“自動(dòng)控制原理”一流本科課程思政育人的探索與實(shí)踐

王憲磊 張洪洲 裴玖玲 閆同斌 劉媛媛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 自動(dòng)控制原理作為工科控制類課程群的基礎(chǔ)核心課程，要按照一流本科課程建設(shè)的要點(diǎn)，抓好課堂教學(xué)主渠道，積極探索課程思政育人，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授”與“價(jià)值引領(lǐng)”并重，切實(shí)提高課程的思政育人成效，努力在新工科背景下培養(yǎng)符合社會(huì)需求的專業(yè)技術(shù)人才。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 自動(dòng)控制原理;一流本科;思政;育人;教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? G641? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2022）17-0013-03

通過深入學(xué)習(xí)教育部下發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，結(jié)合一流本科課程建設(shè)的重點(diǎn)，必須抓好課程思政建設(shè)。自動(dòng)控制原理課程作為塔里木大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保C(jī)械電子工程、自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)電氣化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)課，以一流本科課程建設(shè)為抓手，努力探索課程思政元素，在教學(xué)中做到知識(shí)傳授和思政育人并重，積極探索和實(shí)踐課程的育人功能，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

一、課程思政育人的探索與實(shí)踐

（一）結(jié)合課程特點(diǎn)，從思政育人的視角，引導(dǎo)學(xué)生重視課程學(xué)習(xí)

自動(dòng)控制原理課程是自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)課程，在整個(gè)自動(dòng)化控制類課程中具有重要的基礎(chǔ)作用。在課程教學(xué)中，要結(jié)合不同專業(yè)，給學(xué)生講清楚該課程在各自專業(yè)中的重要性，引導(dǎo)學(xué)生重視該課程，再結(jié)合不同專業(yè)中該課程的具體應(yīng)用，通過舉例，讓學(xué)生從自己所學(xué)專業(yè)的角度，認(rèn)識(shí)到該課程的重要性，并結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生畢業(yè)以后具體的工作，通過列舉學(xué)生畢業(yè)以后從事專業(yè)相關(guān)的課程案例，引導(dǎo)學(xué)生重視該課程，先做到讓學(xué)生重視該課程，再結(jié)合課程蘊(yùn)含的思政元素，在教學(xué)中融入思政元素，實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)傳授和思政育人并重的效果。

（二）根據(jù)課程定位，引導(dǎo)學(xué)生到基層就業(yè)，服務(wù)國(guó)家電力行業(yè)發(fā)展

該課程主要運(yùn)用控制論的基本原理及基本思想方法，分析研究工程中有關(guān)信息的傳遞、反饋及控制等相關(guān)方面的內(nèi)容，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，獲得自動(dòng)控制技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，了解自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用和我國(guó)自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的概況，為今后學(xué)習(xí)和從事與本專業(yè)有關(guān)的工作打下一定的基礎(chǔ)。結(jié)合我校辦學(xué)特色，在該課程的教學(xué)中，注重對(duì)學(xué)生胡楊精神的教育，注重對(duì)學(xué)生就業(yè)方向的引導(dǎo)，教育學(xué)生畢業(yè)后深入基層，鼓勵(lì)學(xué)生向胡楊一樣，扎根基層，奉獻(xiàn)自我。通過課程教學(xué)中貫穿工程教育理念，讓學(xué)生深刻體會(huì)到自動(dòng)控制原理所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，可以利用所學(xué)的自動(dòng)控制知識(shí)，去解決生產(chǎn)實(shí)際中的控制問題，提高生產(chǎn)實(shí)際中的自動(dòng)控制水平，以此提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化水平，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不斷提高國(guó)家自動(dòng)化水平。所以，讓學(xué)生明白，畢業(yè)以后在工程上一定大有作為，引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生到祖國(guó)最需要的地方去建功立業(yè)，為企業(yè)自動(dòng)化水平的提高貢獻(xiàn)力量，踐行大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，投身到國(guó)家現(xiàn)代化的建設(shè)中。

（三）結(jié)合課程特色，教學(xué)中貫穿工程教育理念，教育學(xué)生關(guān)注工程發(fā)展

該課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，主要講解控制論的基礎(chǔ)知識(shí)，在教學(xué)中，要始終注重與工程實(shí)踐的結(jié)合，將工程教育理念貫徹課程全過程。通過一流本科課程建設(shè)，不斷挖掘課程工程案例，結(jié)合工程實(shí)際，結(jié)合機(jī)械類、電氣類各專業(yè)學(xué)生實(shí)際，因材施教，從學(xué)生自身出發(fā)，使該課程有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、分析問題和解決問題的能力。該課程教學(xué)中始終貫穿“能力導(dǎo)向，強(qiáng)化實(shí)踐、突出應(yīng)用、教科融合”的課程理念。課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，教學(xué)中貫穿工程教育理念，讓學(xué)生將理論與實(shí)踐時(shí)刻聯(lián)系在一起，從生產(chǎn)控制實(shí)例中學(xué)習(xí)理論知識(shí)，同時(shí)教學(xué)中注重以企業(yè)需求為導(dǎo)向，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐技能的培養(yǎng)，有助于學(xué)生有針對(duì)性地提高專業(yè)技能，為以后工作中盡快熟悉崗位提供技能支撐。

