基于《自动控制原理》的课程思政教学设计探讨

张亮霞 李永宁 王彦力 杨丽梅

摘 要：自动控制原理作为机械类专业学生的专业核心课，课程中数学理论知识点多，学习枯燥，学生兴趣点低，课程思政是依托专业课而进行的思想政治教育实践活动，它将思想政治教育融于专业课程，实现课堂思想政治与专业知识的融合。通过探讨该课程与思政教育的必要性，以二阶系统的时间响应分析一节的课程思政为例，给出课程思政的做法，分析了这种做法对于提高课堂教学质量的有力推动原因与实现教育学生改良作风与学风的效果。

关键词：自动控制;课程思政;教学设计

2020年5月教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，全面推进高校课程思政建设。《纲要》指出，全面推进高校课程思政建设是深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神、落实立德树人根本任务的战略举措，高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量。

课程思政是依托或借助于专业课、通识课而进行的思想政治教育实践活动，它将思想政治教育融于专业课程，具体操作时以课堂教学为切入点，以教师作为重要因素，在优化课程设置，专业教材修订，教学设计完善过程中，把思想政治工作贯穿于教学。课程思政成为落实立德树人根本任务的重要举措，是构建德、智、体﹑美、劳全面培养的教育体系和高水平人才培养体系的有效切入，成了完善全员、全程、全方位“三全育人”的重要抓手。

专业课程蕴含着丰富的思政元素。首先，专业知识本身具有明显的价值倾向、家国情怀等;其次，教师可以通过深度挖掘，在已有思政元素的基础上实现进一步拓展和开发。“自动控制原理”课程是机械专业的核心专业课程，在课程体系中处于重要位置，上承经典控制理论，下启智能控制，是学生认识世界、改造世界的有力工具。“自动控制原理"培养目标具有以下几个方面：培养学生运用自动控制原理的基本概念原理、建模方法表达控制工程问题;建立控制系统的数学模型并求解，进而完成分析、解决自动化领域复杂工程问题;能够针对复杂控制工程的要求和特性，综合运用数学、物理、现代控制理论的知识，确定控制系统的控制方案，进行系统设计。将思政元素融入“自动控制原理”课程，不是简单的“课程”加“思政”，不是在专业授课中单独拿出几节课讲授思政内容，而是将二者有机融合、协调发展，通过由表及里、引人入胜的方式引导学生理解社会制度的历史性变革和国家取得的历史性成就，把家国情怀自然渗入课程之中，实现润物无声的效果。

通过对“自动控制原理”课程教学内容的梳理，深入发掘课程中的哲学思想、价值观等育人元素，从自动控制原理的发展﹑模型建立性能分析等多方面开展实践，探索如何做好专业课的思想政治教育，明确落实教学目的、精准把握好教学内容、创新实践教学方法，在传授知识的过程中对学生的价值观进行引导，达到自然渗透、有效迁移的目的，设计入心入情的课程思政内容，对激发学生追求科学真理，培养学生创新能力，增强学生家国意识，都具有重要的意义。

“自动控制原理”课程是一门卓越的自然辩证法，课程内容深刻地体现了系统、运动、内因外因、相互作用、相互联系的哲学思想。在我国古代，从“指南车”到“木牛流马”，处处体现了“自动控制””反馈”的思想，而随着控制理论的发展，尤其是在具有更广泛应用价值、以研究多变量控制系统的现代控制理论诞生后，其迅速成为一门重要的应用理论科学。与此同时，我国科学家更是在现代控制理论的发展中做出了卓越的贡献，如钱学森。“自动控制原理”课程内容理论性强，数学推导证明较多，如何在有限的授课时间内，将思政内容有机地融合进课程并走进学生心中，成为上好“自动控制原理”课程思政的关键，因此，在设计“自动控制原理”课程思政内容时，课程组以教学目标的达成为出发点，以立德树人为根本任务，结合教学大纲和教学方案，对课程内容深耕细作，从知识点到章节内容的各个环节设计思政要点。

