融入思政元素的“自動控制理論”課程建設(shè)

曹 敏，徐凌樺

（貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院 貴州 貴陽 550025）

“自動控制理論”是自動化、機械、測控技術(shù)等控制類專業(yè)的核心課程，與實現(xiàn)我國現(xiàn)代化強國建設(shè)目標息息相關(guān)，因此，在“自動控制理論”課程中融入思政元素，進行思政教育具有重大意義。

1 課程教學(xué)目標

“自動控制理論”是一門以原理為主的理論性課程，其內(nèi)容主要從數(shù)學(xué)模型出發(fā)，講述自動控制基本原理和控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本方法。加入思政元素后，課程教學(xué)目標由原來的“知識培養(yǎng)目標+能力培養(yǎng)目標”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R培養(yǎng)目標+能力培養(yǎng)目標+素質(zhì)培養(yǎng)目標”。

1.1 知識培養(yǎng)目標

學(xué)生在學(xué)習(xí)完“自動控制理論”課程后，應(yīng)了解并掌握自動控制的基本概念，自控系統(tǒng)的基本組成、分類及基本要求；了解系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念、種類，掌握線性定常系統(tǒng)建模的方法、各類數(shù)學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的簡化等相關(guān)知識；掌握系統(tǒng)分析方法及各種方法的特點、使用場合等，掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念及判穩(wěn)方法，系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能及相應(yīng)的性能指標；了解并掌握校正的概念、分類、PID 控制規(guī)律；掌握線性定常系統(tǒng)常用校正方法、校正裝置及其設(shè)計思路；掌握基于MATLAB 的控制系統(tǒng)建模、分析及校正的實現(xiàn)。

1.2 能力培養(yǎng)目標

在學(xué)習(xí)完“自動控制理論”課程后，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：能夠搭建自動控制理論知識體系內(nèi)容的整體框架；能對工程中常見的自動控制系統(tǒng)，通過一定的化簡及抽象，根據(jù)已知的物理、化學(xué)及電學(xué)定理定律，結(jié)合數(shù)學(xué)知識建立線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、能使用結(jié)構(gòu)圖、信號流圖來描述系統(tǒng)；能對系統(tǒng)進行簡化，求出系統(tǒng)的輸入輸出模型；能使用不同的分析法（時域法、根軌跡法、頻域法）分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能及穩(wěn)態(tài)性能并計算相應(yīng)的性能指標；能對不滿足性能指標的系統(tǒng)進行校正并設(shè)計校正裝置或PID 控制器；能借助MATLAB 對控制系統(tǒng)進行建模、繪制根軌跡圖及奈奎斯特圖，并對系統(tǒng)進行分析或簡單設(shè)計。鼓勵學(xué)生利用課外時間通過自主學(xué)習(xí)方式不斷擴充相關(guān)知識技能，開闊專業(yè)視野，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。

1.3 素質(zhì)培養(yǎng)目標

圍繞“立德樹人”這一中心思想，“自動控制理論”課程素質(zhì)培養(yǎng)目標為：增強學(xué)生歷史使命感和社會責(zé)任意識，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、勤奮創(chuàng)新、科學(xué)嚴謹?shù)膶Ｑ芯窦翱茖W(xué)精神；增強學(xué)生團隊協(xié)作意識，引導(dǎo)學(xué)生勇于擔(dān)當職責(zé)，培養(yǎng)大局意識及科學(xué)報國意識，弘揚愛國主義精神；增強學(xué)生的科技強國意識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、工科人文情懷和精益求精的大國工匠精神。

2 融入思政元素的課程建設(shè)

“自動控制理論”課程的思想政治教育建設(shè)可圍繞著科技報國、科學(xué)精神、科學(xué)思維、工匠精神、團結(jié)協(xié)作意識等方面展開：

結(jié)合自動控制理論的發(fā)展歷史、我國國家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃、將自動化領(lǐng)域的最新研究成果、最新理論、最新前沿、最新實踐成果以及對我國自動化、現(xiàn)代化做出貢獻的杰出科學(xué)家們的豐功偉績等引入課程教學(xué)，豐富課程內(nèi)容，拓展學(xué)生知識視野，讓學(xué)生了解并熟悉自動化在對應(yīng)專業(yè)的應(yīng)用情況，建立并增強民族自豪感和自信心。培養(yǎng)學(xué)生的工科人文情懷，引導(dǎo)學(xué)生將個人目標與我國現(xiàn)代化強國戰(zhàn)略目標統(tǒng)一起來，建立科技報國的信念。

