盛春陽 張婧 蓋文東 鐘麥英

摘 ?要：現(xiàn)代控制理論是自動化專業(yè)本科生和控制工程領(lǐng)域研究生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。通過挖掘和析出課程教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政元素，改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價機(jī)制，幫助學(xué)生達(dá)成知識、能力、情感等課程教學(xué)目標(biāo)。通過思政內(nèi)容與專業(yè)內(nèi)容深度融合，潛移默化地幫助學(xué)生樹立正確科學(xué)觀，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情與民族使命感，堅定中國特色社會主義“四個自信”。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論;課程思政;家國情懷;“四個自信”

中圖分類號：G641 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）33-0181-04

Abstract： Modern Control Theory is an important basic course for undergraduates majoring in automation and postgraduates majoring in control engineering. By mining and separating out the ideological and political elements contained in the course， the teaching content， methods and evaluation mechanism are reformed to help students achieve knowledge， ability and emotion. Deep integration of ideological and political elementsand professional contents is to help students establish a correct scientific concept， cultivate students native land emotion， stimulate student's patriotic enthusiasm and national mission， and strengthen the "Four-sphere Confidence" of socialism with Chinese characteristics.

Keywords： modern control theory; Ideological and Political Theories teaching in All Cour; native land emotion; "Four-sphere Confidence"

2020年5月教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》強(qiáng)調(diào)，“要深入貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神”，“把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[1]”。省屬高校作為高等教育的重要組成部分，理應(yīng)積極探索和實踐專業(yè)課程的“思政教學(xué)”改革。本文借此契機(jī)，以現(xiàn)代控制理論課程為例研究了課程思政教學(xué)改革的思路，總結(jié)了課程思政教學(xué)設(shè)計的要點，將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，在原有教學(xué)基礎(chǔ)上，通過析出和融入思政教學(xué)元素，加強(qiáng)學(xué)生對社會主義核心價值觀、優(yōu)秀傳統(tǒng)文化以及習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想和堅定“四個自信”的學(xué)習(xí)和認(rèn)識。

一、課程性質(zhì)及教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)代控制理論課程是對經(jīng)典控制理論學(xué)習(xí)的延續(xù)，其內(nèi)容既包含基礎(chǔ)理論，又包含工程應(yīng)用，是自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課?，F(xiàn)代控制理論又是控制科學(xué)與工程及相關(guān)學(xué)科的碩士研究生入學(xué)考試課程，甚至在某些專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域被作為研究生的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是研究生階段最優(yōu)控制、最優(yōu)濾波、智能控制等先進(jìn)控制方法的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代控制理論課程教學(xué)對自動化專業(yè)本科生及控制科學(xué)與工程學(xué)科的碩士研究生至關(guān)重要。

目前省屬高校中現(xiàn)代控制理論課程大部分還是采用常規(guī)模式教學(xué)，主要以專業(yè)知識傳授為主，少量高校探索課程思政教學(xué)[2-4]。以我校的現(xiàn)代控制理論課程為例，自動化專業(yè)2014版及之前培養(yǎng)方案為常規(guī)教學(xué)，2018版培養(yǎng)方案開始將現(xiàn)代控制理論設(shè)置為雙語教學(xué)課程，同時大綱修訂時開始探索融入思政教學(xué)設(shè)計，在每一章深度挖掘與析出思政元素，啟發(fā)學(xué)生的哲學(xué)觀、人生觀，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感、使命感。

二、課程思政教學(xué)改革思路

首先，要樹立正確的“思政育人”目標(biāo)，目標(biāo)是催人奮進(jìn)的推動力;其次，將“思政育人”目標(biāo)與課程教學(xué)的總體目標(biāo)相融合，專業(yè)知識教學(xué)與“思政育人”同軌同向進(jìn)行;再次，要根據(jù)課程思政內(nèi)容設(shè)計改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價機(jī)制等;最后，分析教學(xué)總體思路和理念是否符合“三全育人”要求，所培養(yǎng)的學(xué)生是否滿足應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，根據(jù)評價結(jié)果，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程。具體如圖1所示。

