自動控制原理課程思政內(nèi)容建設(shè)探索與實踐

摘? 要? 根據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》要求，對自動控制原理課程進行課程思政建設(shè)，針對該課程理論性較強、學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度的實際，首先確定課程建設(shè)的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價值目標(biāo)，然后就三大目標(biāo)的實現(xiàn)結(jié)合具體課程內(nèi)容進行思政元素的融入和實踐，最后從對學(xué)生和教師的積極影響方面進行總結(jié)。

關(guān)鍵詞? 自動控制原理；課程思政；思政元素

中圖分類號：G642? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）21-0092-03

0? 引言

2020年6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》），提出所有高校、所有學(xué)科專業(yè)要全面推進課程思政建設(shè)。對于工學(xué)類專業(yè)課程，《綱要》提出：要注重強化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。自動控制作為解放人類生產(chǎn)力的重要手段，已經(jīng)滲透到人類社會的各個領(lǐng)域。自動控制原理課程是自動化、電氣工程及其自動化、電氣工程及其智能控制專業(yè)的專業(yè)必修課，在專業(yè)培養(yǎng)方案中起著至關(guān)重要的作用，并能為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和個人發(fā)展提供必要的理論基礎(chǔ)，在自動控制原理課程中引入思政元素有其獨到的優(yōu)勢。

針對自動控制原理課程理論性強、學(xué)習(xí)有一定難度的具體實際，在思政元素的融入上下功夫，分析課程性質(zhì)與特點，遴選符合時代發(fā)展趨勢、符合學(xué)生實際、符合學(xué)科特征的思政元素，深度挖掘元素的意義和價值，實現(xiàn)課程內(nèi)容與思政元素的有機融合，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，激發(fā)他們的愛國主義熱情，有助于形成正確的專業(yè)價值觀和人生價值觀[1]。

1? 課程建設(shè)目標(biāo)

自動控制原理研究控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的基礎(chǔ)知識，根據(jù)具體的知識點，適時引入思政素材，在實現(xiàn)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和進行熱愛自動化相關(guān)專業(yè)教育的同時，實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)教育和愛國主義教育。具體要實現(xiàn)的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價值目標(biāo)如下。

1.1? 知識目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法及系統(tǒng)時域、復(fù)域、頻域分析和校正方法，熟悉非線性系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法，掌握現(xiàn)代控制理論中系統(tǒng)的分析法，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)夯實理論基礎(chǔ)。

1.2? 能力目標(biāo)

能初步具備理論聯(lián)系實際，應(yīng)用控制理論解決實際問題的能力，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)；具備把理論內(nèi)化于心和升華理論并指導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)、生活、科研活動的能力；具備理性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和科研精神，積極主動地參加前沿講座，了解本課程的發(fā)展動態(tài)，學(xué)習(xí)本專業(yè)學(xué)科“大?！眰兊目蒲袆?chuàng)新方法，提升科研創(chuàng)新能力。

1.3? 價值目標(biāo)

通過在自動控制原理專業(yè)課的學(xué)習(xí)中引入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感，建立起愛國、敬業(yè)的價值準(zhǔn)則，對國家忠誠，對所從事的專業(yè)熱愛，樹立為社會主義事業(yè)奮斗終身的決心，學(xué)習(xí)科學(xué)巨匠的科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)，在不斷努力中實現(xiàn)個人的人生價值。

2? 思政元素的融入與實踐

課程思政不是教師在課堂教學(xué)中的假大空的表揚、一本正經(jīng)的說教，而應(yīng)該做到情景契合、內(nèi)容融合，巧妙地結(jié)合新聞時訊、社會熱點，用學(xué)生感興趣的事物來引導(dǎo)他們感悟、發(fā)自內(nèi)心地認(rèn)同。因此，教師應(yīng)在融入思政元素的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上下功夫，從傳遞知識、培養(yǎng)能力、塑造精神三個方面構(gòu)建自動控制原理專業(yè)核心課的思政建設(shè)框架。