1 “自动控制原理”课程思政的融合方法：

1.1 理论知识讲解内容

在时间响应章节中分析二阶系统的时间响应是一節重要的内容，二阶系统主要探讨了单位阶跃响应，其中ζ、ω常数是二阶系统响应的重要参数。

二阶系统的传递函数可表示为：

二阶系统的单位阶跃响应可表示为：

其时间响应的特性曲线表示为图所示，图中表示出了，单位阶跃的时间响应特性。

1.2 课程思政内容融合

在二阶系统中，重点讨论ζ、ω，它们二者的取值直接决定着系统响应的快速性、稳定性、准确性。ζ取太大或太小都会影响ω的合理选取，二者互相制约;只有使二者的选取都恰当，才可以使系统快速克服扰动、稳定运行。在授课分析的过程中，给学生灌输看待问题需要从系统、整体的角度入手的思想，考虑大局观。大学生是国家的未来，民族的希望，更应该具有深厚的家国情怀。在“自动控制原理”课程的学习中，要让学生明确个人价值的实现，是与国家和民族的强大分不开的。授课过程中，重点强调控制理论的发展过程中，始终有智慧的中国人民在贡献自己的力量。如介绍在自动控制原理的发展过程中，结合中国古代古朴的“自动控制理论”思想，通过对 “木牛流马”等内容的讲解介绍，让学生体会到中华传统文化源远流长、博大精深。而在介绍系统的稳定性分析时，从概念上完成稳定性的介绍后，将稳定性延伸到一个民族、一个国家的发展层面，让学生深刻地意识到“稳定”不但是系统的重要性能指标，从更加广泛的意义上讲，稳定更是一个国家一个民族发展的根本保障，当代大学生有责任有义务担负起“国家"这个大系统稳定发展的重担。

在课程设计环节，我们通过讲解现代控制理论的发展历程，重点介绍我国多位在控制论中做出卓越贡献的科学家，尤其是现代控制理论的奠基人之—钱学森教授，介绍其在现代控制理论发展中做出贡献的同时，通过线上线下多种资源和多种学习方式，展示这位伟大的人民科学家的民族大义和爱国主义情怀。通过对伟大科学家事迹的学习，引领学生深刻地认识什么是真正的民族精神和时代精神，当代青年应该以什么样的人作为榜样和偶像，坚定学生社会主义核心价值观的信念，树立正确的人生目标，不断加强个人道德修养。

为了培养学生正确的科学观和良好的科学素养，在授课过程中，我们强调思维方式的重要性，对晦涩的定理、复杂的推导采用渐进式引入，对比式讲解，使学生明白追求真理的过程并不是一帆风顺的，科学研究的道路是曲折的，问题从简单到复杂，只有秉持实事求是，不断探索钻研的精神，才能接近真理，最终解决问题。

“自动控制原理”授课过程中，应该对课程思政内容进行设计，全面培养学生的专业素养，提升课程内涵，始终坚持以育人为中心，坚持弘扬中华优秀文化，坚定社会主义核心价值观，其最终目的是帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，端正学生对科学技术态度认知，培养学生健全的人格和专业能力，从而做到以科学的态度看待问题和解决问题。

2 “自动控制原理”课程思政教学方法：

在明确“自动控制原理”课程思政要点的基础上，结合课程内容，引导学生通过线下教学、线上复习、小组讨论等多种方式，落实思政教学内容。授课过程中，使用启发式教学、探究式教学及研讨性教学等多种教学方法的组合，力求将思想政治教育自然地融入专业课学习，保证课程能够润物无声地提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质和科学素养。

2.1 啟发式教学

启发式教学以学生为主体，能够调动学生学习的积极性和主动性。在教学过程中，强调理论联系实际，课堂氛围活跃，能更好地锻炼学生的逻辑思维能力。如在介绍现代控制理论的发展过程时，首先通过线上布置文献查阅任务，让学生初步了解现代控制理论的发展历程;线下教学时，针对重要时间及事件节点，教师“抛砖引玉”讲解部分内容，由学生根据课前查找的资料补充完整;最后，完成现代控制理论发展的思维导图作业，检验学习效果及理解程度。学生可以通过思维导图的形式，完成经典控制理论发展过程和现代控制理论发展过程的对比，自然地引出现代控制理论的研究方法和研究目的与经典控制理论的差异，使学生明白事物发展的演化规律，掌握科学的思维方式。

