基于“現(xiàn)代控制理論”的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)探討

王宇嘉 麻超 吳健珍

[摘 要] 課程思政是高校落實(shí)立德樹人的根本舉措，作為自動(dòng)化專業(yè)的重要專業(yè)課程，“現(xiàn)代控制理論”的學(xué)習(xí)對于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及工程應(yīng)用的實(shí)踐都具有重要的影響。該文對“現(xiàn)代控制理論”課程中的思政元素進(jìn)行深入挖掘，從學(xué)生家國情懷培養(yǎng)、民族精神和個(gè)人道德及正確的科學(xué)觀三方面進(jìn)行課程思政設(shè)計(jì)，教學(xué)過程中使用多種教學(xué)手段和教學(xué)方法，充分發(fā)揮專業(yè)課程的育人功能，為培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷、養(yǎng)成良好的職業(yè)道德奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)方法

一、引言

2020年5月教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》（以下簡稱《綱要》），全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)?！毒V要》指出，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)是深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會(huì)精神、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，高校要深化教育教學(xué)改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發(fā)揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。《綱要》對推進(jìn)高校課程思政建設(shè)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。一是強(qiáng)調(diào)要科學(xué)設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)體系;二是要結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)分類推進(jìn)課程思政建設(shè);三是推動(dòng)課程思政全程融入課堂教學(xué)建設(shè);四是著力提升專業(yè)教師的課程思政建設(shè)能力;五是完善課程思政建設(shè)評價(jià)激勵(lì)機(jī)制。

“課程思政”是依托、借助于某門專業(yè)課、通識(shí)課作為載體，根據(jù)實(shí)際需要隱性或顯性地對大學(xué)生進(jìn)行社會(huì)主義政治理論素養(yǎng)教育的實(shí)踐活動(dòng)，形式靈活，可接受性強(qiáng)，尤其是一些專業(yè)主干課程，能夠潛移默化地對學(xué)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)地影響，使學(xué)生在不知不覺中接受社會(huì)主義政治理論教育，是“大思政”理念、“隱形思想政治教育”理念的具體體現(xiàn)和呈現(xiàn)。如何打破長期以來思想政治教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應(yīng)”，將立德樹人貫徹到高校課堂全過程、全方位、全員之中，推動(dòng)思想課程與課程思政協(xié)同前行、相得益彰，構(gòu)筑育人大格局，是新時(shí)代中國高校面臨的重要任務(wù)之一。課程思政強(qiáng)調(diào)將思想政治工作貫穿學(xué)科體系、專業(yè)體系、教材體系、管理體系之中，在傳授課程知識(shí)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)到的知識(shí)和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德性和素養(yǎng)，注重將學(xué)生個(gè)人發(fā)展與社會(huì)發(fā)展、國家發(fā)展結(jié)合起來，是高校立德樹人的突破口和新抓手，有助于幫助學(xué)生解答思想困惑、價(jià)值困惑、情感困惑，激發(fā)其為國家學(xué)習(xí)、為民族學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，幫助其在創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值過程中明確自身價(jià)值和社會(huì)定位。

專業(yè)課程蘊(yùn)含豐富的思政元素。一方面，專業(yè)知識(shí)本身具有明顯的價(jià)值傾向、家國情懷等;另一方面，教師可以通過深度挖掘，在已有思政元素的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步拓展和開發(fā)?！艾F(xiàn)代控制理論”課程是自動(dòng)化專業(yè)及電氣類相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)課程，在課程體系中處于重要位置[1]，上承經(jīng)典控制理論，下啟智能控制，是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、改造世界的有力工具?！艾F(xiàn)代控制理論”培養(yǎng)目標(biāo)具有以下幾個(gè)方面：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代控制理論的基本概念、原理、建模方法表達(dá)控制工程問題;建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并求解，進(jìn)而完成分析、解決自動(dòng)化領(lǐng)域復(fù)雜工程問題;能夠針對復(fù)雜控制工程的要求和特性，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、現(xiàn)代控制理論的知識(shí)，確定控制系統(tǒng)的控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。將思政元素融入“現(xiàn)代控制理論”課程，不是簡單的“課程”加“思政”，不是在專業(yè)授課中剝出幾節(jié)課講授思政內(nèi)容，應(yīng)該是將二者有機(jī)融合、相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展，通過由近及遠(yuǎn)、由表及里、引人入勝的方式引導(dǎo)學(xué)生理解社會(huì)制度的歷史性變革和國家取得的歷史性成就，把家國情懷自然滲入課程方方面面，實(shí)現(xiàn)潤物無聲的效果。

