基于自動(dòng)控制理論的課程思政探索

袁桂麗 禹建芳 房方

摘要：立德樹人，育人先育德。高校的人才培養(yǎng)以課堂教學(xué)為主，教書育人，要充分利用課堂這個(gè)主渠道。實(shí)現(xiàn)三全育人，需要思想政治教育與專業(yè)課學(xué)習(xí)結(jié)合起來，通過課程思政強(qiáng)化思想政治課程教育的效果。為此，要充分挖掘《自動(dòng)控制原理》中蘊(yùn)含的人文素養(yǎng)、價(jià)值觀等育人元素，適時(shí)適度引入專業(yè)學(xué)習(xí)，并對(duì)專業(yè)課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在知識(shí)傳授的同時(shí)進(jìn)行價(jià)值引領(lǐng)，使學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)運(yùn)用創(chuàng)新思維進(jìn)行理論、實(shí)踐分析，提高學(xué)生的綜合能力，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)全員、全過程、全方位育人的目的。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制理論;思想政治教育;課程思政

中圖分類號(hào)：G641? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）12-0065-03

一、引言

教育強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)，高校肩負(fù)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義接班人的重大任務(wù)。在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，在社會(huì)多元價(jià)值交織、滲透的復(fù)雜背景下，單純或過度依賴思想政治課對(duì)大學(xué)生進(jìn)行價(jià)值引導(dǎo)的局限性日益凸顯，亟須發(fā)揮多學(xué)科優(yōu)勢(shì)。習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)：“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)……其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”，堅(jiān)持以“立德樹人”為根本任務(wù)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程。通過研究自動(dòng)控制理論教學(xué)內(nèi)容，從自動(dòng)控制理論的發(fā)展、模型、性能要求、頻域三段論等角度出發(fā)，探討如何做好思想政治教育，深度發(fā)掘其與思想價(jià)值體系相關(guān)內(nèi)容，采取日?；⒄T導(dǎo)式、啟發(fā)式的教育方法，產(chǎn)生春風(fēng)化雨的效應(yīng)，在專業(yè)課學(xué)習(xí)中內(nèi)化正確的思想觀念。這是突破傳統(tǒng)教學(xué)與思想政治工作的隔閡的重要嘗試，其意義深遠(yuǎn)而重大。

二、《自動(dòng)控制原理》課程簡(jiǎn)介

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、制造業(yè)、交通等眾多行業(yè)，極大地提高社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了人們的生活水平。本課程是自動(dòng)化專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，目的是使學(xué)生了解經(jīng)典控制理論的基本概念，掌握和了解基本理論和主要研究方法，能夠建立自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，掌握其性能分析方法，按照要求設(shè)計(jì)、校正自動(dòng)控制系統(tǒng)，改善系統(tǒng)性能，為學(xué)生解決自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際控制問題和后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過挖掘控制論中的哲學(xué)思想和德育元素，進(jìn)行課程內(nèi)容的頂層設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生大工程觀，力求在講課時(shí)將思想政治教育自然和諧地引入專業(yè)課學(xué)習(xí)，增強(qiáng)思想政治教育的親和力與感染力，給學(xué)生帶來真實(shí)的體驗(yàn)感與獲得感，起到潤(rùn)物無聲提高學(xué)生思想水平、政治覺悟、道德品質(zhì)和文化素養(yǎng)的作用。

三、《自動(dòng)控制原理》課程思政的頂層設(shè)計(jì)

1.通過自動(dòng)控制理論發(fā)展歷史映射發(fā)揚(yáng)華電精神。自動(dòng)控制理論的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的，有時(shí)也會(huì)停滯不前，但整體發(fā)展是螺旋上升的，映射到我校發(fā)展歷程，我們能從最初的電力職工學(xué)校發(fā)展到今天的“電力黃埔”也不是一帆風(fēng)順的，凝練出“自強(qiáng)不息、團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、愛崗敬業(yè)、追求卓越”的華電精神。學(xué)生在今后的生活、事業(yè)發(fā)展中也不會(huì)一帆風(fēng)順，大家要有發(fā)展的眼光，發(fā)揚(yáng)華電精神，為我國(guó)的電力事業(yè)、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