2.1? 引入思政元素助力知識傳授

自動控制原理課程理論性較強，需要具備良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)是理性的也是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，這也是進行科學(xué)研究所應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。世界是可以用數(shù)學(xué)來描述的，數(shù)學(xué)中有很多讓人非常震驚的東西。對任何一個系統(tǒng)，研究者都希望建立它的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)的方法分析它、控制它，這也正是自動控制理論的基本內(nèi)容。但是，也因為這門課程理論性很強，不像其他技術(shù)類課程解決實際問題，很多本科學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)這門課程沒有用，所以，教師一方面在講授知識時要注重理論聯(lián)系實際，另外一方面要對學(xué)生進行引導(dǎo)教育。正如一位數(shù)學(xué)教授所說：“我今天講的，你們可能以后用不到，但我還是要教，因為它們是好的知識，你們應(yīng)該知道?！?/p>

在進行控制系統(tǒng)建模、典型輸入下的時間響應(yīng)分析、系統(tǒng)頻域分析、系統(tǒng)的校正過程中要用到很多數(shù)學(xué)知識，有些學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到有一定的難度，同時感覺有些枯燥，可給他們推薦吳軍編著的《數(shù)學(xué)之美》一書[2]，讓他們了解編者是怎樣用最通俗的語言描寫數(shù)學(xué)算法的，了解數(shù)學(xué)算法是怎樣解決生活生產(chǎn)中的難題的，體會枯燥的知識學(xué)習(xí)中的樂趣；還可以組織學(xué)生利用課余時間在多媒體教室觀看電影《地心引力》，體會數(shù)學(xué)的理性和嚴(yán)謹(jǐn)，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)腳踏實地的科學(xué)精神。

在講授初始條件對非線性系統(tǒng)的基本性能的影響時，引入機遇對個人的成長起著至關(guān)重要的作用的內(nèi)容，使學(xué)生認(rèn)識到抓住機遇的重大作用，而機遇始終惠予有心人；讓學(xué)生利用課外時間觀看影視作品《四渡赤水》，體會毛澤東同志在長征中領(lǐng)導(dǎo)紅軍在非常規(guī)的變化中尋找有利于解決問題的時機，幾次搶抓機遇，化危機為戰(zhàn)機，從而掌握戰(zhàn)場的主動權(quán)。目前，我國正處于高速發(fā)展到高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，機遇和挑戰(zhàn)并存。青年學(xué)生要做有心人，努力掌握科學(xué)知識，夯實基礎(chǔ)、抓住機遇，堅定地迎接挑戰(zhàn)。

2.2? 引入思政元素揭示能力培養(yǎng)的重要性和必要性

自動化是人類文明進步和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，自動控制是實現(xiàn)自動化的主要手段，自動控制原理課程可幫助學(xué)生掌握分析和設(shè)計自動控制系統(tǒng)的基本方法?？刂评碚撆c不同的被控對象相結(jié)合，形成不同的自動控制系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事科技、工業(yè)制造、自動駕駛、橋梁建筑、生活居家等各大領(lǐng)域，也被廣泛應(yīng)用于學(xué)生的科技創(chuàng)新活動。隨著控制理論的不斷發(fā)展，控制理論也不斷地與經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)相結(jié)合，用控制理論解決經(jīng)濟問題和社會問題，形成控制理論新的分支?！皟蓮椧恍恰惫卓茖W(xué)家、控制論專家錢學(xué)森在出版了專著《工程控制論》之后，同時開始學(xué)習(xí)運籌學(xué)、系統(tǒng)工程，1982年又開始研究人體科學(xué)、行為科學(xué)、社會形態(tài)、社會科學(xué)等。從錢學(xué)森所進行的研究來看，學(xué)會用所學(xué)的控制理論去解決生產(chǎn)生活中的實際問題，提高理論指導(dǎo)實踐的能力，是自動控制原理課程進行課程思政的重要目標(biāo)。

控制系統(tǒng)的魯棒性是指系統(tǒng)在不確定性的擾動下，具有保持某種性能不變的能力。一個好的控制系統(tǒng)要求有較好的魯棒性，對有用的輸入信號是敏感的，對擾動是魯棒的。為了更好地講解這個知識點，加入“機器大狗”視頻，然后引申到國家發(fā)展和個人發(fā)展，讓學(xué)生認(rèn)識到只有提高自身的能力，才能在面臨各種復(fù)雜環(huán)境和各種不確定因素時，不忘初心、砥礪前行?！按蜩F還需自身硬?！眹野l(fā)展如此，個人發(fā)展亦如此，提高個人能力，這是個人需求，也是一種社會責(zé)任。