（四）引導(dǎo)學(xué)生開展“三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，通過調(diào)研企業(yè)自動(dòng)化設(shè)備使用情況，啟發(fā)學(xué)生思維，踐行學(xué)生的社會(huì)責(zé)任，解決企業(yè)自動(dòng)控制問題

引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)自動(dòng)控制原理知識(shí)，組建暑期“三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，到企業(yè)調(diào)研自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況，通過調(diào)研，學(xué)生深入企業(yè)，了解企業(yè)概況并學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，熟悉企業(yè)生產(chǎn)流程，了解自動(dòng)化生產(chǎn)線，了解自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中自動(dòng)控制現(xiàn)狀，尋求自動(dòng)控制改進(jìn)點(diǎn)，查看企業(yè)生產(chǎn)線中哪些控制部分可以改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的自動(dòng)控制思維，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中存在的不足，利用所學(xué)知識(shí)加以改進(jìn)。同時(shí)，通過實(shí)踐調(diào)研，學(xué)生了解企業(yè)，為自己以后找工作提前熟悉企業(yè)情況。

（五）引導(dǎo)學(xué)生擅于發(fā)現(xiàn)問題，自行解決生活中和生產(chǎn)實(shí)踐中的控制問題，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改進(jìn)控制系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)控制功能

在教學(xué)中，要給學(xué)生灌輸自動(dòng)控制思維意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生擅于發(fā)現(xiàn)生活中或生產(chǎn)實(shí)踐中的控制案例，根據(jù)控制現(xiàn)狀，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，找出控制系統(tǒng)的不足，看那些人工控制的案例，可否改成自動(dòng)控制，或者已經(jīng)是自動(dòng)控制的案例，還有哪些控制不滿意的地方，可否改進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高控制效果，給學(xué)生培養(yǎng)自動(dòng)控制思維意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生參加課程相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，檢驗(yàn)學(xué)生課程所學(xué)，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和社會(huì)責(zé)任感。

二、做好課程思政教學(xué)案例設(shè)計(jì)

在課程思政育人實(shí)踐中，最關(guān)鍵的是提前做好課程思政教學(xué)案例設(shè)計(jì)，針對(duì)該課程的不同內(nèi)容，針對(duì)性地融入思政元素，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的思想道德，踐行“三全育人”理念。D189C046-BC35-4F15-A13A-049B174D8530

在講解緒論部分介紹自動(dòng)控制的發(fā)展時(shí)，重點(diǎn)會(huì)講到我國(guó)科學(xué)家錢學(xué)森及《工程控制論》這本書，通過介紹錢學(xué)森曲折的回國(guó)史，為我國(guó)的航天事業(yè)和導(dǎo)彈事業(yè)奉獻(xiàn)一生的感人事跡，引導(dǎo)學(xué)生熱愛祖國(guó)、報(bào)效祖國(guó)，實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。針對(duì)《工程控制論》這本書，介紹了錢學(xué)森在自動(dòng)控制理論發(fā)展方面所做出的重要貢獻(xiàn)，體現(xiàn)了我國(guó)科學(xué)家在自動(dòng)控制理論發(fā)展方面的卓越成就。

在講解自動(dòng)控制的重要性和普遍性時(shí)，通過大量圖片和視頻，讓學(xué)生直觀地感受自動(dòng)控制的重要性。2021年是中國(guó)共產(chǎn)黨百年華誕，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)百年奮斗目標(biāo)，正向著第二個(gè)百年目標(biāo)奮勇前進(jìn)，現(xiàn)代化離不開自動(dòng)化，“國(guó)家興亡，匹夫有責(zé)”，自動(dòng)控制不僅與個(gè)人的學(xué)業(yè)、就業(yè)有關(guān)，還與國(guó)家的發(fā)展強(qiáng)盛有極大關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生要踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，完成好學(xué)業(yè)，服務(wù)國(guó)家發(fā)展。

在講解反饋系統(tǒng)時(shí)，通過舉例，讓學(xué)生體會(huì)反饋的本質(zhì)是系統(tǒng)的輸出信息返回系統(tǒng)的輸入端，并由此對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生具有制約作用的影響。反饋指的是行為動(dòng)作所引起的效果，如果控制系統(tǒng)沒有反饋，那么就是一個(gè)開環(huán)控制，是簡(jiǎn)單的因果關(guān)系;有了反饋回路，系統(tǒng)就變成由原因到結(jié)果再到原因的一個(gè)循環(huán)過程，從而實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)偏差、利用偏差并最終消除偏差的目的。自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器的關(guān)鍵就在于反饋的存在，正是有了它的存在，才使自動(dòng)化成為可能。反饋就是自動(dòng)化的奧妙所在。所以自動(dòng)控制原理也叫反饋控制原理。反饋機(jī)制維系著一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，是保持系統(tǒng)平穩(wěn)、健康運(yùn)行的基礎(chǔ)。從哲學(xué)高度講，反饋就是結(jié)果對(duì)原因的反作用。對(duì)于一臺(tái)機(jī)器來(lái)說(shuō)，反饋程度的高低，體現(xiàn)了自動(dòng)化程度的水平的高低。如全自動(dòng)洗衣機(jī)，給洗衣機(jī)加水時(shí)，洗衣機(jī)中有個(gè)紅外傳感器掃描到水位高低，當(dāng)水位合適時(shí)，洗衣機(jī)自動(dòng)停止加水。如果是普通洗衣機(jī)，那么水位的高低得人來(lái)看，人覺得水位合適的時(shí)候就會(huì)動(dòng)手關(guān)掉水龍頭。