（一）樹立正確的“思政育人”目標(biāo)

通過對課程教學(xué)內(nèi)容的梳理，深入挖掘和析出課程中的哲學(xué)思想、優(yōu)秀文化、價值觀等育人元素，并將上述育人元素進(jìn)行加工設(shè)計重新融入到教學(xué)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)真理的興趣，樹立正確的科學(xué)觀，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和愛國主義精神，堅定學(xué)生踐行社會主義核心價值觀的信念，堅定學(xué)生中國特色社會主義“道路自信、理論自信、制度自信和文化自信”。

（二）課程教學(xué)目標(biāo)與“思政育人”目標(biāo)融合

1. 知識目標(biāo)達(dá)成與“思政育人”目標(biāo)融合

將知識目標(biāo)與“思政育人”目標(biāo)相融合，既可以使學(xué)生深刻認(rèn)識到打牢基本功和培育創(chuàng)新能力是可以并行不悖的，基礎(chǔ)牢固才可以觸類旁通。狀態(tài)空間模型的建立與求解都映射出了線性代數(shù)等基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的重要性?？煽匦院涂捎^性的概念闡述了辯證唯物主義哲學(xué)思想看待問題的認(rèn)識論和方法論，可以培養(yǎng)學(xué)生靈活運用辯證唯物主義原理、認(rèn)識論和方法論的能力，提高駕馭復(fù)雜局面、處理復(fù)雜問題的本領(lǐng)。

2. 能力目標(biāo)達(dá)成與“思政育人”目標(biāo)融合

掌握基于狀態(tài)空間描述的控制系統(tǒng)設(shè)計方法，具備為復(fù)雜工程問題設(shè)計滿足性能要求的控制系統(tǒng)的能力。此部分涉及到的穩(wěn)定性分析、狀態(tài)反饋、極點配置和觀測器設(shè)計，其中蘊(yùn)含了系統(tǒng)設(shè)計的前提是要保證系統(tǒng)是穩(wěn)定的，讓學(xué)生深刻地意識到穩(wěn)定才是國家和民族發(fā)展的保障，國家的成就是建立在我國歷史文化傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)社會穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)上。

3. 情感目標(biāo)達(dá)成與“思政育人”目標(biāo)融合

在回顧古典控制理論時會學(xué)習(xí)指南車和都江堰水利工程的控制原理，這些都是對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的體現(xiàn)，堅定學(xué)生的“文化自信”;在現(xiàn)代控制理論課程的發(fā)展歷程中學(xué)習(xí)錢學(xué)森、關(guān)肇直等偉大科學(xué)家事跡，引領(lǐng)學(xué)生深刻地認(rèn)識什么是真正的民族精神、民族脊梁和愛國主義情懷;在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用時，通過學(xué)習(xí)航天“三大精神”的內(nèi)涵，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)好專業(yè)報效祖國的濃濃愛國之情和使命感。

（三）教學(xué)內(nèi)容、組織過程、教學(xué)模式新穎化

課程教學(xué)設(shè)計的理念與思路堅持以學(xué)生為中心的課程教學(xué)理念，對教學(xué)內(nèi)容、組織過程、教學(xué)模式等方面進(jìn)行改革。

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方面，與先進(jìn)控制方法、人工智能等前沿性問題銜接，引入更多好的案例;將教學(xué)內(nèi)容與工程實踐融合，理論聯(lián)系實際;教學(xué)內(nèi)容中滲透課程思政案例，在學(xué)習(xí)知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀、價值觀。

在教學(xué)過程組織上，一方面調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，讓學(xué)生參與到課程思政素材的搜集和案例的設(shè)計，尋找學(xué)生最易接受和受感染的融入方式;另一方面將學(xué)生教育與學(xué)生管理相結(jié)合，邀請輔導(dǎo)員老師加入到教學(xué)團(tuán)隊中，讓輔導(dǎo)員老師參與到課程思政內(nèi)容的設(shè)計與討論，指導(dǎo)和引導(dǎo)學(xué)生的討論方向。

