融入思政元素的“自動(dòng)控制原理”課程建設(shè)實(shí)踐

賈朱植，祝洪宇，孫文鵬

（1.遼寧科技大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 鞍山 114000；2.遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114000）

0 引言

“自動(dòng)控制原理”是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化等電氣類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過對控制理論的學(xué)習(xí)掌握控制系統(tǒng)的建模方法，對控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行時(shí)域分析、根軌跡分析、頻域分析，并對系統(tǒng)進(jìn)行綜合與校正。它是一門理論與實(shí)踐并重，而且工程性、綜合性、方法性、理論性很強(qiáng)的課程[1-2]。通過該課程的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生掌握經(jīng)典控制理論的基本概念、基本原理與基本分析方法，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)旨在培養(yǎng)高技能型工程實(shí)踐人才，但如何兼顧培養(yǎng)學(xué)生的思想道德修養(yǎng)，經(jīng)常被忽視。因此，以遼寧科技大學(xué)課程思政示范課項(xiàng)目建設(shè)為契機(jī)，以“立德樹人”為指導(dǎo)思想[2]，對“自動(dòng)控制原理”進(jìn)行了思政元素的融入建設(shè)，積極挖掘?qū)I(yè)課程里的“思政”資源，不僅培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生具備正確的思想意識。

1 “自動(dòng)控制原理”課程思政建設(shè)的目標(biāo)

本課程思政建設(shè)的目標(biāo)是使學(xué)生具有專業(yè)知識的同時(shí)具備正確的思想意識，分為專業(yè)教育和思政教育兩個(gè)方面：

1.1 專業(yè)教育方面

本課程的專業(yè)教育目標(biāo)為：讓學(xué)生在全面掌握和理解自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念的基礎(chǔ)上，掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和三大分析方法，具有一定的自動(dòng)控制系統(tǒng)分析能力。

1.2 思政教育方面

（1）以實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢引領(lǐng)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷、民族自豪感和民族自信心。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。借助榜樣的力量，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)的職業(yè)操守。

（3）培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，實(shí)事求是，誠信友善。

（4）培養(yǎng)學(xué)生具有開闊的思維，寬廣的心胸，善于團(tuán)隊(duì)合作，善于多種角度看問題，多條途徑解決問題。

2 “自動(dòng)控制原理”課程思政建設(shè)的途徑和方法

2.1 提高任課教師的思政素質(zhì)

習(xí)近平總書記指出，“辦好思想政治理論課關(guān)鍵在教師”[2]。教師是教學(xué)過程的主導(dǎo)者，同時(shí)也是學(xué)生的榜樣，要進(jìn)行課程思政建設(shè)，必須要提高教師的思政素質(zhì)[2-3]。

任課教師首先要做到立場堅(jiān)定，不忘初心，遵紀(jì)守法，嚴(yán)于律己，遵守教學(xué)秩序，以立德樹人為己任，不僅要成為學(xué)生專業(yè)技能方面的領(lǐng)路人，更要做思想意識方面的引領(lǐng)者。任課教師應(yīng)熱愛教師崗位，為人表率，用自己的言行影響學(xué)生。

任課教師要積極參加思政學(xué)習(xí)，向?qū)Ｂ毜乃颊處煂W(xué)習(xí)思政教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以提高自己的思政教學(xué)能力及思政素養(yǎng)。

2.2 修訂融入思政教育的課程教學(xué)大綱

課程教學(xué)大綱是教學(xué)工作的指導(dǎo)文件，因此將思政元素融入“自動(dòng)控制原理”的教學(xué)過程中，要首先修訂、完善融入思政元素的課程大綱[3]，在課程大綱的指導(dǎo)及規(guī)范下再進(jìn)行課程建設(shè)。

課程教學(xué)大綱的修訂要從專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合本課程的教學(xué)內(nèi)容，深入挖掘思政元素，并注意思政元素與專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的和諧統(tǒng)一，有機(jī)融合。

2.3 融入思政元素的教學(xué)模式

2.3.1 多種教學(xué)方法相結(jié)合

教學(xué)過程中，采用講授、引導(dǎo)、討論、演示等多種教學(xué)方法和手段相結(jié)合的模式，通過教師引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、積極討論、得出結(jié)論等學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與到課堂學(xué)習(xí)和討論中來。

2.3.2 充分利用現(xiàn)代化教學(xué)平臺和網(wǎng)絡(luò)資源

本課程在超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺不僅為學(xué)生提供電子參考書、小視頻、課件、教學(xué)直播回放、測驗(yàn)、習(xí)題等課內(nèi)學(xué)習(xí)資源，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)；同時(shí)篩選與課程相關(guān)的、有意義的時(shí)事政治、科技新聞等課外學(xué)習(xí)資源，以開拓學(xué)生的視野，并達(dá)到思政教育的目的。學(xué)生有問題可以隨時(shí)通過超星平臺或微信等通信工具與教師進(jìn)行溝通和討論，教師發(fā)現(xiàn)問題也可以及時(shí)對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。