大系統(tǒng)理論是控制論發(fā)展的產(chǎn)物。大系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)是相互聯(lián)系、相互制約的。控制理論不僅能解決實際物理系統(tǒng)的自動控制問題，也可以解決社會和經(jīng)濟問題。因此，借助大系統(tǒng)理論，讓學(xué)生分析國家的全球發(fā)展戰(zhàn)略，分析環(huán)境治理和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，分析高校素質(zhì)教育中的思想素質(zhì)教育和業(yè)務(wù)素質(zhì)教育的關(guān)系，分析“共同打造政治互信、經(jīng)濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責(zé)任共同體”的內(nèi)涵，從而學(xué)會以開闊的眼界重新理解大系統(tǒng)的概念，理解各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，從系統(tǒng)理論角度理解國家的發(fā)展戰(zhàn)略，理解和諧社會和和諧集體[3]。

2.3? 引入思政元素引領(lǐng)形成正確的專業(yè)價值觀和人生價值觀

自動控制原理課程是自動化、電氣工程及其自動化、電氣工程及其智能控制專業(yè)的專業(yè)必修課，在專業(yè)人才培養(yǎng)中起著至關(guān)重要的作用，并能為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和個人發(fā)展提供必要的理論基礎(chǔ)。在課程中引入思政元素，有助于培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，激發(fā)他們的愛國主義熱情。

自動控制原理緒論部分相比專業(yè)知識講解部分更容易引入思政元素。如在自動控制理論的發(fā)展史授課中，就可以引入思政育人素材：

我們國家控制工程起步較晚，第一本真正意義上的自動控制原理教材是1956年翻譯出版的錢學(xué)森的《工程控制論》，為什么短短50年的時間，我國能取得“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的巨大成就？從“兩彈一星”到神舟飛船、到“嫦娥”、到“天宮”，一部航天史也是中國控制理論的發(fā)展史，錢學(xué)森被稱為“航天之父”。黃旭華院士隱姓埋名30多年，在南海搞核潛艇，被稱為“核潛艇之父”。而一代偉人毛澤東早在他的《水調(diào)歌頭·重上井岡山》里就給我們描繪了這一美好愿景：“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還。世上無難事，只要肯登攀?！?/p>

教學(xué)方式設(shè)計為觀看視頻、課堂發(fā)言、誦讀經(jīng)典等。通過觀看神舟飛船的發(fā)射運行視頻、核潛艇的控制系統(tǒng)視頻、自動駕駛的視頻等，展現(xiàn)中國改革開放的偉大成就，展現(xiàn)民族自信心和自豪感，讓學(xué)生感受控制理論在科技前沿的運用，激發(fā)學(xué)習(xí)理論知識的主動性，拓展知識面，從專業(yè)的角度更多了解自信、自強的重要性和意義，激發(fā)責(zé)任感、使命感和榮譽感，有助于學(xué)生樹立遠大的理想信念，把愛國精神轉(zhuǎn)化為“為中華之崛起而學(xué)習(xí)”的實踐行動。讓學(xué)生精讀毛主席的《水調(diào)歌頭·重上井岡山》，體會偉人描繪美好愿景時的豪邁情懷和戰(zhàn)勝一切的強烈自信，體會堅定理想信念的必要性和重要性。

自動控制系統(tǒng)通過反饋來提高控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，而個人修身養(yǎng)性的要害是“反省”。曾子曰：“吾日三省吾身”。青年學(xué)生更應(yīng)該通過不斷地反省來提高自己的思想境界和業(yè)務(wù)水平，為正確價值觀的逐步形成提供方法。為此，教學(xué)中設(shè)計作業(yè)：課程結(jié)束時，結(jié)合自己的課程學(xué)習(xí)情況，上交繪制的“反省結(jié)構(gòu)圖”和不少于1 000字的課程學(xué)習(xí)反省總結(jié)。讓學(xué)生認(rèn)識到“反省”是對自己行為的自我檢測，能幫助自己及時做出調(diào)整[4]。

