[摘 要]立德樹(shù)人是新時(shí)代教育的根本任務(wù),如何將課程思政與專(zhuān)業(yè)知識(shí)有機(jī)融合,提升育人實(shí)效性和高階性,是當(dāng)前課程教學(xué)中需面對(duì)的新課題。文章以機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的控制工程基礎(chǔ)課程為例,通過(guò)對(duì)課程思政問(wèn)題與難點(diǎn)、課程思政邏輯起點(diǎn)與目標(biāo)取向的分析,探索從歷史和哲學(xué)視角將課程思政與專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合的途徑;提出了引入學(xué)科發(fā)展史追根溯源讓學(xué)生認(rèn)識(shí)課程探究的真正問(wèn)題、通過(guò)學(xué)科發(fā)展脈絡(luò)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的科學(xué)思維方法和信念、利用學(xué)科典型人物與事件增強(qiáng)學(xué)生情感體念和厚植學(xué)生家國(guó)情懷的方法;展示了從哲學(xué)視角將課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)提升至認(rèn)知方法論的途徑,引導(dǎo)學(xué)生從系統(tǒng)論的認(rèn)識(shí)路徑出發(fā),胸懷大局,運(yùn)用系統(tǒng)反饋原理進(jìn)行自我行為監(jiān)控與調(diào)整,在知行合一中完善個(gè)人品格,從而提升課程思政育人的高階性。
[關(guān)鍵詞]課程思政;歷史觀;哲學(xué)觀;實(shí)效性;高階性;控制工程基礎(chǔ)
[中圖分類(lèi)號(hào)]G641 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2095-3437(2025)02-0107-07
育人的根本在于立德,立德樹(shù)人是新時(shí)代教育的根本任務(wù)。課程教學(xué)是實(shí)現(xiàn)育人和育才的重要途徑,“立德”與“求知”相統(tǒng)一的課程發(fā)展觀要求課程立足自身特點(diǎn),從重視符號(hào)認(rèn)知、標(biāo)準(zhǔn)化和程序化的理智與技能訓(xùn)練轉(zhuǎn)向促進(jìn)學(xué)生心理機(jī)能的具身發(fā)展、行為實(shí)踐的成長(zhǎng)體驗(yàn)以及精神價(jià)值的持續(xù)提升[1]。
控制工程基礎(chǔ)課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,多學(xué)科知識(shí)匯集,綜合性強(qiáng),在課程體系中起著由理論到工程應(yīng)用的橋梁作用。如何在課程知識(shí)中有機(jī)融合思政元素,從而實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、提升育人的實(shí)效性和高階性,使課堂教學(xué)成為引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、錘煉心志、涵養(yǎng)品性的過(guò)程,讓學(xué)生從知識(shí)積累走向思維認(rèn)知和精神成長(zhǎng),是課程教學(xué)面臨的新課題。
一、課程思政問(wèn)題與難點(diǎn)
自2020年教育部發(fā)布《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》以來(lái),大多數(shù)教師對(duì)課程思政的認(rèn)知有了很大提升,在育人目標(biāo)、思政元素挖掘、教育教學(xué)設(shè)計(jì)等方面開(kāi)展了大量工作。但目前課程思政育人仍存在諸多問(wèn)題,其實(shí)效性和高階性有待提升。
(一)專(zhuān)業(yè)知識(shí)傳授與課程思政關(guān)系認(rèn)識(shí)不深,“育人”與“育才”雙向促進(jìn)效果欠佳
專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課通常內(nèi)容緊湊、學(xué)時(shí)有限,若教師對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與課程思政關(guān)系認(rèn)識(shí)不深,容易使課程教學(xué)中思政內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)知識(shí)重心出現(xiàn)偏移。有的教師認(rèn)為思政元素侵占了課程教學(xué)時(shí)間,在教學(xué)中偏向?qū)I(yè)知識(shí)的科學(xué)原理,對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的價(jià)值和意義很少提及。有的教師重視對(duì)學(xué)生的思政教育,但為緩解學(xué)時(shí)矛盾沖突,選擇減少或淡化專(zhuān)業(yè)知識(shí)講授,使得課程教學(xué)偏離了專(zhuān)業(yè)知識(shí)的科學(xué)原理本身。這些做法都會(huì)導(dǎo)致課程教學(xué)過(guò)程中知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造三者不能融為一體,“育人”與“育才”雙向促進(jìn)成效不足。