在講解系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要性，系統(tǒng)工作的首要前提是穩(wěn)定，如果不能穩(wěn)定，系統(tǒng)是無(wú)法使用的，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也能反映系統(tǒng)的抗干擾能力，通過舉例如學(xué)生在生活中遇到困難，一定要自身努力克服困難，想辦法解決困難，使自己回到困難前的狀態(tài)，確保自己不受困難影響。

在講解本課程所要研究的兩大課題時(shí)，把認(rèn)識(shí)世界和改造世界的觀點(diǎn)，應(yīng)用于自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)中，即先要系統(tǒng)分析，也就是認(rèn)識(shí)系統(tǒng)，對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)它的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度進(jìn)行定性的分析和定量計(jì)算。另外還要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也就是改造系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，合理地選擇（設(shè)計(jì)）校正裝置及控制規(guī)律，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使系統(tǒng)的性能全面地滿足技術(shù)上的要求，若性能無(wú)法滿足要求，則需要校正。

在講解拉普拉斯變換與反變換時(shí)，介紹其是控制工程中使用的重要數(shù)學(xué)工具，拉氏變換是控制工程中的一個(gè)基本數(shù)學(xué)方法，給學(xué)生介紹拉普拉斯是法國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家，主要研究天體力學(xué)和物理學(xué)，他認(rèn)為數(shù)學(xué)只是一種解決問題的工具，但在運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)創(chuàng)造和發(fā)展了許多新的數(shù)學(xué)方法，拉普拉斯在《概率的分析理論》中總結(jié)了當(dāng)時(shí)整個(gè)概率論的研究，論述了概率在選舉、審判調(diào)查、氣象等方面的應(yīng)用，并導(dǎo)入“拉普拉斯變換”，引導(dǎo)學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí)，敢于探索、勇于創(chuàng)新。

在講到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的等效變換時(shí)，同樣的結(jié)構(gòu)圖采用不同的等效變換方法，得到的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)圖是一致的。一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖不是唯一的，有不同的外形，有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖，也有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)圖，但是同一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖所表達(dá)的意思肯定是一致的，都是表明系統(tǒng)的工作原理和所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)到描述一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，可以用簡(jiǎn)單的方法表示出系統(tǒng)，取代復(fù)雜的表示方法，力求用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言表述清楚一個(gè)系統(tǒng)即可。

在講解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)流圖時(shí)，通過介紹兩種圖的組成、繪制，最后講兩種圖的標(biāo)準(zhǔn)形式，兩種圖最顯著的區(qū)別是，結(jié)構(gòu)圖的反饋線畫成橫平豎直，而信號(hào)流圖的反饋線畫成曲線，在教學(xué)中，讓學(xué)生思考，繪制兩種圖時(shí)，如果把反饋線顛倒后圖形是否美觀，引導(dǎo)學(xué)生理解圖形的美、數(shù)學(xué)的美。愛美之心人皆有之，進(jìn)而讓學(xué)生體會(huì)我們國(guó)家要建設(shè)“美麗中國(guó)”，這是全社會(huì)的美，也是我們每個(gè)人的美，所有人都要為之奮斗，共同建設(shè)美麗中國(guó)。

在課程思政教學(xué)中，注重采用啟發(fā)式教學(xué)，注重啟發(fā)學(xué)生思維，如在講到不穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)，給學(xué)生提出思考題，如何把一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)改造成穩(wěn)定的系統(tǒng)，讓學(xué)生思考，提出改造措施，針對(duì)學(xué)生提出的措施，教師引導(dǎo)啟發(fā)，可以有簡(jiǎn)單的改造措施，也可以有復(fù)雜的措施，引導(dǎo)學(xué)生本科畢業(yè)后，可以繼續(xù)考研，在研究生階段可以研究更多的改造措施?？傊?，要不斷探索課程思政元素，凝練課程思政教學(xué)案例，將理論教學(xué)和思政育人相結(jié)合，提高課程教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

通過探索自動(dòng)控制原理一流本科課程蘊(yùn)含的思政元素，在課程教學(xué)中踐行思政育人，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授”與“思政育人”相結(jié)合，踐行教師“立德樹人”的根本任務(wù)，踐行“三全育人”理念，提高教師的課程思政育人水平，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 胡皓.《自動(dòng)控制原理》教與學(xué)導(dǎo)引[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.

編輯 尹 軍D189C046-BC35-4F15-A13A-049B174D8530