面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動控制原理課程改革：新工科背景下機械電子工程專業(yè)教學實踐

摘 要：在科技與產(chǎn)業(yè)大變革之中，我國工程教育改革站在了一個機遇與挑戰(zhàn)并存的新路口，新工科旨在打造融合技術力、創(chuàng)新意識與跨學科知識的未來工程師人才，機械電子工程無疑是機械工業(yè)的重要構成要素，在這一框架內(nèi)自動控制原理這類課程占據(jù)著無法忽視的核心地位甚至影響深遠，而文中正是依托于實踐中提煉的具體情境抽取出難點問題分解討論并提出了若干直擊實際需求的教學革新思路，目標指向是推動當前時代對高水平工科隊伍建設和培育工作進入新的縱深領域。

關鍵詞：新工科背景 機械電子工程專業(yè) 自動控制原理 教學改革 智能網(wǎng)聯(lián)汽車 課程理念 思政元素

全球科技競爭日益加劇下我國加快了工程教育改革的腳步，面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革顯然急需一批通曉跨學科知識又具備創(chuàng)新能力的工程技術新秀，基于這樣的背景“新工科”概念應運而生，它的關鍵點鎖定在助力創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略以及培植符合科技革新和產(chǎn)業(yè)升級所需的新層次工程人才需求上，“機械電子工程”這一領域在機械體系里地位鮮明，《自動控制原理》課程則擔當其中的樞紐角色，并在新工科建設的整體框架內(nèi)展現(xiàn)出不可或缺的作用特征。 當前教學實踐遭遇重重阻礙，大家都能清晰感知這些困境對教學質量提升以及人才培養(yǎng)目標達成的束縛，所以對課程現(xiàn)狀難題及其改進之法進行深度探究變得極為必要，智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的飛速發(fā)展促使自動控制原理課程的教學改革被推向前臺，將有關內(nèi)容融入其中已然成為加強教學成效、提高學生實操能力的關鍵切入點。

1 自動控制原理課程教學現(xiàn)狀與問題分析

1.1 課程內(nèi)容不夠完善

在機械電子工程專業(yè)的教育體系中，課程設計傾向于深入傳授系統(tǒng)工程領域的核心知識，包括但不限于工程制圖、機械原理與機構設計、工藝流程與設備制造等關鍵環(huán)節(jié)。自控原理作為一門重要分支，側重于自動控制理論、自動化技術及其在智能系統(tǒng)中的應用與解析，旨在培養(yǎng)學生的系統(tǒng)分析、設計與實現(xiàn)能力。在實施教學實踐的過程中，面臨一系列挑戰(zhàn)與問題開始顯現(xiàn)出來，這些問題可能涉及教學資源的配置、師資力量的專業(yè)度、學生實踐操作機會的不足以及理論與實際應用脫節(jié)等方面，需要通過持續(xù)優(yōu)化課程設置、強化實驗教學環(huán)節(jié)以及引入行業(yè)專家指導等方式來有效解決。

“自動控制原理”是機械電子工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，具有理論性強，知識點多，計算量大等特點[1]。在《自動控制原理》這一核心課程中，案例分析作為理論與實踐相結合的重要環(huán)節(jié)，通常聚焦于自動化領域的廣泛應用，如國防安全、現(xiàn)代工業(yè)流程優(yōu)化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化以及航天探索等前沿技術。這些案例不僅展示了自動控制技術在解決復雜問題時的高效性和精確性，還揭示了其在推動社會進步和技術創(chuàng)新中的關鍵作用。盡管這些案例具有高度的普適性和前瞻性，卻往往忽略了與機械電子工程專業(yè)緊密相關的具體工程場景。這種現(xiàn)象可能導致機械電子工程專業(yè)學生在學習過程中感到與實際工程需求脫節(jié)，難以通過理論知識直接解決實際遇到的技術挑戰(zhàn)，進而影響到對自動控制原理實際應用能力的培養(yǎng)。為了提升教學效果和學生的工程實踐能力，有必要在《自動控制原理》課程中引入更多針對機械制造及其自動化專業(yè)特點的案例分析，例如精密機械加工過程的控制、機器人自動化生產(chǎn)線的設計與優(yōu)化、智能設備的故障診斷系統(tǒng)開發(fā)等，以增強課程內(nèi)容與專業(yè)背景的契合度，促進學生將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。