(二)思政內(nèi)容與教學(xué)方法模式化,課程思政實(shí)效性有待提升
隨著課程思政教育理念的普及,“大國(guó)工匠”“愛(ài)國(guó)敬業(yè)”“家國(guó)情懷”“職業(yè)素養(yǎng)”“科研精神”等內(nèi)容成為課程思政常見(jiàn)的主題。但由于缺少成熟的、可借鑒的經(jīng)驗(yàn),教師在教學(xué)中引入的思政元素往往呈碎片式。部分教師思政元素引入生硬,思政內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單,沒(méi)有課程思政的整體設(shè)計(jì),蜻蜓點(diǎn)水地將課程思政作為流程式教學(xué)環(huán)節(jié)。千篇一律的思政內(nèi)容和過(guò)于模式化的教學(xué)方法,往往難以激發(fā)學(xué)生內(nèi)心深處的情感共鳴,使課程思政效果欠佳。
(三)課程思政元素的挖掘缺乏理論指導(dǎo),高階性不足,拓展和延伸有限
目前,課程教學(xué)中的思政元素主要基于教師個(gè)人樸素的育人理念和經(jīng)驗(yàn),通過(guò)知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單聯(lián)想插入課程教學(xué)。受專(zhuān)業(yè)學(xué)科特點(diǎn)和教師自身思想政治理論水平的影響,思政案例與課程結(jié)合不密切、思政元素融入教學(xué)過(guò)程牽強(qiáng)、難以實(shí)現(xiàn)拓展和延伸等成為常見(jiàn)問(wèn)題。其根源在于思政元素缺乏系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì),思政元素的挖掘缺乏理論導(dǎo)向和方法論。
二、課程思政的邏輯起點(diǎn)與目標(biāo)取向
(一)邏輯起點(diǎn)與思政本質(zhì)
當(dāng)前,我國(guó)發(fā)展處于新的歷史方位,各種思想與文化意識(shí)形態(tài)斗爭(zhēng)日趨激烈。許多處于大數(shù)據(jù)時(shí)代的青年學(xué)生,從出生到成長(zhǎng)深受互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的影響,面對(duì)前所未有的多元文化選擇,在各種價(jià)值觀念與思想意識(shí)面前,極易出現(xiàn)價(jià)值迷失與錯(cuò)亂。因此,教師在專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中不能僅僅局限于講解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的科學(xué)原理,需主動(dòng)把思想政治教育融入課堂教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。課程思政旨在把思想政治教育融入課程各教學(xué)環(huán)節(jié),潛移默化實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人的目標(biāo),是高等教育價(jià)值觀的理性回歸,是學(xué)校“知識(shí)性”與“教育性”一體化的體現(xiàn),是課程建設(shè)的邏輯起點(diǎn)。
思政課的本質(zhì)是講道理,講道理的目的是實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)。如何以理性的科學(xué)思維方法,幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)形成正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀,是課程思政要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。課程思政不是簡(jiǎn)單的“課程”與“思政”的機(jī)械嫁接,思政元素只有自然地融入課程知識(shí)才能撥動(dòng)學(xué)生心弦,使學(xué)生理解知識(shí)并產(chǎn)生情感共鳴。為此,教師需要基于課程自身的知識(shí)邏輯,從世界觀和方法論的視角,深入挖掘課程的思政元素,并針對(duì)課程特點(diǎn)將思政元素融入其中,促使學(xué)生認(rèn)識(shí)其所學(xué)專(zhuān)業(yè)的社會(huì)價(jià)值,理解國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的需求,厚植家國(guó)情懷,培育愛(ài)國(guó)主義精神。
(二)課程性質(zhì)與目標(biāo)取向