通過對“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)內(nèi)容的梳理，深入發(fā)掘課程中的哲學(xué)思想、價(jià)值觀等育人元素，從現(xiàn)代控制理論的發(fā)展、模型建立、性能分析等多方面開展實(shí)踐，探索如何做好專業(yè)課的思想政治教育，明確落實(shí)教學(xué)目的、精準(zhǔn)把握教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，在傳授知識(shí)的同時(shí)進(jìn)行價(jià)值引領(lǐng)，達(dá)到自然滲透、有效遷移的目的，設(shè)計(jì)入心入情的課程思政內(nèi)容，對激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)真理，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生家國意識(shí)，都具有重要的意義。

二、“現(xiàn)代控制理論”課程思政設(shè)計(jì)要點(diǎn)

“現(xiàn)代控制理論”課程是自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)課，同時(shí)也是一門卓越的自然辯證法，課程內(nèi)容深刻地體現(xiàn)了系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)、內(nèi)因外因、相互作用、相互聯(lián)系的哲學(xué)思想。在我國古代，從“指南車”到“木牛流馬”，處處體現(xiàn)了“自動(dòng)控制”“反饋”的思想，而隨著控制理論的發(fā)展，尤其是在具有更廣泛應(yīng)用價(jià)值、以研究多變量控制系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論誕生后，其迅速成為一門重要的應(yīng)用理論科學(xué)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和國防等方面被廣泛應(yīng)用，特別是在宇宙航行、人造衛(wèi)星、洲際導(dǎo)彈等應(yīng)用中取得了突出的效果。與此同時(shí)，我國科學(xué)家更是在現(xiàn)代控制理論的發(fā)展中做出了卓越的貢獻(xiàn)，如錢學(xué)森、宋健、關(guān)肇直等人?！艾F(xiàn)代控制理論”課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明較多，如何在有限的授課時(shí)間內(nèi)，將思政內(nèi)容有機(jī)地融合進(jìn)課程并走進(jìn)學(xué)生心中，成為上好“現(xiàn)代控制理論”課程思政的關(guān)鍵，因此，在設(shè)計(jì)“現(xiàn)代控制理論”課程思政內(nèi)容時(shí)，課程組以教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成為出發(fā)點(diǎn)，以立德樹人為根本任務(wù)，結(jié)合教學(xué)大綱和教學(xué)方案，對課程內(nèi)容深耕細(xì)作，從知識(shí)點(diǎn)到章節(jié)內(nèi)容的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)思政要點(diǎn)，完成如下三個(gè)方面思政內(nèi)容的滲透。

（一）家國情懷的培養(yǎng)

當(dāng)代大學(xué)生既生逢其時(shí)，也重任在肩，在這個(gè)奮進(jìn)的時(shí)代，擔(dān)負(fù)著民族復(fù)興的歷史重任，需要從家國情懷中汲取養(yǎng)分，升華境界。大學(xué)生是國家的未來，民族的希望，更應(yīng)該具有深厚的家國情懷。家國情懷是對家鄉(xiāng)的依戀、對國家的高度認(rèn)同感和責(zé)任感的體現(xiàn)，因此，在“現(xiàn)代控制理論”課程的學(xué)習(xí)中，要讓學(xué)生明確個(gè)人價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，是與國家和民族的強(qiáng)大分不開的。授課過程中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)控制理論的發(fā)展過程中，始終有智慧的中國人民在貢獻(xiàn)力量。如介紹在現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過程中，結(jié)合中國古代古樸的“自動(dòng)控制理論”思想，通過對“指南車”“木牛流馬”“水運(yùn)儀象臺(tái)”等內(nèi)容的講解介紹，讓學(xué)生體會(huì)到中華傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長、博大精深。優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是文化自信之根，民族復(fù)興既需要強(qiáng)大的物質(zhì)力量，也需要強(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，通過對這些文化“元素”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對優(yōu)秀的中華傳統(tǒng)文化的認(rèn)同和堅(jiān)持。而在介紹系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析時(shí)，從概念上完成穩(wěn)定性的介紹后，將穩(wěn)定性延伸到一個(gè)民族、一個(gè)國家的發(fā)展層面，讓學(xué)生深刻地意識(shí)到“穩(wěn)定”不但是系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，從更加廣泛的意義上講，穩(wěn)定更是一個(gè)國家一個(gè)民族發(fā)展的根本保障，當(dāng)代大學(xué)生有責(zé)任有義務(wù)擔(dān)負(fù)起“國家”這個(gè)大系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的重?fù)?dān)。

（二）民族精神和個(gè)人道德的培養(yǎng)