2.通過分析控制系統(tǒng)穩(wěn)定的重要性，引導(dǎo)認(rèn)識(shí)社會(huì)穩(wěn)定的重要意義及自身責(zé)任。穩(wěn)定性是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的首要條件、先決條件，對(duì)于控制系統(tǒng)，不論是時(shí)域分析法、根軌跡分析法還是頻域分析法，都要對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性做出判定。只有當(dāng)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，我們研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能才有意義，才能討論系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制任務(wù)和基本要求。

對(duì)于社會(huì)這個(gè)大系統(tǒng)也是一樣。社會(huì)穩(wěn)定是第一要?jiǎng)?wù)，只有穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境，人民才能安居樂業(yè)，國(guó)家才能更好地進(jìn)行物質(zhì)文明、精神文明建設(shè)。鄧小平提出“穩(wěn)定壓倒一切”“發(fā)展才是硬道理”，為幾十年的經(jīng)濟(jì)大發(fā)展提供了保障。人民的物質(zhì)生活條件有了明顯改善，精神生活日益豐富。在社會(huì)多元價(jià)值交織、滲透的復(fù)雜背景下，當(dāng)代大學(xué)生得益于社會(huì)穩(wěn)定，也要高度重視維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，善于發(fā)現(xiàn)存在于身邊的不穩(wěn)定因素，提高自身素質(zhì)，來化解不穩(wěn)定因素。維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，良好意識(shí)是做好一切工作的前提。大學(xué)生要培養(yǎng)好“三識(shí)”，即大局意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、超前意識(shí)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)學(xué)理論、學(xué)法律、學(xué)政策，夯實(shí)黨的基本理論，用理論豐富頭腦，遇事抓住根本;加強(qiáng)法律學(xué)習(xí)，用法律武裝自己，更好地化解矛盾;學(xué)懂出臺(tái)的新政策，有策可憑，按策辦事。有了以上維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的前提和基礎(chǔ)，“動(dòng)之以情，曉之以理，明之以法”，用情、用理、用法就是最終解決社會(huì)矛盾的有效手段。新形勢(shì)下，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定是重要任務(wù)，大學(xué)生義不容辭，小到“宿舍的穩(wěn)定”“班級(jí)的穩(wěn)定”“家庭的穩(wěn)定”，大到“學(xué)校的穩(wěn)定”“社會(huì)的穩(wěn)定”“國(guó)家的安全穩(wěn)定”，從而為實(shí)現(xiàn)國(guó)家“富強(qiáng)、民主、文明、和諧”盡自己的努力，做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

3.通過數(shù)學(xué)模型的等價(jià)變換映射自由、平等、誠(chéng)信、公正、法制原則。同一系統(tǒng)可以采用不同的數(shù)學(xué)模型，如微分方程、傳遞函數(shù)、方框圖、信號(hào)流圖、頻率特性來描述，微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性可以相互轉(zhuǎn)換，方框圖和信號(hào)流圖可以通過等價(jià)變換法則求典型的傳遞函數(shù)，變換的目的是進(jìn)行系統(tǒng)性能分析，先等價(jià)變換哪部分是人的自由，但必須遵循等價(jià)原則。數(shù)學(xué)模型的等價(jià)變化如同人與人相處之道，必須互相尊重，遵守自由、平等、誠(chéng)信、友愛、公正的原則。失去這個(gè)基礎(chǔ)，人與人之間便不會(huì)融洽、和諧相處。

4.通過時(shí)域分析法的三種性能要求有時(shí)是互相矛盾的，映射識(shí)大體、顧大局、合作共贏。時(shí)域分析法是在時(shí)間域?qū)ο到y(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行分析。掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)，掌握一階、二階乃至高階系統(tǒng)性能分析方法，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法。通過分析發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能要求有時(shí)互相矛盾。比如，開環(huán)增益的增大，對(duì)穩(wěn)定性不利，穩(wěn)態(tài)誤差是常數(shù)時(shí)，有利于減小穩(wěn)態(tài)誤差，對(duì)動(dòng)態(tài)性能來說可加快系統(tǒng)響應(yīng)，三者相互制約，是矛盾的。再如，加入積分環(huán)節(jié)對(duì)穩(wěn)定性不利，對(duì)消除穩(wěn)態(tài)誤差有利，這就要綜合各種因素通盤考慮，折中考慮，講究中庸之道，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，不能只顧一己之私，講究合作共贏。

