基于“现代控制理论”的课程思政教学设计探讨

王宇嘉 麻超 吴健珍

[摘 要] 课程思政是高校落实立德树人的根本举措，作为自动化专业的重要专业课程，“现代控制理论”的学习对于后续课程的学习及工程应用的实践都具有重要的影响。该文对“现代控制理论”课程中的思政元素进行深入挖掘，从学生家国情怀培养、民族精神和个人道德及正确的科学观三方面进行课程思政设计，教学过程中使用多种教学手段和教学方法，充分发挥专业课程的育人功能，为培养学生的爱国情怀、养成良好的职业道德奠定基础。

[关键词] 课程思政;教学设计;教学方法

一、引言

2020年5月教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《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。《纲要》对推进高校课程思政建设进行了整体设计。一是强调要科学设计课程思政教学体系;二是要结合学科专业特点分类推进课程思政建设;三是推动课程思政全程融入课堂教学建设;四是着力提升专业教师的课程思政建设能力;五是完善课程思政建设评价激励机制。

“课程思政”是依托、借助于某门专业课、通识课作为载体，根据实际需要隐性或显性地对大学生进行社会主义政治理论素养教育的实践活动，形式灵活，可接受性强，尤其是一些专业主干课程，能够潜移默化地对学生产生深远地影响，使学生在不知不觉中接受社会主义政治理论教育，是“大思政”理念、“隐形思想政治教育”理念的具体体现和呈现。如何打破长期以来思想政治教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”，将立德树人贯彻到高校课堂全过程、全方位、全员之中，推动思想课程与课程思政协同前行、相得益彰，构筑育人大格局，是新时代中国高校面临的重要任务之一。课程思政强调将思想政治工作贯穿学科体系、专业体系、教材体系、管理体系之中，在传授课程知识的基础上引导学生将所学到的知识和技能转化为内在德性和素养，注重将学生个人发展与社会发展、国家发展结合起来，是高校立德树人的突破口和新抓手，有助于帮助学生解答思想困惑、价值困惑、情感困惑，激发其为国家学习、为民族学习的热情和动力，帮助其在创造社会价值过程中明确自身价值和社会定位。

专业课程蕴含丰富的思政元素。一方面，专业知识本身具有明显的价值倾向、家国情怀等;另一方面，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。“现代控制理论”课程是自动化专业及电气类相关专业的核心专业课程，在课程体系中处于重要位置[1]，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。“现代控制理论”培养目标具有以下几个方面：培养学生运用现代控制理论的基本概念、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“现代控制理论”课程，不是简单的“课程”加“思政”，不是在专业授课中剥出几节课讲授思政内容，应该是将二者有机融合、相互促进、协调发展，通过由近及远、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方方面面，实现润物无声的效果。

通过对“现代控制理论”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，从现代控制理论的发展、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、精准把握教学内容、创新实践教学方法，在传授知识的同时进行价值引领，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。

二、“现代控制理论”课程思政设计要点

“现代控制理论”课程是自动化及相关专业的核心专业课，同时也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，在工业、农业、交通运输和国防等方面被广泛应用，特别是在宇宙航行、人造卫星、洲际导弹等应用中取得了突出的效果。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、宋健、关肇直等人。“现代控制理论”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“现代控制理论”课程思政的关键，因此，在设计“现代控制理论”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，完成如下三个方面思政内容的渗透。

（一）家国情怀的培养

当代大学生既生逢其时，也重任在肩，在这个奋进的时代，担负着民族复兴的历史重任，需要从家国情怀中汲取养分，升华境界。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。家国情怀是对家乡的依恋、对国家的高度認同感和责任感的体现，因此，在“现代控制理论”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力量。如介绍在现代控制理论的发展过程中，结合中国古代古朴的“自动控制理论”思想，通过对“指南车”“木牛流马”“水运仪象台”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。优秀传统文化是文化自信之根，民族复兴既需要强大的物质力量，也需要强大的精神力量，没有中华文化繁荣兴盛，就没有中华民族伟大复兴，通过对这些文化“元素”的学习，培养学生对优秀的中华传统文化的认同和坚持。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。