多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化教學(xué)工具的使用對學(xué)生產(chǎn)生更多積極、正面的影響，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有利于學(xué)生身心健康發(fā)展。

3 “自動(dòng)控制原理”課程內(nèi)容的優(yōu)化及思政元素的融入

3.1 課程內(nèi)容的優(yōu)化及思政元素的融入

精選課程內(nèi)容，合理優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。課程以連續(xù)線性定常系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域法和頻域法等內(nèi)容為主，適當(dāng)講授根軌跡法和控制系統(tǒng)的校正兩部分。根據(jù)課程內(nèi)容，將思政建設(shè)有機(jī)融入其中。

第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述，主要講授自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、控制理論的發(fā)展、控制理論的應(yīng)用。在講授控制理論的發(fā)展時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生以錢學(xué)森等愛國科學(xué)家為榜樣，學(xué)習(xí)他們的奉獻(xiàn)精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神[4]。在講授控制理論的應(yīng)用時(shí)，與實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢相結(jié)合，融入神舟、嫦娥等我國近年重大科技進(jìn)步，以中國夢引領(lǐng)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷，樹立為中華之崛起而讀書的理想信念。再結(jié)合本校校訓(xùn)“博學(xué)明德，經(jīng)世致用”，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生具有工匠精神、敬業(yè)精神。

第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，主要講授建立系統(tǒng)的微分方程，求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡及等效變換。在講授三種數(shù)學(xué)模型時(shí)，指出同一系統(tǒng)可以由不同形式的數(shù)學(xué)模型描述，同一系統(tǒng)如果輸入/輸出變量不同，可能具有不同的數(shù)學(xué)模型，不同的系統(tǒng)也可以抽象成同一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，由此，可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)透過現(xiàn)象看清事物的本質(zhì)[4-5]。自動(dòng)控制的基本原理就是“反饋”，根據(jù)給定與反饋信號相比較得到的偏差大小，對系統(tǒng)進(jìn)行控制，以得到理想的輸出?！胺答仭痹硗瑯涌梢杂糜跈z測現(xiàn)階段自己與理想之間的差距，來決定自己下一步的學(xué)習(xí)、工作計(jì)劃，以減小差距，實(shí)現(xiàn)更好的自己。

第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法，主要講授一階、二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能指標(biāo)，從而分析系統(tǒng)的動(dòng)/靜態(tài)特性，以改善系統(tǒng)的性能。對控制系統(tǒng)的要求是“穩(wěn)”“快”“準(zhǔn)”，穩(wěn)定是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對控制系統(tǒng)非常重要，但若只強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性而忽視了“快”和“準(zhǔn)”兩方面的要求，控制系統(tǒng)也是無法快速準(zhǔn)確完成任務(wù)的，這三方面性能是互相矛盾、互相制約的，由此，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識事物時(shí)，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一方面的重要[6-7]，在集體生活中也不能過于計(jì)較個(gè)人得失，要有寬廣的胸襟，要識大體、顧大局，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，最終達(dá)到共贏。

第四章根軌跡法，主要講授系統(tǒng)根軌跡的繪制，以及通過根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)/靜態(tài)性能。通過根軌跡的繪制，引導(dǎo)學(xué)生要善于歸納總結(jié)事物的發(fā)展規(guī)律。根據(jù)根軌跡分析系統(tǒng)的性能，主要抓住根軌跡與虛軸是否有交點(diǎn)，有沒有右半平面的根軌跡，在實(shí)軸有沒有分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)等關(guān)鍵點(diǎn)，由此引導(dǎo)學(xué)生做事情要善于抓住主要矛盾，抓住關(guān)鍵問題，才能更好地解決問題。

第五章頻率法，主要講授系統(tǒng)的頻率特性、伯德圖和奈氏圖的繪制、奈氏穩(wěn)定判據(jù)和穩(wěn)定裕量。頻率法是一種工程分析方法，通過系統(tǒng)的頻率特性分析系統(tǒng)性能。時(shí)域法、根軌跡法、頻域法都是分析系統(tǒng)的方法，奈氏穩(wěn)定判據(jù)、勞斯穩(wěn)定判據(jù)等多種方法都可用于判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，揭示了解決問題的途徑和方法的多樣性[8]，要有開闊的思維，尋求解決問題的多種途徑，并且要善于在眾多方法中選擇更適宜的方法。

第六章系統(tǒng)的校正，主要講授串聯(lián)校正和并聯(lián)校正，利用頻率分析法對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，校正可以使系統(tǒng)達(dá)到令人滿意的性能指標(biāo)，這個(gè)道理同樣適合我們的人生，人的一生要不斷地自我反省、自我校正，這樣我們才能進(jìn)步，以做到更好的自己。

3.2 融入課程思政的教學(xué)案例

“自動(dòng)控制系統(tǒng)概述”是“自動(dòng)控制原理”的第一課，影響學(xué)生對這門課程的認(rèn)識，以及對這門課的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)興趣，因此，在教學(xué)過程中第一課是至關(guān)重要的。因此，以“自動(dòng)控制系統(tǒng)概述”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例來說明思政元素是如何與專業(yè)課的知識點(diǎn)相融合的。