在這個快速變革的時代背景下，自動化領域的技術革新如雨后春筍般層出不窮，但遺憾的是，在教育體系中對這些最新技術的引入和講解卻顯得相對滯后，學生們往往難以跟上行業(yè)發(fā)展的步伐，這無疑對培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力的人才構成了嚴峻挑戰(zhàn)。就像一個人試圖追上一列高速行駛的列車，但列車的速度遠遠超過了人的步伐，如果長期缺乏有效的途徑使學生能夠及時吸收并理解這些前沿知識，那么他們的創(chuàng)新思維和實踐能力將會受到極大的限制。長此以往，自動化領域的技術進步與人才教育之間便會出現(xiàn)明顯的脫節(jié)，人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求之間的供需關系也會變得失衡，進而影響到整個行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新力的提升。

1.2 教學模式與考核單一

傳統(tǒng)的自動控制原理課程在教學過程中過分依賴于單一的教學模式，課堂講授成為傳遞知識的主要手段，這種教學方法往往顯得過于單調和缺乏多樣性。盡管近年來教育界開始探索結合線上與線下資源的混合式教學策略以期提高教學效果，但自動控制原理這門課程因其內(nèi)容繁復、涉及大量抽象理論和復雜推導，使得學生在學習過程中容易產(chǎn)生厭倦情緒，進而導致其學習興趣和積極性普遍受到壓制，難以有效激發(fā)。

當前自動控制原理課程評價體系主要依賴于學生平時的學習參與度、提交的實驗報告以及期末閉卷考試成績的綜合評定，這種評分方式雖然能夠直觀地反映出學生對理論知識的掌握程度，然而它在很大程度上忽略了實踐操作能力和創(chuàng)新思維的重要性，導致學生的動手能力和深入思考問題的能力可能并未得到充分評估。通常情況下，采用常規(guī)的仿真實驗雖然能幫助學生理解理論知識在實際場景中的應用，但是受限于實驗條件和時間，這類實驗往往難以提供足夠廣闊的平臺來全面展示學生在實際操作過程中的技能和獨到見解，以及他們?nèi)绾芜\用所學知識解決復雜問題時的創(chuàng)新思維。這種傳統(tǒng)的成績評定機制存在局限性，不足以精準反映學生的真實能力水平，特別是對于那些在實踐中展現(xiàn)出卓越技能和創(chuàng)新能力的學生而言，可能無法得到與其努力相匹配的認可。

1.3 課程思政教育挖掘不深入

在自動控制原理課程的教學過程中，課程思政的實施面臨著一個顯著挑戰(zhàn)，即部分教師未能充分認識到將思想政治教育內(nèi)容與專業(yè)課程相結合的重要性，導致在實際教學中對思政元素的挖掘和融入不夠深入。這一疏漏不僅影響了課程思政目標的有效達成，使自動控制原理課程在實現(xiàn)立德樹人、培養(yǎng)具有社會責任感和創(chuàng)新精神的工程技術人才方面的作用受限，還引發(fā)了一系列問題。這些問題包括但不限于：教學方法單一，難以激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維；課程評價體系偏重技術知識掌握，忽視了對學生道德素質和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；以及教學資源分配不合理，缺乏對思政教育特色活動的支持等。探索如何在自動控制原理課程中有效融入課程思政，成為提升教學質量、促進學生全面發(fā)展的重要議題。