民族精神凝聚和體現(xiàn)了中華民族文化的精華和合理的民族價(jià)值取向[2]。以愛國主義為核心的民族精神始終是中華民族幾千年文化發(fā)展永恒的主旋律。在全球化、現(xiàn)代化的今天，這樣的民族精神更顯得無比珍貴，不可缺少。而在社會(huì)飛速發(fā)展的時(shí)代，一個(gè)人的情操和道德觀，會(huì)直接影響社會(huì)的健康發(fā)展，加強(qiáng)個(gè)人品德修養(yǎng)，是時(shí)代的需求，也是國家繁榮昌盛的需求。因此，在“現(xiàn)代控制理論”的授課過程中，要讓學(xué)生明白每一個(gè)大學(xué)生的個(gè)人理想要與社會(huì)理想聯(lián)系在一起，在追求目標(biāo)時(shí)不要計(jì)較個(gè)人得失，不斷提高自己的品德修養(yǎng)，做一個(gè)忠實(shí)的愛國者和改革創(chuàng)新的實(shí)踐者。在全球化的時(shí)代，既能充分利用良好的機(jī)遇，又要堅(jiān)決維護(hù)國家的利益，以正確的人生態(tài)度對待可能遇到的困難，積極樂觀地面對現(xiàn)實(shí)生活，懂得人生的價(jià)值首先在于奉獻(xiàn)，盡心盡責(zé)做好每一件事。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，我們通過講解現(xiàn)代控制理論的發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹我國多位在控制論中做出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家，尤其是現(xiàn)代控制理論的奠基人之一——錢學(xué)森教授，介紹其在現(xiàn)代控制理論發(fā)展中做出貢獻(xiàn)的同時(shí)，通過線上線下多種資源和多種學(xué)習(xí)方式，展示這位偉大的人民科學(xué)家的民族大義和愛國主義情懷。通過對偉大科學(xué)家事跡的學(xué)習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)什么是真正的民族精神和時(shí)代精神，當(dāng)代青年應(yīng)該以什么樣的人作為榜樣和偶像，堅(jiān)定學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀的信念，樹立正確的人生目標(biāo)，不斷加強(qiáng)個(gè)人道德修養(yǎng)。

（三）科學(xué)觀的培養(yǎng)

科學(xué)是人類最偉大的成就之一，它不斷地為社會(huì)提供著新的知識(shí)和先進(jìn)的技術(shù)，并通過改變社會(huì)生產(chǎn)方式，有效地推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)的進(jìn)步[3]。當(dāng)科研工作者在努力追求科學(xué)研究成果，為人類造福的同時(shí)，卻有一部分人做出了一些科研不端行為，導(dǎo)致科學(xué)誠信被質(zhì)疑，使科學(xué)進(jìn)步受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?？茖W(xué)研究是神圣的，每一名科研工作者都有責(zé)任、有義務(wù)捍衛(wèi)其神圣性?？茖W(xué)研究的道路也是崎嶇的，在追求真理的過程中，要求我們必須堅(jiān)持求真、求是、求實(shí)、求精的原則。因此，樹立求真務(wù)實(shí)、鍥而不舍、開拓進(jìn)取的科學(xué)觀也是學(xué)生在科研道路上最重要的品質(zhì)。為了培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)觀和良好的科學(xué)素養(yǎng)，在授課過程中，我們強(qiáng)調(diào)思維方式的重要性，對晦澀的定理、復(fù)雜的推導(dǎo)采用漸進(jìn)式引入，對比式講解，使學(xué)生明白追求真理的過程并不是一帆風(fēng)順的，科學(xué)研究的道路是曲折的，問題從簡單到復(fù)雜，只有秉持實(shí)事求是，不斷探索鉆研的精神，才能接近真理，最終解決問題。

“現(xiàn)代控制理論”授課過程中，課程組教師精心從以上三方面對課程思政內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，提升課程內(nèi)涵，始終堅(jiān)持以育人為中心，堅(jiān)持弘揚(yáng)中華優(yōu)秀文化，堅(jiān)定社會(huì)主義核心價(jià)值觀，其最終目的是幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，端正學(xué)生對科學(xué)技術(shù)態(tài)度認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生健全的人格和專業(yè)能力，從而做到以科學(xué)的態(tài)度看待問題和解決問題。

三、“現(xiàn)代控制理論”課程思政教學(xué)方法

在明確“現(xiàn)代控制理論”課程思政要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生通過線下教學(xué)、線上復(fù)習(xí)、小組討論等多種方式，落實(shí)思政教學(xué)內(nèi)容。授課過程中，使用啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)、研討性教學(xué)等多種教學(xué)方法的組合，力求將思想政治教育自然和諧地融入專業(yè)課學(xué)習(xí)[4]，保證課程“有人氣兒”“接地氣兒”，能夠潤物無聲地提高學(xué)生思想水平、政治覺悟、道德品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。

