起来，设计出最优化的操作方法，让学生在进行实验时更加轻松。
设立这样的实验教学平台能够给予学生一定的好处，它本身灵活性强，教学老师可以通过具体的课时对实验内容进行安排，而且这种“网络控制”的实验平台具有其他实验平台没有的性能评估分析功能，这也是该实验平台最具特色的一点。学生在该实验平台对“网络控制”课程进行研究，不仅能够加强专业知识、技能的学习，也能够锻炼学生的逻辑思维，提供最优质的教学。
4 今后“网络控制”课程的研究方向
在教学过程中，老师有必要对每位学生的特点进行研究，针对每一位学生的特点，进行更加符合自身特点的网络控制教学安排。另外，在进行课堂讲解时，可以增加一些实际操作的环节，这能夠让学生在实际的操作中领会网络控制知识，从而更好地理解设计方法，提高实践能力的同时，加强学生解决问题的能力。在网络控制的课程上，可以让教师在进行课程设计时，多加入学生的互动环节，这有利于提高学生的表达能力。例如，通过答辩的方式来促进对知识的思考，锻炼学生的逻辑思维能力;通过论文演说的方式来加强学生的参与，提高学生的自学能力，不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够从多方面来培养学生的能力，实现学生的全面发展。
5 结束语
社会的进步带领我们进入了网络时代，使我们的生活发生了翻天覆地的变化，生活的越来越好，对生活的质量水平要求也越来越高。高校中开设“网络控制”课程对于我国的科技发展具有一定的积极意义，从简单的网络通信受限现象开始，到建模方法，每一位老师、每一位学生都特别重视。对于“网络控制”课程的研究是高校及教师需要注重的问题，希望本文的以上内容能够为相关工作人员提供有效的帮助与指导，从而促进我国“网络控制”课程的进一步发展。
课题信息：大连海事研究生教育教学改革项目“基于理论实践一体化的“网络控制”教学教改”（0154190214 ）
参考文献
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[3] 谢昊飞，蔡龙腾.网络控制实验教学模式改革[J].实验室研究与探索，2015.34（01）：189-192.
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