當前教育實踐中，一些教師在教學過程中過分側重于專業(yè)知識的傳授，忽視了將思想政治教育元素深入融合到課程內(nèi)容之中，導致學生在學習過程中難以建立起穩(wěn)固而全面的世界觀、人生觀和價值觀體系。這種單一的知識導向型教學模式，往往忽略了思政教育的重要性及其在培養(yǎng)學生綜合素質中的作用，進而形成專業(yè)課程與思政教育之間的“融合空白”。這種脫節(jié)不僅使學生的學習視野受限，降低了他們的創(chuàng)新能力和社會責任感，更嚴重的是，它可能導致學生在價值觀構建上存在盲點，即使短期內(nèi)能夠掌握知識要點，但從長遠來看，其內(nèi)在的價值塑造過程可能處于不完整乃至缺失狀態(tài)。這不僅影響了學生的個人發(fā)展，也制約了社會整體的人才培養(yǎng)質量。面對這一問題，教育界應當積極探索創(chuàng)新教學方法，促進思政教育與專業(yè)知識的有效結合，為學生提供更加全面、立體的教育體驗，助力他們在學術旅程中不斷成長，成為具有深厚思想內(nèi)涵和社會責任感的棟梁之材。

在推進課程思政教育實踐中，部分教師在教學設計環(huán)節(jié)未能充分融入自身創(chuàng)新思維，導致在引入思政教育元素時，往往局限于傳統(tǒng)模式，缺乏新穎的教學方法和手段。這種現(xiàn)狀使得思政教育內(nèi)容在課堂呈現(xiàn)上顯得單調無趣，難以激發(fā)學生的學習興趣和深層思考，從而限制了課程思政旨在通過教育過程實現(xiàn)價值引導和思想啟迪目標的有效發(fā)揮。

2 自動控制原理課程教學改革措施

2.1 更新課程理念與內(nèi)容簡化

隨著工業(yè)自動化和智能化水平的提高，具備機械設計、自動化控制、智能設備研發(fā)等技能的人才更為稀缺，對機械設計制造及其自動化專業(yè)人才有著巨大的需求。自動控制原理是一門理論與實踐并重，工程性、綜合性、方法性、實踐性很強的課程。當融入課程思政元素后，該課程的教學目標也由“知識目標+能力目標”進一步轉變?yōu)椤爸R目標+能力目標+素質目標”。教學目標分析如圖1所示。自動控制原理課程教學改革實施路徑也將圍繞這三個目標實施。

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車迅猛發(fā)展的背景下，自動控制原理課程應當聚焦跨學科融合與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，并適時整合最新技術動態(tài)及工程實踐要素，因此課程設計理念需迅速調整，將智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心技術點引入教學內(nèi)容，不必過度糾纏于煩瑣的理論推導過程，而是側重傳遞核心知識模塊，同時補充與智能網(wǎng)聯(lián)汽車關聯(lián)的工程技術實例，通過具體案例將抽象概念具象化，提升學生的接觸興趣并強化其實際問題解決能力，畢竟技術和問題從來都是一體兩面的互相催生與映射關系。

具體措施包括：將智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的前沿成果與最新動態(tài)嵌入課程，以控制系統(tǒng)、傳感器融合及路徑規(guī)劃為核心構建框架，這門課需緊密結合機械電子工程專業(yè)的特點，同時設計專用實驗平臺供學生動手操作，讓他們親身體驗自動控制理論如何在真實場景中發(fā)揮作用，這種通過實踐驗證理論的思路對提升學習效果至關重要，在整合知識模塊時穿插智能駕駛相關案例和核心應用細節(jié)，能夠讓學生對復雜的系統(tǒng)架構達成更直接理解。通過軟硬件環(huán)境支持學生完成實驗任務，在實際調試和故障排查中感受車輛運行邏輯與多維狀態(tài)協(xié)同演化的魅力，進而加深他們對復雜技術背景的認知層次，并能靈活運用于未來研究與開發(fā)。