新能源優(yōu)化調(diào)度方面，我國(guó)以化石能源為主，發(fā)電以火力發(fā)電為主導(dǎo)，燃煤排放的硫氧化物、氮氧化物對(duì)空氣都有污染。隨著能源枯竭、環(huán)境惡化，國(guó)家大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能、潮汐能等新能源發(fā)電，但這些新能源的特點(diǎn)是隨機(jī)性很大，若是直接并網(wǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全。另外就是新能源發(fā)電技術(shù)原因。目前，發(fā)電成本比常規(guī)能源高，這就需要新能源和其他能源一起通過優(yōu)化調(diào)度發(fā)電，整體考慮供電的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，不能只為清潔、環(huán)保，不顧電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

5.通過根軌跡圖分析系統(tǒng)性能，映射解決問題要抓主要矛盾、關(guān)鍵問題。根據(jù)根軌跡圖分析系統(tǒng)的性能，抓住根軌跡是否與虛軸有交點(diǎn)，是否有右半平面的根軌跡，是否在實(shí)軸有分離點(diǎn)，求出交點(diǎn)和分離點(diǎn)的根軌跡增益和根，便于我們掌握系統(tǒng)是否震蕩和穩(wěn)定的臨界值。同樣，在參量根軌跡分析中，等效開環(huán)傳遞函數(shù)的求取是繪制根軌跡的關(guān)鍵。要解決這一問題，就要抓住不管哪個(gè)參數(shù)變化，要畫的都是閉環(huán)特征根運(yùn)動(dòng)的軌跡，必然滿足閉環(huán)特征方程，然后通過閉環(huán)特征方程求取等價(jià)開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)根軌跡繪制法繪制根軌跡。這就告訴我們，無論做什么事都要抓主要矛盾、關(guān)鍵問題，尋根溯源。解決了這些問題，其他問題就迎刃而解，不要不分主次，眉毛胡子一把抓，做科學(xué)研究也一樣，要抓主要問題、關(guān)鍵問題，解決難點(diǎn)問題。

6.通過穩(wěn)定裕度的含義，映射做任何事要做好充分準(zhǔn)備、留有余地、游刃有余。幅值裕度、相位裕度綜合衡量自動(dòng)控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定程度，留有穩(wěn)定的余量，保證系統(tǒng)在受到不確定、隨機(jī)的擾動(dòng)時(shí)，仍能保持穩(wěn)定性能?？刂葡到y(tǒng)是這樣，對(duì)于人也是一樣。我們做什么事時(shí)一定事先做好充分準(zhǔn)備，不打無準(zhǔn)備之仗，不打無把握之仗。天道酬勤，做好充足的準(zhǔn)備，才能以不變應(yīng)萬變，遇到突發(fā)事件保持沉著冷靜。找工作、創(chuàng)業(yè)、讀研，都要事先規(guī)劃好，做好充足準(zhǔn)備，首先，必須有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，這就要求我們平時(shí)游刃有余地完成課內(nèi)知識(shí)的同時(shí)，自主擴(kuò)展知識(shí)面，開闊視野。其次，鍛煉自己的能力，如協(xié)調(diào)溝通能力、管理能力、動(dòng)手能力、研究能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)變能力等。最后，提高個(gè)人修養(yǎng)，內(nèi)外兼修。有了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、很強(qiáng)的綜合能力和很好的個(gè)人修養(yǎng)做后盾，干什么事才能更有底氣、更自信淡定。自信源于實(shí)力，達(dá)到“任爾東西南北風(fēng)，我自巋然不動(dòng)”“不管風(fēng)吹浪打，勝似閑庭信步”的境界，方能立于不敗之地。