2.2 探究式教学

开展探究式教学的关键是激发起学生探究的欲望，使其能通过思考、讨论、听讲等途径主动探究，自行发现从而掌握相应的原理与结论，因此，课程中在哪里设置探究问题显得至关重要。如讲解稳定性问题，教师根据授课内容，设计问题，如：什么是稳定性？为什么要研究系统的稳定性？ 稳定性受哪些因素的影响？如何判定线性系统的稳定性？通过回答这些问题，学生会对“稳定性”进行深入思考，自觉查阅文献寻找答案。在此过程中，学生会对预备知识、相关概念、定理、公式等内容消化理解，了解稳定性理论的建立过程，掌握稳定性的判别方法，再通过教师的课上讲解加深印象，以积极的态度稳定性章节内容的学习。

2.3 研讨式教学

研讨式教学是以解决问题为中心的教学方式。教师设置问题情境，然后师生共同查找资料，研究、讨论、实践、探索，从而提出解决问题的方案，通过以上过程使学生掌握知识和技能。研讨式教学的问题情境设置一定要贴近学生的生活、富有吸引力，同时要求教师能够全面把握问题的方向，提出深刻的见解，帮助学生提高原有能力水平。

通过以上多种教学方法的灵活使用，全面培养学生严谨的科学态度，务实的治学作风，求真的钻研精神，使学生明确学习目标，掌握良好的学习方法，能够实现从被动接受转变到主动学习，在完成课程学习的同时，不断提高自身的科学素养和专业能力。

3 课程思政效果分析：

通过课堂教学，把课程思政与课堂内容联系在一块，实现课堂教学效果与思政教育的几个目的。

3.1 加强班级纪律。通过以班级遵守课堂纪律的思政教育的案例引入，使学生指导教师在强化课堂记录，潜意识中达到提高班级纪律的目标，又把课程中的知识点讲解的形象化了，使学生对知识的理解更加透彻，也更容易记忆，更容易与机械系统结合。

3.2 敦促学生自我管理意识。上课玩手机、注意力不集中，主要是由于智能手机的兴起引发的。有的学生沉溺之中，不能自拔，导致学习成绩上不去，而在课堂教学中有意识融入思政教育，不直接说教，但从反面中给出敦促学生需要提高自我克制与管理的意识，实现真正的育人目的。

3.3 使学生对积极人生观和消极人生观的认识有了数学基础的支撑。时间响应特性的分析从微分方程中分析得到响应特性，用复变函数简化表达，把人生观的这个积极与消极一面通过思政教育联系在一起，实现了人生观认识的数学基础表达，使学生对教育合理性认识更加容易接受，实现了思政教育的数学理论基础支撑。

3.4 实现教学的质量提升与思想作风教育的双重效果。通过引入思政内容把教育的内容更加形象化，使得教学质量得到提升，同时也起到了教育学生的目的，在理论的讲解中对学生的思想作风实现更好的教育。

结语：

通过对“自动控制原理”课程思政的设计及教学方法的实践，全面落实全员、全方位、全过程的“三全育人”要求。在深入挖掘专业课程思政要素的基础上，充分发挥专业课程、科学研究、教学改革等工作的育人功能，完善育人机制，不断丰富课程内涵，调动教师的积极性与创造性，推动专业课程思政的改革创新，使专业课的思政内容更加具有亲和力和针对性，让思政发挥作用，达到提高培养人才质量的目的。通过课程的学习，帮助学生树立正确的人生观、世界观、价值观，不断加强个人道德修养的培养，担负起民族复兴的使命。

基金项目：本文系宁夏高等学校科学技术研究项目：植入器械牙齿种植体个性化基台疲劳寿命的研究和优化。

（宁夏理工学院，宁夏 石嘴山753000）