2.2 改進教學模式與考核方式

隨著信息技術的快速發(fā)展，高校教育正在經(jīng)歷變革。大數(shù)據(jù)、移動終端等技術的廣泛應用以及高校名師精品課程的在線共享，推動了在線學習和碎片化學習的興起[2]。這種創(chuàng)新的教學模式不僅有效地融合了傳統(tǒng)教育與現(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢，極大地豐富了教學手段和內(nèi)容，還為學生的個性化學習提供了廣闊空間。在線上資源的輔助下，學生可以自主探索知識的深度和廣度，通過豐富的多媒體資料、虛擬實驗等手段增強理解。而線下課堂則更側重于實踐應用、互動交流和團隊合作，通過模擬真實工作場景的實操訓練，以及小組項目等形式，培養(yǎng)學生的實際操作技能和團隊協(xié)作能力。對于專業(yè)性極強、實踐要求高的領域如智能網(wǎng)聯(lián)汽車，這種混合式教學尤為關鍵，因為它能夠確保理論知識與實踐操作緊密結合，讓學生在復雜多變的環(huán)境中學以致用。

在考核方面，傳統(tǒng)的單一考試形式已不足以全面評估學生的學習成效，采用項目驅動、開放性評估等多元化考核方式顯得尤為重要。項目制考核鼓勵學生運用所學知識解決實際問題，不僅考察其解決問題的能力，還關注其創(chuàng)新思維、團隊協(xié)作及溝通表達等綜合素養(yǎng)。通過設計一系列具有挑戰(zhàn)性的任務或開放性問題，教師能夠引導學生深入思考，激發(fā)其主動探究的熱情，并在實踐操作和團隊活動中展現(xiàn)出自己的專業(yè)能力和團隊合作精神。這種全面、立體化的評價體系有助于培養(yǎng)出既具備扎實理論基礎又擁有豐富實踐經(jīng)驗的復合型人才，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的未來發(fā)展輸送高質量的專業(yè)人才。

2.3 挖掘思政元素，培育智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域人才素質

在自動控制原理課程中，可以借助學科發(fā)展中的關鍵節(jié)點和典型人物的故事融入思政元素，比如智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域，不妨提及某位領軍者如何以創(chuàng)新精神開拓道路，同時懷著對國家深深的熱忱去引領技術潮流，還能夠提到我國在這個方向上實現(xiàn)了哪些重要的突破、取得的重大成就，用這些真實案例和細節(jié)打開學生的視野，逐步讓他們體會到科技與社會如同經(jīng)緯般交織在一起，缺一不可，在此基礎上引導他們形成嚴謹?shù)目茖W理念，磨煉出屬于大國工匠那種精益求精的執(zhí)著追求。

在課程思政教學設計中，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的案例分析以及實證研究這類新招數(shù)，能夠把專業(yè)課知識與思政元素融合起來，課堂上加入這個領域的熱門話題或社會上的新興動態(tài)，讓學生自主去審視和拆解背后的隱藏難題，激發(fā)他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的潛力，圍繞這一領域內(nèi)的倫理道德和社會責任組織個討論會之類的，逐漸推動學生社會責任感及其道德良知的培育。

3 結論

在新工科背景下，機械電子工程專業(yè)自動控制原理課程的改革備受矚目，圍繞著課程理念更新、教學內(nèi)容迭代以及授課和考核方法切換，并細究思政元素等方式，成功化解了一些當下的教學難題，自從引入智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術后，學生綜合能力及創(chuàng)新意識提升顯著，人才培育亦愈發(fā)貼合新時代工程技術的需求，為培養(yǎng)能融會多學科知識且具創(chuàng)新能力的新一代工程師奠定根基，同時為其他工科專業(yè)開展類似改革嘗試提供了一條實用路徑參照。

參考文獻：

[1]杜春暉，張連連，黃曉英，等.自動控制原理的混合式教學實踐[J].電子技術，2022，51（12）：88-89.

[2]李翠亭，張海霞，劉鑫.智慧教學背景下線上線下教學模式研究[J].科技風，2023（6）：95-97.