把“中國自動化之父”“中國導(dǎo)彈之父”“中國航天之父”錢學(xué)森的事跡引入課程教學(xué)，弘揚愛國主義精神，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)習(xí)的目的與自我人生價值的實現(xiàn)以及中國夢的實現(xiàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，激勵學(xué)生為實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興而刻苦學(xué)習(xí)，努力奮斗。組織學(xué)生查閱并觀看錢學(xué)森的故事，用錢老先生的生平事跡鼓勵學(xué)生好好學(xué)習(xí)，掌握自動控制理論課程內(nèi)容，厚積薄發(fā)，夯實專業(yè)知識，學(xué)以致用，以扎實的基礎(chǔ)理論知識為后繼課程的學(xué)習(xí)做好準備，增強歷史使命及社會責(zé)任意識，堅定科技報國、終身學(xué)習(xí)思想，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

本著“自動化是現(xiàn)代化實現(xiàn)的重要標志，而自動控制理論則是自動化實現(xiàn)的原理和方法”這個中心思想，結(jié)合“自動控制理論”課程的具體內(nèi)容，研究課程特點，挖掘課程內(nèi)容與社會主義核心價值觀的隱性的、內(nèi)在的聯(lián)系。采用恰當?shù)慕虒W(xué)方法、教學(xué)策略，制訂切實可行的課程教學(xué)設(shè)計，將課程中涉及的科學(xué)思維、科學(xué)精神及匠人精神、大局意識、團隊合作等隱性思政元素如涓涓細流般自然融入課程教學(xué)，潛移默化地對學(xué)生的思想形成正向的引導(dǎo)和激勵作用。

3 思政融入教學(xué)設(shè)計案例

“自動控制理論”課程的教學(xué)設(shè)計通常圍繞著“為什么學(xué)”，“學(xué)什么”和“如何學(xué)”三個問題展開，強調(diào)“學(xué)為中心”，及“目標導(dǎo)向”，主要包括教學(xué)主題（教學(xué)內(nèi)容）、教學(xué)目標、教學(xué)重點及難點、課件設(shè)計、主要教學(xué)手段和方法、教學(xué)資源及工具、教學(xué)過程各階段時間分配、各階段設(shè)計意圖、師生活動安排、課后評價與反思等內(nèi)容。整個課程教學(xué)基于BOPPPS教學(xué)理念，強調(diào)“以學(xué)生為中心”，教師“教”和學(xué)生“學(xué)”均采用“課前——課中——課后”三段式教學(xué)模式，首尾相接，形成閉環(huán)，如圖1 所示。

圖1 三段式教學(xué)模式

課前環(huán)節(jié)通常含有預(yù)習(xí)引導(dǎo)、問題導(dǎo)入、預(yù)習(xí)視頻推送及簡單的概念性測試等，旨在讓學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有一個整體輪廓，建立知識框架，知道將要學(xué)什么，可線上完成；而課中環(huán)節(jié)則通過針對不同教學(xué)內(nèi)容所設(shè)計的教學(xué)活動，利用信息工具和各種教學(xué)手段，以學(xué)生為中心，以目標為導(dǎo)向，讓學(xué)生理解并掌握相應(yīng)知識，細化課程內(nèi)容，并融入相關(guān)的思政元素，激發(fā)并訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問題及解決問題的能力，增強學(xué)生科技報國意識、職業(yè)道德素養(yǎng)、家國情懷、工匠精神等。課后通過作業(yè)、小組討論、知識拓展等讓學(xué)生將所學(xué)知識進行內(nèi)化并根據(jù)學(xué)生掌握情況及時調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，從而改進教學(xué)設(shè)計。表1（p108）為“自動控制理論”課程的教學(xué)設(shè)計樣例。

表1

4 結(jié)語

“自動控制理論”是自動化專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程。挖掘課程內(nèi)容中蘊含的思政元素并以“潤物細無聲”的方式融入課程教學(xué)，使思政教育順其自然，已成為授課教師的一個新課題。一方面，教師需要改變傳統(tǒng)僅注重知識傳授及技術(shù)能力培養(yǎng)的教學(xué)目標，制定知識培養(yǎng)與思政教育并行的培養(yǎng)目標，將課程相關(guān)的行業(yè)時事、名人、關(guān)鍵事件等有機融合到課程教學(xué)過程中。另一方面又要避免為了思政而思政，“硬思政”，“強思政”。為此，授課教師需要不斷地進行探索，按照挖元素——定目標——融入教學(xué)內(nèi)容——教學(xué)設(shè)計——教學(xué)實踐——教學(xué)反思——優(yōu)化調(diào)整的步驟積極實踐，尋求切實可行的隱性思政方案，言傳身教，弘揚科技報國、科學(xué)思維、工匠精神和團結(jié)協(xié)作精神，為課程思政貢獻自己的一份力量。