控制工程基礎(chǔ)課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,培養(yǎng)學(xué)生利用控制理論知識(shí)解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的能力。該課程以理論為基礎(chǔ),需要學(xué)生具備較扎實(shí)的數(shù)學(xué)、力學(xué)、電學(xué)與機(jī)械工程基礎(chǔ)知識(shí),學(xué)習(xí)內(nèi)容具有一定的挑戰(zhàn)度?!盀槭裁匆獙W(xué)控制工程基礎(chǔ)課程,學(xué)了又有什么用處?”這是許多應(yīng)用型工科院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)最大的困惑。為回答好這一問(wèn)題,傳統(tǒng)的課程教學(xué)改革往往注重從技術(shù)手段出發(fā),致力于使課程的理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性的有機(jī)結(jié)合達(dá)到最優(yōu)[2]。
德國(guó)社會(huì)學(xué)家馬克斯·韋伯在分析人類(lèi)社會(huì)行為時(shí)提出了工具理性和價(jià)值理性的概念。工具理性注重客觀事實(shí),價(jià)值理性則體現(xiàn)對(duì)行為的價(jià)值和意義的追問(wèn)[3]??刂乒こ袒A(chǔ)課程若只單方面注重對(duì)基本知識(shí)、技能的培養(yǎng),只能培養(yǎng)出“工具人”。堅(jiān)定的理想信念、系統(tǒng)的思維方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神等體現(xiàn)價(jià)值理性的教學(xué)內(nèi)容,是幫助學(xué)生自我成長(zhǎng)、理解外物背后的原理、發(fā)展和提升自身價(jià)值、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。因此,新的課程觀必須注重價(jià)值理性為學(xué)習(xí)行為確立終極意義與目標(biāo)的作用,通過(guò)學(xué)科知識(shí)和思想的力量引導(dǎo)學(xué)生在更大范圍內(nèi)分析和思考,以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)需求和未來(lái)的職業(yè)發(fā)展。
三、融入學(xué)科發(fā)展史,提升知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)的實(shí)效性
歷史觀是世界觀的重要組成部分。課程教學(xué)要體現(xiàn)國(guó)家民族意志、反映時(shí)代發(fā)展特征,培養(yǎng)具有科學(xué)思維和人文情懷的傳承者、傳播者和發(fā)揚(yáng)者,滿足新時(shí)代對(duì)理工科人才培養(yǎng)的需求。將學(xué)科發(fā)展史中的事件、人物、思想及國(guó)家社會(huì)的發(fā)展等內(nèi)容融入專(zhuān)業(yè)課程教學(xué),可以有效地促進(jìn)學(xué)生深度理解課程的基本概念、方法及本質(zhì),將課程理論知識(shí)與時(shí)代背景關(guān)聯(lián)起來(lái),培養(yǎng)科學(xué)精神、理性思維、道德修養(yǎng)、家國(guó)情懷和愛(ài)國(guó)主義精神,有效提升知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)的實(shí)效性[4]。
(一)引入學(xué)科發(fā)展史,追根溯源,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)課程探究的真正問(wèn)題
目前,許多課程教材側(cè)重介紹課程的研究?jī)?nèi)容、研究方法以及研究對(duì)象的一些基本屬性,很少涉及學(xué)科發(fā)展歷史。因此,教師在備課時(shí)需格外關(guān)注學(xué)科知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展和變遷過(guò)程,將課程基本理論與時(shí)代背景相關(guān)聯(lián),充分收集學(xué)科發(fā)展史資料,了解學(xué)科知識(shí)在實(shí)際工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用;在講授專(zhuān)業(yè)知識(shí)時(shí),將學(xué)科發(fā)展史實(shí)時(shí)地融入課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)中,通過(guò)學(xué)科發(fā)展史追根溯源,讓學(xué)生了解課程思考與探究的真正問(wèn)題是什么。
控制工程基礎(chǔ)課程主要講述經(jīng)典控制理論,該理論的形成和發(fā)展經(jīng)歷了許多階段。表1總結(jié)了經(jīng)典控制理論發(fā)展的主要?dú)v程。從公元前300年古希臘的水鐘,到中國(guó)古代的刻漏計(jì)時(shí)器、水運(yùn)渾天儀、指南車(chē)、都江堰水利工程等,人類(lèi)一直在運(yùn)用自己的勞動(dòng)和智慧,不斷地改變自己的生存環(huán)境。沒(méi)人確切知道第一個(gè)控制系統(tǒng)是什么時(shí)候發(fā)明的,但人們普遍認(rèn)為,最早的工業(yè)過(guò)程控制器是瓦特應(yīng)用于蒸汽機(jī)上的飛球式調(diào)速器[5]。飛球式調(diào)速器在應(yīng)用之初,只能在小負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確控制。為減少負(fù)載影響、提高控制精度,圍繞改進(jìn)調(diào)速器的工作大量展開(kāi)。