（二）民族精神和个人道德的培养

民族精神凝聚和体现了中华民族文化的精华和合理的民族价值取向[2]。以爱国主义为核心的民族精神始终是中华民族几千年文化发展永恒的主旋律。在全球化、现代化的今天，这样的民族精神更显得无比珍贵，不可缺少。而在社会飞速发展的时代，一个人的情操和道德观，会直接影响社会的健康发展，加强个人品德修养，是时代的需求，也是国家繁荣昌盛的需求。因此，在“现代控制理论”的授课过程中，要让学生明白每一个大学生的个人理想要与社会理想联系在一起，在追求目标时不要计较个人得失，不断提高自己的品德修养，做一个忠实的爱国者和改革创新的实践者。在全球化的时代，既能充分利用良好的机遇，又要坚决维护国家的利益，以正确的人生态度对待可能遇到的困难，积极乐观地面对现实生活，懂得人生的价值首先在于奉献，尽心尽责做好每一件事。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一——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。

（三）科学观的培养

科学是人类最伟大的成就之一，它不断地为社会提供着新的知识和先进的技术，并通过改变社会生产方式，有效地推动了社会经济的发展，促进了社会各项事业的进步[3]。当科研工作者在努力追求科学研究成果，为人类造福的同时，却有一部分人做出了一些科研不端行为，导致科学诚信被质疑，使科学进步受到严峻的挑战。科学研究是神圣的，每一名科研工作者都有责任、有义务捍卫其神圣性。科学研究的道路也是崎岖的，在追求真理的过程中，要求我们必须坚持求真、求是、求实、求精的原则。因此，树立求真务实、锲而不舍、开拓进取的科学观也是学生在科研道路上最重要的品质。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。

“现代控制理论”授课过程中，课程组教师精心从以上三方面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。

三、“现代控制理论”课程思政教学方法

在明确“现代控制理论”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、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和谐地融入专业课学习[4]，保证课程“有人气儿”“接地气儿”，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。

（一）启发式教学

启发式教学以学生为主体，能够调动学生学习的主动性和积极性。在教学过程中，强调理论与实际的联系，课堂氛围活跃，能更好地锻炼学生的逻辑思维能力。启发式教学能够更好地培养学生科学的思维能力，实现系统知识的学习，激发学生的内在学习动力。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。

（二）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、听讲等途径去主动探究，自行发现并掌握相应的原理和结论，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，设计问题表格，包括：什么是稳定性？为什么要研究系统的稳定性？哪些因素影响系统的稳定性？如何判定线性系统的稳定性？如何判定非线性系统的稳定性？你认为稳定性的外延有哪些？谈谈你对稳定性外延的看法等问题。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，以积极的态度完成抽象的李雅普诺夫稳定性章节内容的学习。

（三）研讨式教学

研讨式教学是以解决问题为中心的教学方式，通过教师设置问题情境，然后师生共同查找资料，研究、讨论、实践、探索，提出解决问题的方案，通过上述过程使学生掌握知识和技能。研讨式教学的问题情境设置要贴近学生生活、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，帮助学生提高原有知识基础和能力水平。在研讨式教学环节，通常采用课程大作业形式，要求学生分组完成一个系统完整的分析设计过程。如在完成状态反馈控制器设计的学习后，布置课程大作业要求学生完成二级倒立摆系统的建模，并设计状态反馈控制器，该作业内容综合了系统建模、分析、设计、仿真、展示等相关内容，尤其是要求学生设计相关控制算法，对学生综合运用所学知识提出了较高要求。作业完成后，要求分组展示口头介绍包括设计方案、控制算法设计、参数选择、方案优化及应用前景等内容，由教师和学生对展示情况共同点评提出问题。通过对设计过程的详细介绍，帮助学生理清思路，掌握复杂工程设计问题的一般步骤，在解决问题时能够综合考虑工程伦理、应用效果等实际问题。

通过上述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，从被动接受到主动学习，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。

四、结语

本文通过对“现代控制理论”课程思政的设计及教学方法的实践，全面落實全员、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，调动教师的主动性、积极性、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世界观、价值观、人生观，不断加强个人道德修养的培养，使之担负起民族复兴的使命与责任。

参考文献

[1]邵璇，张礼慧，高俊山.双一流建设下“现代控制理论基础”课程思政教学策略研究[J].高教学刊，2019（21）：107-109.

[2]余玉花.民族精神与公民道德[C].郑州大学公民教育研究中心.公民教育理论与实践——第一届国际学术研讨会论文集.郑州大学公民教育研究中心：郑州大学公民教育研究中心，2004：39-49.

[3]王丽娇.论公众正确的科学观及其确立途径[D].武汉理工大学，2005.

[4]吴小娟，郝家琪.“自动化控制原理”课程思政建设的思考[J].产业与科技论坛，2020（3）：243-244.