LPA教学模式在控制工程基础教学中的应用研究

1、LPA教学模式在控制工程基础教学中的应用研究随着科学技术的发展， 机械技术与电子技术、 信息技术愈来 愈紧密地交融汇合为一体， 根据国家现代装备制造业转型升级对 机电一体化应用技术型人才的需求， 培养新型机电一体化人才是 机械类专业的当务之急 ; 而机电一体化产品或系统的显著特点是 控制自动化， “控制工程基础”是研究控制论在机械工程中应用 的科学， 探讨在工程实践中抽象出的控制系统的共性问题， 对工 程实践具有重要的指导意义 1 2; 该课程是机械类专业的综 合性专业基础课， 为后续专业课程的学习打下坚实的基础， 在整 个知识结构框架中起承前启后的重要作用， 其教学目标不仅是培 养工科本科生

2、掌握基础控制理论知识， 而且要求培养学生具有工 程实践能力与创新能力。 3 为了进一步深化教育教学改革，提 升教育教学质量， 我校将 “控制工程基础”教学改革与课程建 设研究等课题立项为校级教育教学改革课题。一、传统教学模式存在的问题 控制工程基础课程具有学科交叉性强、 理论严谨、系统性强、 抽象性高和可实践性强的特点。 文献 2 分析本门课程传统教学 模式存在诸如课程内容的难繁旧、 教学方法单一、 问题抽象难懂、 理论推导繁琐以及理论实践脱节等一系列问题 ; 文献4 分析了 本门课程教学过程中面临诸如内容多、 学时少，与教学大纲不符， 生源整体素质下降， 学生层次不同， 教学团队结构不合理等

3、主要 问题。我校本门课程教学也存在以上的问题，具有一定的共性。 基于以上分析，传统的教学方法难以调动学生课程学习的积极 性，制约了教师授课的激情，继而出现学生难学、教师难教的问 题，严重影响了课程的教学质量。 5二、构建LPA教学模式(一) LBL教学模式LBL (lecture-based learning , LBL)基于课堂的学习教学 模式，以教师为主体， 以讲课为中心， 采用大班全程灌输式教学， 是一直沿用至今的传统讲授教学模式。 6 经过持续的扩招，中 国的高等教育业已进入大众化阶段，依据现阶段的国情，LBL传统教育模式依然具有一定的优势， 大班教育有效地节省了教学资 源，充分发挥教

4、师的主导性，利于传授知识的准确性、系统性和 连贯性;但是LBL传统教育模式存在较为严重的缺陷，满堂灌、 填鸭子式的教育难以充分调动学生学习的积极性和主动性， 不利 于学生独立思考能力和工程实践能力的培养。 7(二) PBL教学模式PBL( problem-based learning ， PBL)基于问题的学习教学 模式，以学生为主体，以问题为中心，在老师的指导下，注重学 生的小组合作学习和自主学习。 8PBL 教学模式被认为是适应 高等教育发展的教学新模式， 学生通过查阅资料、 研究和讨论来 解决问题， 充分调动学生学习的积极性和主动性， 有效地锻炼了 自学能力和解决问题的能力，进而全方面提

5、高了学生的综合素 质，利于创新型人才的培养；但是PBL教学模式对学生主体的要 求较高，相对于LBL传统教育模式，其加大了学生学习的负担， 对于本二以下普通学生，如果单一采用PBL教学模式，在学生学 业负担较重的情况下， 会占用学生大量的业余时间和其他课程学 习的时间，易产生抵触心理， 难以达到预期的教学效果 7; 此外， 师资的匮乏、 教学评价体系不完善和相应的教研水平跟不上也制 约了 PBL教学模式的推广。(三) 构建LPA教学模式 为了培养出高质量的应用技术型人才，提高教育教学的质 量，充分利用LBL教学模式和PBL教学模式的优势互补，采用自 适应控制 AC( Adaptive contr

6、ol ，AC)参数调节器将 LBL与PBL 优化组合，构建最优的LPA教学模式，其结构如下图1所示。针 对不同专业和不同层次的学生，以LBL教学模式为基础，以PBL教学模式为提高，根据课程教学反馈，通过调整a、B两个参数，自适应实时调整LBL与PBL教学模式的比例，达到教学效果 的最大化；其中a +B =100%针对不同专业、不同班级学生的具 体情况具体分析，实时调节 a、B。若所授课班级学生课堂反 应接受水平一般， 适当加大 a 的比例 ; 若所授课班级学生课堂反 应接受水平较高，适当加大 (3的比例。LBL教学模式主要应用 于课程基本概念、 基本原理和基本分析方法的基础知识教学， 主 要以