7.通過頻域三頻段理論，映射做人要根據(jù)不同階段規(guī)劃好目標(biāo)。頻域三頻段理論中，低頻代表控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，要有積分環(huán)節(jié)和較大的開環(huán)增益，對(duì)數(shù)幅頻特性曲線要抖要高;中頻代表控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，對(duì)數(shù)幅頻特性曲線要緩要寬;高頻代表抗干擾性能，要抖要低。不同的頻率階段代表對(duì)控制系統(tǒng)的要求不同。對(duì)于我們也是一樣，不同年齡階段要求不同。大學(xué)正是學(xué)生增長(zhǎng)知識(shí)、開闊視野、提高能力和個(gè)人修養(yǎng)的時(shí)期，就要在這些方面努力。當(dāng)你們工作、成家了，就要擔(dān)負(fù)起為人夫（妻）、父（母）、子（女）、職員等角色的責(zé)任，不同階段要做好規(guī)劃，有不同的努力目標(biāo)。

現(xiàn)在，有的學(xué)生沒有規(guī)劃，目標(biāo)不明確，行動(dòng)沒方向、沒著眼點(diǎn)，出現(xiàn)必修課選逃、選修課必逃，上課來了也是身在曹營(yíng)心在漢，要么睡覺，要么玩手機(jī)，過著庸庸碌碌的生活，失去青年人應(yīng)有的活力、斗志和責(zé)任意識(shí)?！度嗣袢?qǐng)?bào)》痛批：沉睡中的大學(xué)生，你不失業(yè)，天理難容。作為“雙一流”高校的華中科技大學(xué)，2018年有18名學(xué)生拿到專科畢業(yè)證。同樣以高分進(jìn)入華中科技大學(xué)學(xué)習(xí)，起點(diǎn)相同，畢業(yè)結(jié)果卻迥然不同，有人為理想插上翅膀，從此飛得更高更遠(yuǎn)，而有人卻主動(dòng)繳械投降，破罐子破摔，走上獨(dú)木橋。如果有人是這種狀態(tài)，希望你們覺醒吧，有道是浪子回頭金不換，扛起肩上的責(zé)任，不要在該奮斗的年紀(jì)選擇安逸。認(rèn)真負(fù)責(zé)地規(guī)劃人生，確立遠(yuǎn)大的奮斗目標(biāo)，只有把理想目標(biāo)同祖國(guó)的發(fā)展需要相結(jié)合，順應(yīng)時(shí)代潮流，才能發(fā)揮學(xué)生的潛能，實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值，時(shí)勢(shì)造英雄，為兩個(gè)百年夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)自己的力量。

四、結(jié)語

高校應(yīng)當(dāng)積極思考探索從“思政課程”向“課程思政”的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建全員、全方位、全過程的三全育人格局，把立德樹人作為根本任務(wù)。同時(shí)，充分發(fā)揮專業(yè)課程、科研、實(shí)踐等工作的育人功能，挖掘育人元素，完善育人機(jī)制，優(yōu)化評(píng)價(jià)機(jī)制，切實(shí)構(gòu)建育人體系，讓所有任課教師都能挑起“思政擔(dān)”。為鞏固強(qiáng)化思想政治教育效果，所有教師應(yīng)該及時(shí)了解新政策、新思想的發(fā)展動(dòng)向，緊跟時(shí)代特征，明確教育目標(biāo)，層層推進(jìn)，大膽創(chuàng)新教育方式，在大學(xué)生的不同年級(jí)設(shè)立不同的階段目標(biāo)，步步優(yōu)化。通過挖掘非思想政治課的育人元素，結(jié)合案例引導(dǎo)學(xué)生深化、內(nèi)化社會(huì)主義核心價(jià)值觀和哲學(xué)觀，起到“隨風(fēng)潛入夜，潤(rùn)物細(xì)無聲”的潛移默化、春風(fēng)化雨效果，完成立德樹人的根本任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].第六版.北京：科學(xué)出版社，2013.