“现代控制理论”课程思政教学案例建设研究

姜顺

[摘 要] 现代控制理论作为自动化和电气类专业的一门重要专业基础课，它着重培养学生系统建模、系统分析与系统综合方面的能力。该课程内容蕴含着丰富的思政元素，授课过程中通过思政案例的讲解，能够在潜移默化中引导学生践行社会主义核心价值观，激发学生的爱国热情与社会责任感，培养出具有“工匠精神”的新工科人才，从而实现知识传授与价值引领的协同育人目标。

[关键词] 现代控制理论;课程思政;案例;协同育人

[课题名称] 2019年江南大学本科教育教学改革研究项目“新工科背景下《现代控制理论》课程思政教学案例建设研究”（JG2019047）

[作者简介] 姜 顺，江南大学物联网工程学院副教授，硕士生导师，主要从事控制理论研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）40-0035-02    [收稿日期] 2020-03-06

一、引言

“课程思政”是新时期高校思想政治工作的新模式，是“全员育人”观念的进一步深化和拓展，也是高等教育中育德与育才、德育与智育相统一的具体体现和要求，它体现了中国特色社会主义大学的办学方向[1]，是培养中国特色社会主义事业建设者和接班人的重要保障，对新时期高校思想政治工作改革创新有着积极的指导意义，是今后高校思想政治教育工作必须长期坚持的指导思想。课程思政是高校落实立德树人根本任务，铸就教育之魂的理念创新和实践创新，积极推进高校“课程思政”教学改革成为今后高校思想政治教育工作和课程教学改革工作的重要主题[2]。

现代控制理论课程是自动化和电气类专业的一门重要专业基础课，它是以状态空间法为基础研究系统分析与综合方法的理论性课程，在自动化和电气类专业相关专业本科人才培养体系中发挥着举足轻重的作用。该课程侧重理论分析，主要讲解线性系统状态空间模型的建立、线性系统状态空间表达式的求解、线性系统的能控性、能观性与稳定性以及线性系统的综合问题;着重培养学生在系统建模、系统分析与系统综合方面的能力，进而培养学生提出问题、分析问题与解决问题的能力，为从事系统与控制科学领域的科学研究与技术开发奠定必要的理论基础。这门课程蕴含着丰富的哲学思想，处处贯穿着系统、运动、内因、外因及因果关系等哲学原理。另外，在控制理论发展的历史长河中，涌现出许许多多卓越科学家和大国工匠，他们背后的故事彰显了赤诚报国的家国情怀和锐意创新的治学精神，这些极具感召力的先进事迹和历史故事均可以作为课程思政的经典案例。在讲授这门课程时，我们可以结合“现代控制理论”课程的特点和知识体系结构，设计课程思政案例。

二、课程思政案例

（一）人类创造历史的两种基本活动——认识世界与改造世界的思政案例

现代控制理论课程的主要内容可以分为两大板块：第一板块主要包括现代控制理论的发展历程、控制系统状态空间模型的建立方法，系统的运动分析、能控制与能观性以及系统的稳定性，这一部分侧重于对已知系统的性能分析;第二板块主要包括系统的控制器设计、观测器设计、极点配置及性能优化等内容，这一部分则侧重于如何设计控制器使系统的运动行为满足人们的实际需求。从哲学的角度看，第一板块恰好属于认识世界的范畴，而第二板块则属于改变世界的范畴，而认识世界与改造世界是互为前提和基础的，也是互相促进的。

因此在讲授这门课程绪论时，可以引导学生先从宏观上总体把握这门课程的知识架构，从哲学的角度就是让学生学会自觉地把认识世界与改造世界统一起来，在改造世界的过程中正确认识世界，在正确认识世界的指导下有效地改造世界，实现真理与价值的统一。