在教學(xué)模式方面，探索使用線上線下混合式教學(xué)。一方面可以讓學(xué)生線上學(xué)習(xí)知識，線上查閱資料，線下啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生參與討論，參與問題的解決方案的設(shè)計，進(jìn)一步加深對問題的理解，提高對知識的運用能力;另一方面使學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)認(rèn)識自我的不足，激發(fā)斗志?；旌鲜浇虒W(xué)還可以進(jìn)一步幫助學(xué)業(yè)落后的學(xué)生利用線上資源完成課前預(yù)習(xí)和課后鞏固復(fù)習(xí)。

（四）課程教學(xué)方法改革與“思政育人”同步

在完成教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)上，授課過程中多種教學(xué)手段并重，打造不同教學(xué)方法組合，充分利用講授法、演示法、討論法、實踐法等教學(xué)方法，利用帶入式、啟發(fā)式、探究式、研討式等教學(xué)方式，將思想政治教育和諧地融入專業(yè)課學(xué)習(xí)，潤物無聲地提高學(xué)生思想水平、政治覺悟、道德品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。以帶入體驗式教學(xué)為例，在講解控制理論的應(yīng)用時，通過為學(xué)生播放科技短片，結(jié)束后組織學(xué)生分享個人感受，為學(xué)生講解視頻中與自動控制相關(guān)的內(nèi)容，包括航空航天領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、服務(wù)行業(yè)中對控制理論的應(yīng)用。以研討式教學(xué)為例，現(xiàn)代控制理論課程的知識要點是一個完整的體系，即建模、定量分析、定性分析、綜合設(shè)計。通過研討式教學(xué)，為學(xué)生設(shè)置一個開放性題目，師生共同查閱資料，研究、討論、實踐、探索，提出解決問題的方法，通過上述過程使學(xué)生掌握知識和技能。在研討式教學(xué)環(huán)節(jié)，通常采用課程大作業(yè)形式，要求學(xué)生分組完成一個系統(tǒng)完整的分析設(shè)計過程。如完成一個鍋爐生產(chǎn)過程的管網(wǎng)壓力狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計。該作業(yè)內(nèi)容綜合了狀態(tài)空間建模、求解、穩(wěn)定性分析、可控可觀性分析、反饋控制器設(shè)計、仿真、展示等相關(guān)內(nèi)容，對學(xué)生綜合運用所學(xué)知識提出了較高要求。設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，要求學(xué)生對設(shè)計過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，師生共同參與評價機(jī)制，幫助學(xué)生理清思路，培養(yǎng)學(xué)生解決自動化領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。

（五）面向綜合能力提升改革課程評價方式

采用過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合的考核方式，過程考核和期末考試各占50%。在過程考核方面，考核學(xué)生的作業(yè)、課堂測試、課堂討論、心得體會、仿真實驗、期中考試等環(huán)節(jié)?！八颊恕背尚е饕ㄟ^過程考核來完成，通過對課堂討論和心得體會評價給學(xué)生打分。仿真實驗是以開放性的形式，完成某一實際控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型建立，系統(tǒng)求解，穩(wěn)定性、可控性和可觀性判斷和分析，然后根據(jù)性能指標(biāo)要求設(shè)計狀態(tài)觀測器、狀態(tài)反饋控制器，并驗證其性能指標(biāo)，完成仿真驗證。與傳統(tǒng)考試方式不同，實際案例仿真考查沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生需要經(jīng)過思考，查閱資料，才能完成，增加知識考查的深度和廣度。在期末考試環(huán)節(jié)，圍繞現(xiàn)代控制理論課程的知識脈絡(luò)，設(shè)計閉卷考試題目。

三、課程思政教學(xué)設(shè)計要點

現(xiàn)代控制理論課程既是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是一門蘊(yùn)含優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、愛國情懷、自然辯證法和社會主義核心價值觀的哲學(xué)思想課。

（一）家國情懷的培養(yǎng)