其中,F(xiàn)leeming Jenkin(弗萊明·詹金)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)平衡點(diǎn)不再受負(fù)載外擾R的影響的調(diào)速器,但卻遇到了穩(wěn)定性問(wèn)題。面對(duì)調(diào)速器出現(xiàn)來(lái)回?cái)[動(dòng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象,人們開(kāi)始努力分析調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性,尋找穩(wěn)定的條件。對(duì)控制系統(tǒng)中不穩(wěn)定現(xiàn)象的關(guān)注,是控制論研究的開(kāi)端。
教師在優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容時(shí),將控制論的學(xué)科發(fā)展史融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)中,把講“控制理論是什么”與講“為什么會(huì)出現(xiàn)這些理論”相融合,不僅講“工程控制論從哪里來(lái)”,而且講“工程控制論到哪里去”,能讓學(xué)生有水到渠成、大徹大悟的課堂感受,使課程不再只是一條條數(shù)學(xué)定義、公式和一堆分析求解。通過(guò)時(shí)代背景需求和控制論的發(fā)展講授課程專(zhuān)業(yè)知識(shí),就能讓學(xué)生知道這些理論知識(shí)是為了解決什么問(wèn)題而提出和構(gòu)建的,解決了哪些問(wèn)題,不足又在哪里。歷史人文的自然融入,不僅能讓枯燥的專(zhuān)業(yè)知識(shí)變得生動(dòng)起來(lái),讓學(xué)生對(duì)控制論及其工程應(yīng)用有更加全面的認(rèn)識(shí),自覺(jué)將課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際相聯(lián)系,而且能促進(jìn)學(xué)生理解科技進(jìn)步與時(shí)代發(fā)展需求和人的主觀能動(dòng)性之間的關(guān)系,掌握科學(xué)思維方法、提升思想境界。
(二)明晰學(xué)科理論動(dòng)態(tài)發(fā)展歷程,脈絡(luò)貫通,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法和信念
科學(xué)技術(shù)發(fā)展在使生產(chǎn)生活方式發(fā)生巨變的同時(shí),也深刻影響著人們認(rèn)識(shí)和改造自然的方法手段,而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程往往也很有啟發(fā)意義??茖W(xué)不僅僅是一系列知識(shí),也是人們了解世界的方式[6]。將學(xué)科理論的動(dòng)態(tài)發(fā)展歷程融入課程教學(xué),讓學(xué)生從歷史脈絡(luò)中理解課程理論問(wèn)題的本質(zhì)和探索問(wèn)題的模式,可以幫助學(xué)生建立以科學(xué)方法理解世界的認(rèn)識(shí)論,促進(jìn)其將學(xué)科研究中的歸納、演繹、邏輯推理等方法用于個(gè)人事務(wù)的判斷和決策,以理性的態(tài)度和行為參與社會(huì)生活,維護(hù)環(huán)境,保持健康,提高生活質(zhì)量。
1948年,維納的《控制論》出版,這成為控制論誕生的一個(gè)標(biāo)志。在《我和控制論的關(guān)系——它的起源和前景》一文中,維納對(duì)自己和控制論及其工作方向之種種淵源的關(guān)系進(jìn)行了說(shuō)明[7]。維納從1919年在數(shù)學(xué)家職業(yè)中接觸控制論思想,到開(kāi)展關(guān)于隨機(jī)函數(shù)的工作,從在第二次世界大戰(zhàn)中解決雷達(dá)和通信理論的需求問(wèn)題,到解決防空武器的機(jī)械控制問(wèn)題,從設(shè)計(jì)防空火力控制所用的計(jì)算機(jī),到研究機(jī)器和生命機(jī)體兩者之間的通信和控制問(wèn)題,研究歷程中交織的思想促使他對(duì)有關(guān)反饋、信息、控制、輸入、輸出、自我平衡、預(yù)測(cè)和濾波等問(wèn)題進(jìn)行整合、分析與綜合,提出了更有規(guī)律性、更為本質(zhì)性的理論——控制論。梳理控制論發(fā)展史蘊(yùn)含的解決問(wèn)題的多樣化方法,引導(dǎo)學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)問(wèn)題,基于科學(xué)認(rèn)知通過(guò)邏輯推理形成自己的見(jiàn)解,不僅能促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的深度理解,更能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想,使學(xué)生逐步形成科學(xué)思維方法和信念。