3.2.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）知識目標(biāo)。掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，掌握反饋控制系統(tǒng)的基本要求及性能指標(biāo)。了解自動(dòng)控制理論的發(fā)展歷史。

（2）課程思政目標(biāo)。①學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神及其家國情懷。由我國近年來的重大科學(xué)進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生弘揚(yáng)愛國主義精神，樹立民族自信心。②將閉環(huán)控制的思想應(yīng)用到學(xué)習(xí)、工作和生活中，自我調(diào)整，優(yōu)化改進(jìn)。③使學(xué)生懂得，在集體中，團(tuán)隊(duì)合作的重要性，培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)的職業(yè)操守。④培養(yǎng)學(xué)生解決問題要抓住主要矛盾，要懂得股權(quán)大局，合作共贏。

3.2.2 教學(xué)內(nèi)容

本章概括介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、自動(dòng)控制理論的發(fā)展史以及控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。由中國載人航天以及嫦娥五號等國家重大科技進(jìn)步的案例，引出控制的重要意義。通過舉例，引出開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念，引導(dǎo)學(xué)生找出開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的差異及各自的特點(diǎn)。

在此，可以指出自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅是指工業(yè)上的自動(dòng)控制系統(tǒng)，比如企業(yè)、社會(huì)也是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，同樣可以利用反饋的思想進(jìn)行調(diào)節(jié)。也可以引導(dǎo)學(xué)生將閉環(huán)控制的思想應(yīng)用到學(xué)習(xí)、工作和生活中，自我調(diào)整，優(yōu)化改進(jìn)。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成、基本環(huán)節(jié)以及控制系統(tǒng)的類型。分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，得到閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，如：給定環(huán)節(jié)；比較環(huán)節(jié)；校正環(huán)節(jié)；放大環(huán)節(jié)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；被控對象；檢測裝置。

通過各個(gè)環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)中的作用，使學(xué)生了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的每一部分都各司其職才組成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，能夠完成一定的功能，由此可得團(tuán)隊(duì)合作的重要性，因此，在工作和生活中，要具有愛崗、敬業(yè)、誠信、友善的優(yōu)良品質(zhì)。

（3）自動(dòng)控制理論的發(fā)展史。通過講解自動(dòng)控制理論的發(fā)展史，穿插愛國科學(xué)家的故事以及國家重點(diǎn)項(xiàng)目的案例，使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神及其家國情懷，樹立“國家興亡、匹夫有責(zé)”的社會(huì)責(zé)任意識相結(jié)合。由我國近年來的重大科學(xué)進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生弘揚(yáng)愛國主義精神，樹立民族自信心。

（4）自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生了解控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性三方面的性能指標(biāo)，使學(xué)生理解三方面指標(biāo)互相制約、互相矛盾，應(yīng)學(xué)會(huì)在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，優(yōu)先滿足首要指標(biāo)，抓主要矛盾；在保證穩(wěn)定的情況下兼顧動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的要求，不可只顧一種性能要求而忽略另一種性能訴求，而要顧全大局，合作共贏。

4 “自動(dòng)控制原理”課程考核評價(jià)方法改革

原有的“自動(dòng)控制原理”課程的考核包括期末考試（70%）和平時(shí)成績（30%），平時(shí)成績包括課堂出席情況（10%）、課堂提問情況（10%）、作業(yè)完成情況（10%）的考核等。新的課程考核評價(jià)方法將學(xué)生的思想道德修養(yǎng)納入考核體系，更加注重學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)過程，即：出席情況不僅考核出席率，也要關(guān)注遲到早退現(xiàn)象；將課堂提問情況改為課堂表現(xiàn)，不僅關(guān)注問題回答情況，更要關(guān)注課堂學(xué)習(xí)過程的積極參與情況，學(xué)習(xí)過程中的注意力集中情況，平時(shí)測驗(yàn)的誠信情況等；作業(yè)完成情況不僅考核作業(yè)是否完成，更要關(guān)注能否獨(dú)立完成、完成的質(zhì)量以及書寫的工整程度。

5 結(jié)語

通過融入思政元素的“自動(dòng)控制原理”課程建設(shè)，以“立德樹人”為指導(dǎo)思想，修訂了融入思政元素的課程教學(xué)大綱，優(yōu)化了課程內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)課程的知識點(diǎn)，積極發(fā)掘了其中蘊(yùn)含的思政元素，同時(shí)采用多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，線上線下互相配合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不僅夯實(shí)了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的愛國情懷和社會(huì)責(zé)任感，幫助學(xué)生做更好的自己，也使學(xué)生認(rèn)識到了很多道理就在你我身邊。在融入思政教育的課程建設(shè)過程中，教師的思政修養(yǎng)也得到了顯著提高。通過三年的改革和建設(shè)，“自動(dòng)控制原理”被評為校一流本科課程和校課程思政示范課程。