（二）控制工程领域伟大科学家钱学森赤诚报国的思政案例

在讲授推动现代控制理论发展的关键人物时，可以结合中华人民共和国在控制理论与控制工程研究方面取得的重要成果，特别是我国杰出科学家钱学森将维纳的纯粹理论应用于工程实践，创立了工程控制论与系统科学，首次把控制理论成功应用于我国的航空航天领域，并用英文出版了《工程控制论》，这本著作对现代科技的发展具有极其深远的意义，钱学森对我国火箭、导弹和航天事业具有开创性贡献，被称为“中国航天之父”[3]。钱学森自愿放弃美国的优厚条件，毅然回国支援中华人民共和国的建设，五年的艰难归国路，美国政府千方百计阻挠钱学森回国并施以各种威胁和诱惑，可是依然没有阻挡住他回国的决心。他一生的经历和成就，在中国的国家史、华人的民族史和人类的世界史上，同时留下了耀眼的光芒。作为中国航天事业的先行人，他不仅是知识的宝藏、科学的旗帜，而且是民族的脊梁、全球华人的典范，他向世界展示了华人的风采。

课堂上可以利用这个典型的思政案例，充分对学生进行主人翁意识教育，树立民族自豪感，引导学生敢于担当，勇于创新，践行报国之志，通过伟大科学家的感人事迹激发学生的家国情怀和奉献精神，进一步增强学生的爱国主义情操，增强使命感和责任感。

（三）从稳定性理论的严谨性看科学家崇尚科学、追求真理的思政案例

李雅普诺夫稳定性理论是现代控制理论极为重要的组成部分，它在自动控制系统的最优控制、最优估计、滤波和自适应控制、神经网络控制等方面，发挥着非常重要的作用，其理论和方法已经成为自动控制系统分析和设计不可缺少的普适性理论和有效工具之一。李雅普诺夫稳定性理论中包含了严密的数学定义和定理，其叙述的严谨性和准确性经常让工科学生觉得过于理论化，但正是由于这种严谨性才使得李亚谱诺夫稳定性理论成为现代控制理论奠基石，有着极其广阔的应用领域，控制理论领域的许多科学家甚至形成一种共识“凡是李雅普诺夫没有证明的都不能用”。在控制理论领域类似于李雅普诺夫的科学家有很多，例如我国现代控制理论研究的开拓者与传播人——关肇直院士，他在20世纪60年代，敏锐地意识到现代控制理论对我国国防现代化的重要性，他毅然回国创建了国内第一个控制理论研究室，开始研究现代控制理论在军事方面的应用，之后他在人造卫星测轨、导弹制导及潜艇控制等方面做出了开拓性贡献。

虽然这些伟大的科学家处于不同时代、不同国度，但他们都有一个共同特点，那就是他们都有着赤诚的爱国情怀，对科学真理有着执着的追求。在讲授“现代控制理论”课程中关于利用李雅普诺夫稳定判据判断系统稳定性时，我们可以穿插这个思政案例引导学生把崇尚科学和追求真理作为一种信念、一种精神境界，在探索自然、认识社会、领悟人生中摆脱愚昧和狭隘，从而树立起坚定的信念、远大的理想，在平凡的岗位上创造出不平凡的业绩。

三、结语

在“新工科”背景下，通过典型案例设计、创新教学方法、完善配套实践等举措，将思政之“盐”融于课程之“汤”，在教学过程中通过这些思政案例的讲授，能够让学生在准确的理解专业知识的同时，自觉树立起正确的世界观和价值观，进一步增强学生的爱国主义情操，增强使命感和责任感。通过思想道德教育，使学生意识到工匠精神在个人职业发展和我国科技发展中的重要性。这些思政案例能够为控制理论课程思政教学实践提供一些有益参考。

参考文献

[1]焦連志.“课程思政”理念指导下的高校“课程思政”建设实践探索[J].成都中医药大学学报（教育科学版），2018，20（4）：71-74.

[2]金晓怡，张航，杭鲁滨.“新工科”背景下《机械设计》课程思政教学建设[J].教育教学论坛，2019（42）：34-35.

[3]周悦，周鲁宁，霍海波，等.《自动控制原理》课程思政建设探讨[J].课程教育研究，2018（20）：215.