在控制工程中,數(shù)學(xué)模型的建立十分重要。為了設(shè)計(jì)好一個(gè)性能優(yōu)良的控制系統(tǒng),必須用數(shù)學(xué)模型表達(dá)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及各變量之間的關(guān)系,獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在實(shí)際建模中可以發(fā)現(xiàn),許多工程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖1所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣系統(tǒng),具有相似的二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性表達(dá)式。這種模型的相似性表明,一些系統(tǒng)雖然表現(xiàn)形式不同,但其就本質(zhì)而言是相同的。由此可以引導(dǎo)學(xué)生,世間萬(wàn)物各不相同,人們所能看到的景象也不同,但不要被表象蒙蔽了雙眼,應(yīng)尋求現(xiàn)象背后的本質(zhì)。
現(xiàn)在,科學(xué)實(shí)踐廣泛使用數(shù)學(xué)模型??刂乒こ袒A(chǔ)課程中,通過(guò)數(shù)學(xué)模型的教學(xué),可以讓學(xué)生理解模型在科學(xué)研究中具有的功能(比如分析、預(yù)測(cè)和調(diào)整),理解如何通過(guò)對(duì)控制問(wèn)題的關(guān)注,依據(jù)已有的理論和分析方法來(lái)獲得“穩(wěn)”“準(zhǔn)”“快”的控制系統(tǒng),理解建立模型的過(guò)程、視角和方法,懂得模型對(duì)控制系統(tǒng)性能分析的獨(dú)立性和局限性。在課程教學(xué)中,通過(guò)呈現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的獲取過(guò)程、推理和論證等方式,使學(xué)生在獲得學(xué)科知識(shí)和技能的同時(shí),潛移默化地接受科學(xué)的認(rèn)識(shí)論,促使學(xué)生理解科學(xué)過(guò)程和實(shí)踐,能夠?qū)?wèn)題進(jìn)行科學(xué)的衡量和評(píng)價(jià),形成科學(xué)的思維習(xí)慣和判斷方式。
(三)提煉學(xué)科發(fā)展中的人物與事件,增強(qiáng)學(xué)生情感體念,厚植學(xué)生家國(guó)情懷
專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課通常融合了多門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí),涵蓋古今的科學(xué)事件和人物。教師可深入挖掘這些事件和人物蘊(yùn)含的智慧、情感、思想和人格價(jià)值,以不同方式將其融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)講授中,使學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí),走近一個(gè)個(gè)人生楷模,將課程知識(shí)轉(zhuǎn)換為可感可知的“生活存在”,獲得知識(shí)的表層成分和深層成分的通感,通過(guò)具象化的生活形態(tài)多維化地理解專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、生活哲理和做人道理,嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、求實(shí)創(chuàng)新,厚植家國(guó)情懷。
控制工程基礎(chǔ)中的經(jīng)典控制論,從起源到形成,包含著一系列的科學(xué)事件與人物,如瓦特與離心調(diào)速器、麥克斯韋與《論調(diào)速器》、Routh-Hurwitz(勞斯-霍爾維茨)判據(jù)、Black與負(fù)反饋放大器、Nyquist和Bode的穩(wěn)定性判據(jù)、Ziegler與Nichols參數(shù)調(diào)整、Harold Hazen(哈羅德·哈森)等人與模擬計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)域仿真、維納與《控制論》、錢(qián)學(xué)森與《工程控制論》等等。在課程教學(xué)中適時(shí)引入這些科學(xué)事件和人物,挖掘人物思想的演進(jìn)過(guò)程及人物的曲折經(jīng)歷,結(jié)合具體的歷史背景,通過(guò)課堂多感官參與和深層次情感體驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容印象深刻。例如Black發(fā)明負(fù)反饋放大器的故事:1927年8月2日,Black在上班途中,在哈德遜河的渡船上靈光一閃,想出了在控制發(fā)展歷史上具有重要意義的負(fù)反饋放大器。由于手頭沒(méi)有合適的紙張,他將這個(gè)靈感記在了一份紐約時(shí)報(bào)上,現(xiàn)這份報(bào)紙已成為一件珍貴的文物珍藏在ATamp;T(美國(guó)電話電報(bào)公司)的檔案館中。其實(shí),為了這個(gè)靈光一閃,Black持續(xù)不斷地努力了6年。從1921年于伍斯特理工學(xué)院畢業(yè)到1927年在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作,Black無(wú)時(shí)無(wú)刻不在琢磨怎么實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有線性功能的放大器。正是有了這種執(zhí)著的科學(xué)精神和不畏困難的研究,才有了他上班途中的靈光一閃。
