機械控制工程課程思政元素的挖掘

陳秀梅 黃民 彭寶營 劉忠和 許博

摘? 要? 為了激發(fā)當代大學生的家國情懷，進行工科專業(yè)的專業(yè)課程思政建設，實現(xiàn)知識內容的無縫銜接，以機械控制工程課程為例進行探討。通過對課程的知識內容重新梳理，輔以在任務驅動下的實踐教學活動的達成方法，對課程思政元素進行挖掘，旨在實現(xiàn)課堂教學全方位、全過程、全員立體化育人。

關鍵詞? 機械控制工程；課程思政；思政元素

中圖分類號：G641? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）10-0077-04

Exploration of Ideological and Political Ele-ments in Mechanical Control Engineering Course//CHEN Xiumei， HUANG Min， PENG Baoying，?LIU Zhonghe， XU Bo

Abstract? In order to form correct life values and?motivate the spirit of loving the motherland today，?we carry out construction of ideological and poli-tical education in engineering specialty courses， and realize the connection of knowledge contents seamlessly. The author takes the course of mechani-cal control engineering as an example in this paper.?The author has explored the ideological and poli-tical elements of the course by reorganizing the course knowledge， With the aid of the assessment method of task-driven practical teaching activities， so as to achieve all-round， whole-process and whole-staff three-dimensional education of classroom teaching.

Key words? mechanical control engineering; ideolo-gical and political education in curriculums; ideo-logical and political elements

Authors address? School of Electrical and Mechani-cal Engineering， Beijing Information Science and Technology University， Beijing， China， 100192

0? 引言

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術的進步，在新時代、新形勢下，教育面臨新的問題。

2020年1月19—21日，習近平總書記在云南考察調研時的講話中提到，教育同國家前途命運緊密相連。我們教育的目的就是培養(yǎng)社會主義建設者和接班人[1]。我們的教育絕不能培養(yǎng)社會主義破壞者和掘墓人，絕不能培養(yǎng)出一些“長著中國臉，不是中國心，沒有中國情，缺少中國味”的人[2]。教師作為教育的重要參與者，如何在非思政課程的課堂教學中培養(yǎng)社會主義建設者和接班人？如何挖掘自己所教授課程所蘊含的思政元素并將其有機融入課堂教學，讓學生共享共勉？不能唱高調、硬插入、強升華，而是要使知識內容無縫銜接，給學生留下合情合理思考的空間。

北京信息科技大學機械控制工程課程組緊緊圍繞教育的根本問題——培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人，堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程；積極探索教育教學方法，將做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、實現(xiàn)民族復興的理想和責任融入課堂教學，實現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機統(tǒng)一。本課程組教師根據(jù)機械控制工程課程的地位、作用和課程的教學內容對思政元素進行挖掘和探討，并進行課程達成方法的思政元素挖掘，旨在為相關工科課程思政建設提供一定的參考。

1? 課程地位與作用

機械控制工程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門學科理論必修課。課程任務是使學生掌握反饋控制的基本原理和方法，學會機電系統(tǒng)數(shù)學建模及分析方法，具備對機電系統(tǒng)進行性能分析和設計的初步能力。從培養(yǎng)高級機械工程應用型人才出發(fā)，機械控制工程課程不僅為學生學習相關技術基礎和專業(yè)課程起到承前啟后的作用，還為學生今后從事機械設備的設計、控制和研究工作起到增強適應能力和提高開發(fā)創(chuàng)新能力的作用[3]。

2? 課程的教學內容及要求

機械控制工程課程的教學內容及要求如表1所示。

3? 課程教學目標的思政元素

針對本課程的教學要求及本專業(yè)畢業(yè)生的畢業(yè)達成要求，通過對課程理論知識內容的重新梳理、再認識，挖掘機械控制工程課程的思政內容，確定課程的教學目標。

課程教學目標1

由控制思想的萌芽——中國的自動計時漏壺、李冰父子設計修筑的都江堰液面控制工程（系統(tǒng)觀念的體現(xiàn)）、中國科學家張衡研制出候風地動儀到工程控制理論的形成——工程控制的奠基人錢學森出版了《工程控制論》；從現(xiàn)代控制理論發(fā)展的各個關鍵時間節(jié)點到中國的工業(yè)4.0和兩化（自動化和信息化）融合的“中國制造2025”；從中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功到2021年神舟十二號與天和天舟組合體對接，中國人首次進入自己的空間站，講述這些內容，讓學生了解中國古代的悠久歷史和先人的聰明才智，中國近年來取得的偉大成就，這可以增強學生作為中國人的自豪感，堅定學生為祖國科技發(fā)展努力奮斗的決心和意志。當前國際環(huán)境日趨復雜，不穩(wěn)定性與不確定性明顯增加，世界進入動蕩變革期，單邊主義、保護主義、霸權主義對世界和平與發(fā)展構成威脅[4]，中國正在由制造大國向制造強國轉變，此時機遇和挑戰(zhàn)并存，要鼓勵學生努力學習科學知識，抓住機遇、正視挑戰(zhàn)，提升自己，發(fā)奮圖強，增強學生立志科學研究的信心和強國責任。