控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是系統(tǒng)準(zhǔn)確性和快速性的前提和保障，同樣的，穩(wěn)定也是改革和發(fā)展的前提和根本保障。不穩(wěn)定的系統(tǒng)無從談起系統(tǒng)的控制精度及快速性，一個不穩(wěn)定的國家和社會也談不上改革與發(fā)展，因此，擁有一腔熱血的青年學(xué)生應(yīng)當(dāng)明辨是非，自覺抵制各種破壞國家穩(wěn)定的言論和行為。引導(dǎo)學(xué)生觀看香港恐怖暴力事件視頻，就“家庭穩(wěn)定與個人發(fā)展的關(guān)系”“國家穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系”“怎樣正確對待網(wǎng)絡(luò)上的一些破壞國家穩(wěn)定的不實言論”等進行討論，讓學(xué)生認(rèn)識到：穩(wěn)定是控制系統(tǒng)設(shè)計之根本，穩(wěn)定也是國家發(fā)展之根本。

控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和快速性往往是相互矛盾的，要根據(jù)具體情況，通過降低一個指標(biāo)來獲取另一個指標(biāo)的提高。因此，教導(dǎo)學(xué)生在生活與學(xué)習(xí)中要懂得取舍，抓住事情的主要矛盾，以實現(xiàn)自己某個階段的學(xué)業(yè)目標(biāo)或生活目標(biāo)。安排學(xué)生進行課后閱讀，閱讀毛主席的《矛盾論》和羅盤的《舍與得：人生經(jīng)營的必修課》，讓學(xué)生正確看待生活與學(xué)習(xí)中的各種矛盾，保持愉悅的生活學(xué)習(xí)態(tài)度，正確看待舍與得。正如羅盤在書中所寫：“善于舍棄，是大智大慧，當(dāng)斷則斷，是大勇大謀，舍本身就是得?！盵5]

3? 結(jié)束語

在自動控制原理課程教學(xué)中深入開展課程思政，在潛移默化中凈化學(xué)生的心靈，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握事物發(fā)展規(guī)律，挖掘事物的本質(zhì)，通曉天下道理，塑造品格，學(xué)會善待社會和他人；在增長知識、提升能力的同時，塑造學(xué)生的精神，引領(lǐng)他們成為德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人[6]。同時，通過開展課程思政，教師的思想理論水平得到快速提升。團隊教師對課程思政的起源、意義、內(nèi)涵、內(nèi)容、方法進行了深入研究，學(xué)習(xí)了大量的課程思政文件，搜集了一大批課程思政資料，大大提升了自身修養(yǎng)，在課程思政建設(shè)過程中首先提升了自己，堅定了“守好渠，種好田”的理想信念，堅定了為國家站好“三尺講臺”的決心。

參考文獻

[1] 劉玲.高校課程思政的資源及開發(fā)研究：基于《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》分析[J].高教學(xué)刊，2021，7（19）：164-167.

[2] 盧鶇翔.把握本質(zhì)規(guī)律《數(shù)學(xué)之美》作者吳軍專訪[J].程序員，2012（8）：110-112.

[3] 李月娟，王應(yīng)洋，張鵬.“自動控制原理”課程的課程思政教育研究[J].教育教學(xué)論壇，2021（36）：29-32.

[4] 吳海燕.新工科視角下自動控制原理的課程教學(xué)實踐[J].教師，2021（20）：117-118.

[5] 羅盤.舍與得：人生經(jīng)營的必修課[M].上海：立信會計出版社，2012.

[6] 周穎，張燕，梁秀霞，等.淺談控制理論課程思政[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2021，43（6）：68-70，178.

*項目來源：本文系2019年度山東科技大學(xué)“新工科背景下應(yīng)用型本科自動化專業(yè)工程教育改革教學(xué)團隊”和2020年度“自動控制原理課程思政建設(shè)”項目的階段性成果。

作者：程麗平，山東科技大學(xué)智能裝備學(xué)院，副教授（271000）。