在現(xiàn)代控制理論課程的學(xué)習(xí)中，要讓學(xué)生明確個人價值的實現(xiàn)，是與國家和民族的強(qiáng)大分不開的，個人應(yīng)具備對國家和民族的認(rèn)同感和使命感。授課過程中，重點介紹控制理論與控制工程領(lǐng)域的愛國科學(xué)家和民族精神。

1. 愛國主義情懷

大學(xué)生是國家的未來、民族的希望，是國家未來建設(shè)的中堅力量，應(yīng)具有濃厚的家國情懷，以及對祖國和民族的認(rèn)同感和使命感。在介紹現(xiàn)代控制理論發(fā)展歷程時，引入我國現(xiàn)代控制理論的奠基人之一“中國航天之父”“中國導(dǎo)彈之父”和“火箭之王”錢學(xué)森院士及其著作《工程控制論》[2]。在介紹錢老在現(xiàn)代控制理論發(fā)展中做出貢獻(xiàn)的同時，通過線上線下多種資源和多種學(xué)習(xí)方式，展示這位偉大人民科學(xué)家的民族大義和愛國情懷。我國現(xiàn)代控制理論研究的開拓者與傳播者關(guān)肇直院士在20世紀(jì)60年代敏銳地意識到現(xiàn)代控制理論對我國國防現(xiàn)代化的重要性，毅然回國創(chuàng)建國內(nèi)第一個控制理論研究室，開始研究現(xiàn)代控制理論在軍事方面的應(yīng)用，之后他在人造衛(wèi)星測軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)和潛艇控制等方面做出了開拓性貢獻(xiàn)[3]。以此進(jìn)一步引出趙忠堯、郭永懷和鄧稼先等愛國科學(xué)家，并通過查閱歷史資料和觀看相關(guān)影像對偉大科學(xué)家的事跡進(jìn)行學(xué)習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生深刻地認(rèn)識什么是真正的民族精神、民族脊梁和愛國主義情懷。

2. 科學(xué)家精神

在兩院院士大會、中國科協(xié)第十次全國代表大會上，習(xí)近平總書記再次強(qiáng)調(diào)了科技強(qiáng)國、人才培養(yǎng)的重要性。科技人才首要應(yīng)具備科學(xué)家精神，在現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用方面，介紹“兩彈一星”功勛王永志先生采用最優(yōu)控制方法解決導(dǎo)彈發(fā)射的實際問題，讓學(xué)生深切感受到自身所學(xué)在工程領(lǐng)域中所發(fā)揮的重要作用，通過學(xué)習(xí)航天“三大精神”的內(nèi)涵，使學(xué)生深刻意識到學(xué)好專業(yè)的同時更應(yīng)該具備科學(xué)家精神，才能成為真正的科學(xué)家和民族脊梁[5]。

（二）堅定“四個自信”

“四個自信”即中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，由習(xí)近平總書記在慶祝中國共產(chǎn)黨成立95周年大會上提出?！八膫€自信”是一個有機(jī)統(tǒng)一體，既相對獨立，又相輔相成。堅定“四個自信”，落實“三全育人”，是實現(xiàn)民族復(fù)興的有力保證[6]。

1. 文化自信

優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是文化自信之根，民族復(fù)興需要強(qiáng)大的物質(zhì)力量，更需要強(qiáng)大的精神力量，沒有中華文化繁榮興盛，就沒有中華民族偉大復(fù)興?？刂评碚摰陌l(fā)展史，特別是古典控制理論中總能夠看到中華民族的貢獻(xiàn)，如指南車、都江堰、水運儀象臺等[2]。李約瑟曾評價指南車是世界上第一個自動控制系統(tǒng)。通過對控制理論發(fā)展史的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會到中華傳統(tǒng)文化的源遠(yuǎn)流長、博大精深。通過對這些文化“元素”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的認(rèn)同和堅持。