（一）啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)以學(xué)生為主體，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。在教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際的聯(lián)系，課堂氛圍活躍，能更好地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。啟發(fā)式教學(xué)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力。如在介紹現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過程時(shí)，首先通過線上布置文獻(xiàn)查閱任務(wù)，讓學(xué)生初步了解現(xiàn)代控制理論的發(fā)展歷程;線下教學(xué)時(shí)，針對重要時(shí)間及事件節(jié)點(diǎn)，教師“拋磚引玉”講解部分內(nèi)容，由學(xué)生根據(jù)課前查找的資料補(bǔ)充完整;最后，完成現(xiàn)代控制理論發(fā)展的思維導(dǎo)圖作業(yè)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果及理解程度。學(xué)生可以通過思維導(dǎo)圖的形式，完成經(jīng)典控制理論發(fā)展過程和現(xiàn)代控制理論發(fā)展過程的對比，自然地引出現(xiàn)代控制理論的研究方法和研究目的與經(jīng)典控制理論的差異，使學(xué)生明白事物發(fā)展的演化規(guī)律，掌握科學(xué)的思維方式。

（二）探究式教學(xué)

開展探究式教學(xué)的關(guān)鍵是激發(fā)起學(xué)生探究的欲望，使其能通過思考、討論、聽講等途徑去主動(dòng)探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論，因此，課程中在哪里設(shè)置探究問題顯得至關(guān)重要。如講解穩(wěn)定性問題，教師根據(jù)授課內(nèi)容，設(shè)計(jì)問題表格，包括：什么是穩(wěn)定性？為什么要研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性？哪些因素影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性？如何判定線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性？如何判定非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性？你認(rèn)為穩(wěn)定性的外延有哪些？談?wù)勀銓Ψ€(wěn)定性外延的看法等問題。通過回答這些問題，學(xué)生會(huì)對“穩(wěn)定性”進(jìn)行深入思考，自覺查閱文獻(xiàn)尋找答案。在此過程中，學(xué)生會(huì)對預(yù)備知識(shí)、相關(guān)概念、定理、公式等內(nèi)容消化理解，了解穩(wěn)定性理論的建立過程，掌握穩(wěn)定性的判別方法，再通過教師的課上講解加深印象，以積極的態(tài)度完成抽象的李雅普諾夫穩(wěn)定性章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

（三）研討式教學(xué)

研討式教學(xué)是以解決問題為中心的教學(xué)方式，通過教師設(shè)置問題情境，然后師生共同查找資料，研究、討論、實(shí)踐、探索，提出解決問題的方案，通過上述過程使學(xué)生掌握知識(shí)和技能。研討式教學(xué)的問題情境設(shè)置要貼近學(xué)生生活、富有吸引力，同時(shí)要求教師能夠全面把握問題的方向，提出深刻的見解，幫助學(xué)生提高原有知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平。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(gè)系統(tǒng)完整的分析設(shè)計(jì)過程。如在完成狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)后，布置課程大作業(yè)要求學(xué)生完成二級倒立擺系統(tǒng)的建模，并設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器，該作業(yè)內(nèi)容綜合了系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計(jì)、仿真、展示等相關(guān)內(nèi)容，尤其是要求學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)控制算法，對學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)提出了較高要求。作業(yè)完成后，要求分組展示口頭介紹包括設(shè)計(jì)方案、控制算法設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、方案優(yōu)化及應(yīng)用前景等內(nèi)容，由教師和學(xué)生對展示情況共同點(diǎn)評提出問題。通過對設(shè)計(jì)過程的詳細(xì)介紹，幫助學(xué)生理清思路，掌握復(fù)雜工程設(shè)計(jì)問題的一般步驟，在解決問題時(shí)能夠綜合考慮工程倫理、應(yīng)用效果等實(shí)際問題。

通過上述多種教學(xué)方法的靈活使用，全面培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的治學(xué)作風(fēng)，求真的鉆研精神，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，掌握良好的學(xué)習(xí)方法，從被動(dòng)接受到主動(dòng)學(xué)習(xí)，在完成課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，不斷提高自身的科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)能力。

四、結(jié)語

本文通過對“現(xiàn)代控制理論”課程思政的設(shè)計(jì)及教學(xué)方法的實(shí)踐，全面落實(shí)全員、全方位、全過程的“三全育人”要求。在深入挖掘?qū)I(yè)課程思政要素的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮專業(yè)課程、科學(xué)研究、教學(xué)改革等工作的育人功能，完善育人機(jī)制，不斷豐富課程內(nèi)涵，調(diào)動(dòng)教師的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，推動(dòng)專業(yè)課程思政的改革創(chuàng)新，使專業(yè)課的思政內(nèi)容更加具有親和力和針對性，讓思政發(fā)揮作用，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)，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、價(jià)值觀、人生觀，不斷加強(qiáng)個(gè)人道德修養(yǎng)的培養(yǎng)，使之擔(dān)負(fù)起民族復(fù)興的使命與責(zé)任。

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