錢(qián)學(xué)森與《工程控制論》是經(jīng)典的課程思政元素。1954年,錢(qián)學(xué)森以火箭的控制與制導(dǎo)等相關(guān)實(shí)際問(wèn)題為應(yīng)用背景,撰寫(xiě)并出版了具有更多數(shù)學(xué)描述的《工程控制論》。該書(shū)是錢(qián)學(xué)森在美國(guó)因政治迫害而被強(qiáng)迫滯留美國(guó)并失去部分自由的情況下完成的。錢(qián)學(xué)森的《工程控制論》給出了解決老問(wèn)題的新方法,使我們以更廣闊的眼界和更系統(tǒng)的方式觀察問(wèn)題。他不僅強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)對(duì)于工程科學(xué)研究的重要性,還強(qiáng)調(diào)運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具研究解決實(shí)際工程問(wèn)題。1955年,錢(qián)學(xué)森回國(guó)后帶領(lǐng)中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展,致力于為我國(guó)的國(guó)防尖端技術(shù)服務(wù)并在中國(guó)推廣普及現(xiàn)代控制理論。錢(qián)學(xué)森精神是一種跨越時(shí)代的精神財(cái)富,它鼓勵(lì)我們?cè)诿鎸?duì)科學(xué)研究和國(guó)家發(fā)展時(shí),要保持開(kāi)拓創(chuàng)新、追求真理、愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度。面對(duì)核心科技“卡脖子”的挑戰(zhàn),應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生從專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)著手,增強(qiáng)踐行強(qiáng)國(guó)使命的目標(biāo)感,找到創(chuàng)新、求實(shí)精神的用武之地。
四、引入哲學(xué)觀,提升課程思政育人的高階性
哲學(xué)為人提供思想上的指導(dǎo)和行動(dòng)上的方向。運(yùn)用哲學(xué)方法,通過(guò)擺事實(shí)、講道理、闡釋事物本質(zhì)規(guī)律來(lái)改造人的主觀世界,是教師提升課程思政能力的重要途徑[8]。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程涉及的科學(xué)問(wèn)題通常都蘊(yùn)含著深厚的哲學(xué)意蘊(yùn),學(xué)科中新思想、新觀點(diǎn)、新學(xué)說(shuō)的產(chǎn)生都是原創(chuàng)者應(yīng)用某種認(rèn)識(shí)論與方法論思考得到的結(jié)果。因此,教師在課程教學(xué)中不僅要幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí),更要利用課程思政引導(dǎo)學(xué)生理解知識(shí)背后的思想,看清現(xiàn)象背后的規(guī)律,掌握認(rèn)識(shí)世界、改造世界的方法,以提升學(xué)生的思維能力和行動(dòng)能力。
(一)引導(dǎo)學(xué)生從系統(tǒng)論的認(rèn)識(shí)路徑出發(fā),胸懷大局,協(xié)同發(fā)展與維護(hù)穩(wěn)定
社會(huì)實(shí)踐越來(lái)越大型化、復(fù)雜化,許多現(xiàn)代工程技術(shù)問(wèn)題都以系統(tǒng)的面貌出現(xiàn),要求從整體上加以優(yōu)化解決。社會(huì)需求要求我們從系統(tǒng)論的認(rèn)識(shí)路徑出發(fā),將所要研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)對(duì)待,從整體與組成要素、要素與要素、系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用、相互聯(lián)系的諸多關(guān)系中綜合地考察對(duì)象。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容既涉及基礎(chǔ)科學(xué),又包含應(yīng)用技術(shù),也探討工程和社會(huì)等的關(guān)系,其構(gòu)成要素常常以一定的組織方式相互關(guān)聯(lián)成為一個(gè)整體。課程思政應(yīng)從整體出發(fā),用系統(tǒng)論方法著眼于整體與部分的相互關(guān)系,啟發(fā)學(xué)生看清課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)背后的結(jié)構(gòu)和邏輯,引導(dǎo)學(xué)生胸懷大局,從大處著眼,從高處看問(wèn)題。