控制系統(tǒng)的基本性能分析需要建立數(shù)學模型，理解微分方程、傳遞函數(shù)、方框圖、頻率特性是不同的數(shù)學模型，它們之間是有聯(lián)系的，只是在不同域的呈現(xiàn)。它們通過同一個物理系統(tǒng)可以以不同的數(shù)學模型形式呈現(xiàn)，即不同的表現(xiàn)形式反映不同的性能。讓學生懂得同一事物往往有多方面的特征，從不同角度可以有不同的評價，人對事物的認識會取決于他的立場、觀點、方法、知識背景、認識能力等，不同的人認識的結果各不相同。讓學生學會從不同角度看待問題，對待任何事情都抱有實事求是的態(tài)度；掌握方框圖的簡化方法，理解控制系統(tǒng)的數(shù)學模型及傳遞函數(shù)的概念；掌握機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)建模與的基本方法。培養(yǎng)學生能夠基于數(shù)學、自然科學、機械工程科學基本原理和數(shù)學模型方法正確表達復雜機械工程問題的能力。

課程教學目標2

要求學生掌握控制系統(tǒng)的時間響應概念、時域性能指標及控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算方法，掌握機械系統(tǒng)時域分析方法。培養(yǎng)學生能夠運用相關知識和數(shù)學模型方法對復雜機械工程問題進行推演、分析的能力。由于受控對象的具體情況不同，各種系統(tǒng)對穩(wěn)準快的要求各有側重。在同一系統(tǒng)中，“穩(wěn)、準、快”有時是相互制約的，反應速度快可能會有強烈振蕩；改善穩(wěn)定性，控制過程中又可能過于遲緩，精度也可能變差，即根據(jù)控制系統(tǒng)瞬態(tài)響應性能指標和穩(wěn)態(tài)響應性能指標的相互制約。讓學生明白要用聯(lián)系的觀點看待事情，事物之間或事物各要素之間是相互影響、相互制約的，在處理問題時要綜合考慮各種因素，有所側重和取舍，樹立正確的人生觀和世界觀。

課程教學目標3

要求學生掌握控制系統(tǒng)的頻率特性概念、典型環(huán)節(jié)的頻率特性表示方法——乃奎斯特曲線、對數(shù)頻率特性曲線；掌握控制系統(tǒng)瞬態(tài)響應指標和頻率響應指標的關系，了解頻率特性低頻段、中頻段和高頻段的不同要求。告訴學生必須樹立堅定的信念。每個人都有自己的理想，雖然在不同的社會發(fā)展階段，人們的理想各有不同，但是在人的生命歷程中，理想和信念總是如影隨形、相互依存的。當把信念作為理想時，人們會有明確的奮斗目標，即使前進的道路曲折、人生的境遇復雜，也能看到未來的希望和曙光，永不迷失前進的方向。培養(yǎng)學生能夠基于數(shù)學相關理論知識進行頻域性能分析系統(tǒng)的能力，以及對復雜機械工程問題進行推演、分析的能力。

課程教學目標4

要求學生掌理解穩(wěn)定性對機械系統(tǒng)的重要意義，引導學生認識社會穩(wěn)定的重要意義及自身責任。穩(wěn)定性是系統(tǒng)能夠正常運行的首要條件，只有當系統(tǒng)是穩(wěn)定的，討論系統(tǒng)的快速性和準確性才有意義，對于社會這個大系統(tǒng)也是一樣。歷史證明，只有社會穩(wěn)定才有國家的長治久安。穩(wěn)定是社會發(fā)展的基石，離開穩(wěn)定，經(jīng)濟社會繼續(xù)前進就會成為一句空話。社會穩(wěn)定既是重大的社會問題，也是重大的政治問題，不僅關系到人民群眾的安居樂業(yè)，而且關系到國家和社會的安定和發(fā)展。學校的穩(wěn)定、班級的穩(wěn)定和宿舍的和諧穩(wěn)定都是同樣的道理。當代大學生有責任、有義務承擔起維護國家社會安全穩(wěn)定的重任，努力為實現(xiàn)國家“富強、民主、文明、和諧”盡自己的一份力。例如，新冠肺炎疫情暴發(fā)，國家積極應對，層層防控；全國人民聽從指示，遵守防疫制度措施；各地醫(yī)務工作者不懼犧牲、不怕艱苦，勇敢逆行；社會各界捐款捐物，出人出力，默默付出，無聲守護。全國人民眾志成城，共抗疫情，疫情被快速、有效地控制，經(jīng)濟得以穩(wěn)定發(fā)展。