7、板书讲授为主， 利于层次水平一般的学生记笔记， 提高整个 班级课堂学习效果，为 PBL教学模式提供一定的条件;PBL教学 模式以解决问题为中心， 主要应用于以点带面逐步推进， 促进学 生构建良好的课程知识体系， 培养学生应用课程理论解决工程实 践的能力 ; 教师可以采取多种手段（图片、动画、仿真实验、实 验装置、多媒体课件、网络课程等）为学生创设情境，提出问题 加大教学信息量， 弥补 LBL 教学模式信息量不足 9; 从而在提高 本课程教学效果的基础上，触类旁通进一步利于其他课程的学 习，从而全面提高学生的综合素质， 确保技术应用型人才的培养 质量。图 1 LPA 教学模式三、LPA教学模式实

8、践按照应用技术型人才应具备的规格要求， 对照专业教学对课 程内容的要求，采用LPA教学模式，修订课程教学大纲。以控制 系统稳定性分析为例，首先采用LBL教学模式，严格按照教学大 纲规定的重难点讲授控制系统稳定性充要条件，代数稳定性判 据，几何稳定性判据（ Nyquist 稳定判据、 Bode 稳定判据），代 数稳定性判据裕量，几何稳定性稳定裕量等知识点 ; 然后教师采 用PBL教学模式针对汽油发动机速度控制系统、温度控制系统、 工作台位置自动控制系统等具体系统提出稳定性分析的问题， 并 将班级学生分组，按小组进行问题分配 ; 小组成员在组长负责下 设计工作任务书，并合理分工、各负其责，小组成员

9、按照时间节 点完成各自的任务，查阅资料，主动研究，交流协作，采用多种 方法解决同一问题并进行对比分析， 实现以团队合作的形式最优 解决分配的问题。 10 学生通过查阅文献了解这一问题的相关技 术背景，应用课堂所学习的理论来解决工程实践问题，并通过 MATLAB仿真、“ THKKL6”型控制理论及计算机控制技术实验设 备等进行实践应用， 最后在课堂上进行小组汇报， 从而帮助学生 巩固所学知识，激发学生的学习积极性，提高课程的教学效果。 11 四、结束语经过在机械工程、 机械电子工程、 工业工程等专业近 4 年的 教学实践表明，LPA教学模式较好地解决了控制工程基础课程单 一教学模式所存在的难教难

10、学、 学生积极主动性不强、 教学效果 不佳等问题， 能够较好地帮助任课老师根据不同专业、 不同班级 学生具体层次水平和课堂教学现状， 动态合理自适应调整教学模 式，帮助每一名学生都得到成长提高，课程考核成绩明显提升， 受到任课老师的欢迎，教学相长从而达到课程教学效果的最大 化。此外， 该教学模式较好地促进了学生运用所学理论分析和解 决工程实际的能力， 还培养了学生自学能力和团队意识， 为培养 出高质量的应用技术型人才打下坚实的基础。 当前本课题存在如 何建立科学合理的课程教学质量评价体系的问题， 这也是本课题 下一步要开展的工作。 注 释 1 李泽，杨歆豪 . “控制工程基础”课程教学改革与实

11、践J. 中国电力教育， 2014（2）： 109-110.2 韩锟. 卓越计划“控制工程基础”教学改革研究 J. 长沙铁道学院学报（社会科学版）， 2013（3）： 69-70.3 张段芹，王辉 . 面向“卓越计划”的“控制工程基础” 教学改革探索 J. 中国电力教育， 2013（20）： 72-73.4 林海鹏，王金波，董金波，李大勇 . 控制工程基础 课程的教学改革与实践探索 J. 重庆科技学院学报（社会科学 版）， 2011（8）： 182-183.5 董海棠，冯中毅 . “控制工程基础”课程教学改革探索 与实践 J. 中国电力教育， 2009（9）： 81-82.6 俞媛，钟延强，鲁莹，张翮，陈琰，孙治国 .PBL 结合 LBL 教学模式在药剂学教学中的探索 J. 中国科教创新导刊， 2012（31）： 89-90.7 于述伟，王玉孝 丄BL、PBL TBL教学法在医学教学中 的综合应用 J. 中国高等医学教育， 2011（5）： 100-102.8 迟宝全，黄镇海 .PBL 教学模式在无损检测课程教学中 的初探 J. 黑龙江教育 （高教研究与评估） ， 2013（6）：47-48.9 梁会琴，冯建武，