控制工程基礎(chǔ)課程的育人途徑設(shè)計(jì)按如圖2所示的層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行?;谙到y(tǒng)性思維,將課內(nèi)知識(shí)體系、專(zhuān)業(yè)課程體系、企業(yè)行業(yè)需求與國(guó)家戰(zhàn)略形成層級(jí)結(jié)構(gòu)。課程教學(xué)中,教師首先通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)案例,將控制工程的基本概念、數(shù)學(xué)變換方法、系統(tǒng)模型、根軌跡、時(shí)域和頻域分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正等各章節(jié)內(nèi)容聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體[2],啟發(fā)學(xué)生更好地理解課程邏輯結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,教師通過(guò)前后課程間的相互關(guān)聯(lián),幫助學(xué)生厘清本課程在專(zhuān)業(yè)課程體系中的地位。根據(jù)此系統(tǒng)性思維的邏輯,將課程涉及的工程技術(shù)歷史演變與發(fā)展趨勢(shì)、機(jī)械行業(yè)與國(guó)家發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系順勢(shì)融入課程內(nèi)容,幫助學(xué)生逐步樹(shù)立大局觀,引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)世界百年未有之大變局,胸懷祖國(guó)事業(yè)發(fā)展全局,努力把自己培養(yǎng)成為中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)的建設(shè)者和接班人。
從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能角度研究客觀世界,是系統(tǒng)哲學(xué)基本原理在課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)中的直觀表現(xiàn)??刂乒こ袒A(chǔ)課程內(nèi)容主要是由被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等構(gòu)成的機(jī)電閉環(huán)控制系統(tǒng),各環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián),形成具有“穩(wěn)”“準(zhǔn)”“快”性能的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)整體功能依賴(lài)于各組成要素功能的發(fā)揮,系統(tǒng)組織、要素間的相互關(guān)系及參數(shù)匹配直接影響著系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。穩(wěn)定是系統(tǒng)正常工作的前提條件,各組成元件不匹配將引發(fā)系統(tǒng)振蕩,準(zhǔn)確性和快速性指標(biāo)將不能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮各組成環(huán)節(jié)的作用及其參數(shù)的協(xié)調(diào)。教師在課程教學(xué)中可依技術(shù)邏輯啟發(fā)學(xué)生理解系統(tǒng)“穩(wěn)”“準(zhǔn)”“快”性能的辯證之道,引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立大局意識(shí),理解如何通過(guò)協(xié)同合作保證組織高效運(yùn)轉(zhuǎn),從而自覺(jué)維護(hù)集體、國(guó)家和社會(huì)穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)個(gè)體利益和整體利益的統(tǒng)一。
(二)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)哲學(xué)方法調(diào)整自我行為,身體力行,知行合一完善個(gè)人品格
事物的發(fā)展是由各種因素相互作用所形成的,確定性和不確定性相統(tǒng)一。要在不確定性和確定性之間建立一個(gè)有效的平衡,就需要充分運(yùn)用科學(xué)的模型和方法預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)事物的變化,不斷調(diào)整和完善以更好地推動(dòng)事物的發(fā)展和進(jìn)步。人的一生是一個(gè)不可逆的過(guò)程,要提高人的社會(huì)價(jià)值,使人生更有意義,就必須善于認(rèn)識(shí)自己、控制自己,使個(gè)人的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步協(xié)調(diào)一致。為此,個(gè)人需要具有獨(dú)立獲取新信息、更新知識(shí)結(jié)構(gòu)、靈活應(yīng)變調(diào)整自己行為的能力[9]。自我意識(shí)、自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)與約束能力是新時(shí)期人才的必備素質(zhì)。