要求學生掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷方法；理解控制系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及相對穩(wěn)定性，為保證系統(tǒng)在受到不確定、隨機的擾動時，仍能保持穩(wěn)定性能，要留有一定的穩(wěn)定裕量的要求。讓學生加強自身能力，事先做好充分準備，才能“以不變應萬變”，遇到突發(fā)事件保持沉著冷靜；掌握閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及判別方法。讓學生能夠通過穩(wěn)定的充分必要條件識別和判斷復雜機械系統(tǒng)的工作狀況，具備運用奈奎斯特曲線、伯德圖對系統(tǒng)的穩(wěn)定情況進行分析的能力。

課程教學目標5

要求學生掌握控制系統(tǒng)校正方式——串聯(lián)校正、反饋校正，理解控制系統(tǒng)校正的概念、實質和方法；掌握PID控制的基本原理，及其在工業(yè)控制中的應用現(xiàn)狀；具備通過文獻檢索工具、調研和查閱分析有關技術資料，能夠針對特定系統(tǒng)，調研和分析復雜機械工程問題的解決方案能力。通過控制系統(tǒng)各性能指標之間的關系，尋求控制系統(tǒng)的最佳性能，培養(yǎng)學生的辯證思維，讓學生客觀、全面地認識事物，統(tǒng)觀全局，樹立全局意識，不能只看見局部，看不見主體，只停留在表面，看不到實質，有效地防止錯誤，防止僵化。

4? 課程目標的達成方式

課堂教學以案例教學為主，注重工程項目的引入。學生以小組為單位，輔以在任務驅動下的實踐教學活動。教師在課堂教學中為學生展示實踐活動成果設置專門的時間，結合身邊的事例，給學生以啟迪和思考，讓學生認識到“科技興則民族興，科技強則國家強”“青年興則國家興，青年強則國家強”[5]，從而認識自己肩負的重任，看到目前新環(huán)境、新形勢下的挑戰(zhàn)與機遇，能夠為實現(xiàn)第二個百年奮斗目標而把握好當下，主動努力學習科學知識。

作業(yè)的數(shù)量按學生完成作業(yè)時間與聽課時間之比為1∶1安排，作業(yè)題內容必須包括基本概念、基本理論、設計計算等方面的內容，以提高學生的工程意識與實踐技能。通過實際系統(tǒng)的設計綜合，學生能更好地應用所學理論知識，樹立全局觀念，增強獨立解決問題、處理問題的能力，提高工程意識與工程技能。

讓學生參與教師的科研項目，培養(yǎng)學生利用、查閱手冊、文獻等技術資料的能力。在科研項目的進行中，將課堂理論知識和工程實際相聯(lián)系，培養(yǎng)學生的實踐能力及創(chuàng)新能力。除了實驗內容是課程考核的一部分，每個學生必須完成之外，參與科研項目或者大學生創(chuàng)新項目也作為考核的參考。在有條件的情況下，鼓勵教師積極采用多媒體教學、工程案例教學、工程實踐項目引入等創(chuàng)新手段教學。

5? 結束語

教育事關國家發(fā)展、事關民族未來，教育是國之大計、黨之大計[2]。課程思政建設是一個長期的任務，機械控制工程課程組緊緊圍繞本專業(yè)人才培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，在課程體系中有機融入思政內容，將專業(yè)理論知識與思政元素有機融合，教科技知識，育民族精神，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德素養(yǎng)、家國情懷和使命擔當[6]，實現(xiàn)高級機械工程應用型人才的培養(yǎng)目標。

6? 參考文獻

[1] 習近平.培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人[M]//十九大以來重要文獻選編（上）.北京：中央文獻出版社，2019.

[2] 陳秀梅，黃民，彭寶營，等.基于工程教育認證的機械控制工程課程的教學改革探討[J].教育教學論壇，2018（17）：148-150.

[3] 中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議[M].北京：人民出版社，2020.

[4] 劉強，王歡，孫國興.機械原理課程中的思政教育探討[J].現(xiàn)代商貿工業(yè)，2021，42（5）：145-146.

[5] 習近平出席全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會并發(fā)表重要講話[EB/OL].（2016-05-30）[2020-11-15].http：//www.81.cn/xue-xi/2016-05/30/content_9289329.htm？from=singlemessage.

[6] 黎書文.課程思政在“機械設計”課程中的實踐與探索研究[J].工業(yè)和信息化教育，2021（3）：14-18.