2. 理論自信

理論自信是對中國特色社會主義理論體系的科學(xué)性、真理性、正確性的自信，也是對唯物主義哲學(xué)認(rèn)識論和方法論的自信。系統(tǒng)可控性是指外加控制作用對受控系統(tǒng)的狀態(tài)變量和輸出變量的支配能力。系統(tǒng)可觀性是對系統(tǒng)的量測輸出識別過程狀態(tài)的能力的反映。系統(tǒng)可控性體現(xiàn)了人類能動地改造世界的概念，而系統(tǒng)可觀性體現(xiàn)了人類能動地認(rèn)識世界的概念，這兩個概念的提出豐富和充實了唯物主義哲學(xué)的認(rèn)識論和方法論。培養(yǎng)學(xué)生靈活運用辯證唯物主義原理、自然辯證法的能力，增強(qiáng)辯證思維、戰(zhàn)略思維能力，提高駕馭復(fù)雜局面、處理復(fù)雜問題的本領(lǐng)[7]。

3. 道路自信與制度自信

控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指控制系統(tǒng)在外作用消失后自動恢復(fù)原有平衡狀態(tài)或自動地趨向一個新的穩(wěn)定的平衡狀態(tài)的能力?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計是以系統(tǒng)穩(wěn)定為前提的。穩(wěn)定不僅是系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，更是國家和民族發(fā)展的保障，當(dāng)代大學(xué)生有責(zé)任有義務(wù)擔(dān)負(fù)起“國家”這個大系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的重?fù)?dān)。在介紹系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析時，結(jié)合美國白宮暴力事件、香港暴亂事件、疫情防控，將穩(wěn)定性延伸到一個民族、一個國家的發(fā)展層面，穩(wěn)定是一個國家一個民族發(fā)展的根本保障。

通過我國近年來的穩(wěn)定發(fā)展看待我國今天的國家治理體系，以及新中國成立以來社會主義現(xiàn)代化建設(shè)形成的綜合實力，由此可知堅持社會主義道路是正確的。中華民族不僅創(chuàng)造了燦爛的古代文明，也形成了關(guān)于國家制度和國家治理的豐富思想。

（三）科學(xué)素養(yǎng)貴在養(yǎng)成

把崇尚科學(xué)和追求真理作為一種信念、一種精神境界，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)，才能在探索自然、認(rèn)識社會、領(lǐng)悟人生中擺脫愚昧和狹隘，才能樹立起遠(yuǎn)大的理想，在平凡的崗位上創(chuàng)造出不平凡的業(yè)績。在控制理論發(fā)展的長河中有很多科學(xué)家都做出了重大貢獻(xiàn)，具體以李雅普諾夫為例引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。在李雅普諾夫之前已經(jīng)存在不少關(guān)于穩(wěn)定性的研究成果，但是李雅普諾夫在攻讀博士學(xué)位時，仍然追求真理，勇往直前，刻苦努力，才提出了李雅普諾夫穩(wěn)定性理論[3]。該理論逐漸成為自動控制系統(tǒng)分析和設(shè)計不可缺少的普適性理論和有效工具之一。雖然李雅普諾夫在控制理論界是著名的科學(xué)家，但是著名的李雅普諾夫理論是在他求學(xué)階段提出的，以此鼓勵學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)和卓越的精神品格，敢于挑戰(zhàn)難題，將來成為科學(xué)家，為自己所在的學(xué)術(shù)領(lǐng)域貢獻(xiàn)力量。

四、結(jié)束語

本文介紹了現(xiàn)代控制理論課程思政教學(xué)設(shè)計的思路，課程思政教學(xué)設(shè)計要點，以及與之相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價機(jī)制改革，全面落實全員全過程全方位的“三全育人”要求。在深入挖掘和析出專業(yè)課程思政要素的基礎(chǔ)上，通過典型案例設(shè)計，改革教學(xué)組織方法和教學(xué)模式，將思政之“鹽”融入專業(yè)課程之“湯”，讓課程思政發(fā)揮切實作用，達(dá)到提高培養(yǎng)人才質(zhì)量的目的。通過課程的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)真理的興趣，樹立正確的科學(xué)觀，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和愛國主義精神，堅定學(xué)生的社會主義核心價值觀的信念，堅定中國特色社會主義“四個自信”。

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