信息與控制是控制工程基礎(chǔ)課程中的重要關(guān)系,反映著“知”和“行”的統(tǒng)一。獲取信息為“知”,實(shí)現(xiàn)控制即“行”。在人與外部世界構(gòu)成的系統(tǒng)中,人只有對(duì)外部世界有所認(rèn)知,才可以能動(dòng)地改造它。同時(shí),人只有參與對(duì)外部世界的改造,才能夠獲得對(duì)它的真知。因此,“躺平”不是解決問(wèn)題的辦法,只有通過(guò)不斷嘗試和實(shí)踐才能找到自己的價(jià)值點(diǎn)。反饋與調(diào)節(jié)是控制工程中重要的理論,機(jī)電系統(tǒng)通過(guò)反饋、調(diào)節(jié)和校正等環(huán)節(jié)來(lái)提高性能指標(biāo),使系統(tǒng)最終達(dá)到期望的狀態(tài)。將負(fù)反饋控制原理與校正的思想融入課程思政,可以引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立自我意識(shí),設(shè)定目標(biāo)、計(jì)劃和行動(dòng),通過(guò)控制自己的意識(shí)而相應(yīng)地調(diào)節(jié)自己的思想和行為,從而達(dá)到人生的目標(biāo)。
PID控制是經(jīng)典控制理論中應(yīng)用最為廣泛的一種控制方法,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3(a)所示。它通過(guò)將被控參數(shù)的測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較?得出偏差[e(t)]后,?對(duì)偏差進(jìn)行比例(P)、?積分(I)和微分(D)的綜合運(yùn)算,?以盡可能地減小偏差值,?從而使參數(shù)保持在給定值附近或按預(yù)定規(guī)律變化,?完成對(duì)被控對(duì)象的調(diào)節(jié)。
PID調(diào)節(jié)器與其說(shuō)是一種控制算法,不如說(shuō)是一種控制思想。從哲學(xué)的角度看,比例控制著眼于“今天”,有錯(cuò)就改;積分控制在于分析“歷史”,累計(jì)錯(cuò)誤;微分控制在于預(yù)測(cè)“未來(lái)”,提前調(diào)節(jié),防患于未然。這種綜合利用過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)信息,通過(guò)反饋主動(dòng)調(diào)節(jié)自身行為的方法,無(wú)疑是課程思政中具有豐富內(nèi)涵的元素。人的學(xué)習(xí)實(shí)際上是個(gè)接收、傳遞知識(shí)信息的自控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。課程教學(xué)活動(dòng)中,教師以PID思想為鑒,通過(guò)如圖3(b)所示的課程教育閉環(huán),有意識(shí)地“調(diào)節(jié)”學(xué)生的知識(shí)、能力和素養(yǎng),則可以高效地進(jìn)行高素質(zhì)專(zhuān)門(mén)人才的培養(yǎng)。學(xué)生以PID思想為鑒,對(duì)自我進(jìn)行審視,增強(qiáng)自我監(jiān)控與自我調(diào)節(jié)能力,不僅可以大大提升學(xué)習(xí)效果、完善個(gè)人品格,更能夠促進(jìn)自我發(fā)展和自我實(shí)現(xiàn)。
五、結(jié)語(yǔ)
專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程具體問(wèn)題和科學(xué)概念的理解的同時(shí),要結(jié)合國(guó)情,體現(xiàn)國(guó)家民族意志、反映時(shí)代發(fā)展特征。歷史觀是一種價(jià)值導(dǎo)向,從歷史視角融入課程思政可以有效地促進(jìn)學(xué)生深度理解科學(xué)概念、方法及本質(zhì),關(guān)注科學(xué)知識(shí)與時(shí)代背景的關(guān)聯(lián),增強(qiáng)“探索、創(chuàng)新”精神,樹(shù)立“報(bào)國(guó)、安民”志向。哲學(xué)是世界觀,又是認(rèn)識(shí)論,從哲學(xué)視角引入課程思政,將課程教學(xué)內(nèi)容從專(zhuān)業(yè)知識(shí)延伸至認(rèn)識(shí)方法論,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀和價(jià)值觀具有重要意義。為提升課程思政的實(shí)效性和高階性,教師需要運(yùn)用科學(xué)的思想方法,從歷史和哲學(xué)視角融入課程思政,從科學(xué)與人文、認(rèn)知發(fā)展的角度培養(yǎng)具有科學(xué)哲學(xué)思維和人文情懷的高素質(zhì)專(zhuān)門(mén)人才,使之成為中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)的接班人。
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[責(zé)任編輯:周侯辰]