自动控制原理课程思政建设的探讨

石学勇，刘 彬

辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121001

习近平总书记在全国高等学校思政工作会议上指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”[1]我们认真研究和切实落实总书记的高校思政工作会议精神，强调我们高校教书育人要用好课堂主渠道，并且要从立德树人的根本任务出发，完成自动控制原理课程思政建设与教学改革。重点强调的是：既要传授专业知识，又要让学生树立正确的世界观、人生观、价值观，有良好的价值取向，努力开发并强化专业课的思政教育，培养好中国特色社会主义建设事业的接班人。

一、专业课课程思政的主要目标和实施方法

（一）专业课课程思政的目标

首先，自动控制原理课程既要教授学生专业知识，又要培养学生爱国情怀、远大理想，把实现中华民族的伟大复兴和我们的专业课教学相结合。在中华民族伟大复兴的道路上，科技进步、科技创新具有重要作用，我们要用习近平新时代中国特色社会主义思想和中华民族伟大复兴中国梦的思想指引学生树立正确的人生观、价值观和世界观，树立为中华之崛起而读书的理想信念[2]。

其次，教学过程中要重点介绍我们每个中国人的责任与担当，讲解我国在最近几十年科学技术取得的长足发展和进步，要让同学们树立中华民族自信心和充满民族自豪感。同时介绍我国先进科技科研成果的攻坚历程，鼓舞并激励大学生们在科研的道路上要不畏艰险、永攀高峰。另外还要告诉同学们要正视我国的一些基础学科的研究和国际发达国家还有很大差距，促使学生勇于承担社会责任，为我国科技进步和国家富强尽最大力量。

再次，使用英雄榜样的力量向同学们传递正能量，通过学习和认识我国的科技领域高精尖的专家，了解这些专家的无私的奉献精神和高尚的人格从而去感染、影响当代大学生。通过学习我国的著名科学家钱学森、邓稼先在原子弹领域取得的巨大成就，激励学生树立远大的理想和目标，以钱学森、邓稼先等科学家为榜样，为国家富强、民族复兴努力学习练好真本领，贡献当代大学生的力量[3]。

（二）自控原理课程思政的实施方法

首先我们要基于课程的定位，充分地展现“课程思政元素”在自动控制原理这门课程中所起到的重要作用；其次就是根据原有的教学大纲，制定出能够体现包含我们课程思政元素特点的教案；再次是制定完整的经典教学案例，统计并记录学生对教学效果的反馈，并在教学实践过程中不断地改善我们的教学理念、教学方法、教学评价；最后我们要做好相关教学记录，教学档案，完成自动控制原理这门课程的课程思政改革。

二、自控原理课程简介

通过本课程学习，学生能够在思想中建立起来一种反馈的控制观点，掌握和了解自动控制工程中的基本控制原理、设计和分析方法，学习到基本的控制理论，并能够解决控制工程中简单的实践问题，为后面的课程如工业过程自动化控制、PLC应用技术、DCS控制系统等课程打好基础[4]。同时我们会在课堂教学中增加控制理论背后的课程思政的讲授，使同学们能够树立正确的世界观、人生观、价值观，养成创新习惯和科学思维，培养同学们全局观。要把自动控制原理的专业知识及其包含的德育知识一同教授给学生，使同学们认识到自己不但要学习专业知识同时还应该具有我们国家所需要的工匠精神、创新精神[5]。

（一）课程目标

坚定地以育人为导向，培养技能技术型人才，让学生奠定理论和技能基础，能熟悉了解自动控制系统的数学模型、自动控制系统的根轨迹分析法、时域分析法、频域分析法。基本理论采用QQ集中讲授、分组讨论、任务驱动的方法。使用任务项目的方法，把解决实际工程问题作为出发点，提高同学们的职业能力和职业素养，培养同学们的工匠精神和创新意识。

（二）教学目标

“培养一线生产的技术技能复合型人才”为核心的教学目标，自控原理课程目标定位是“立足实践”，专业性知识以“够用”“实用”为原则。我们要把思政元素充分贯穿于整个授课过程中，以立德树人作为根本任务，充分发挥课程思政的协同作用：使同学们始终坚持正确的人生道路，具有过硬的理论基础、实践技能，具有很好的文化素养等；使学生成为政治信仰坚定、技术精湛、职业素养高尚的全面发展的社会主义事业接班人。

（三）课程特色

本课程是自控理论与计算机技术不断发展产生的学科，非常广泛地应用到企事业单位自动化领域，专业理论性强。在讲授的过程中，采用先讲解理论知识再分配工作任务，让学生来完成工作任务的方式。有时候也边讲解边训练，同时学生可以自主学习，老师答疑，学生集中训练。总之，讲授的方式多种多样。我们还选择一些项目案例，把理论知识与生产一线有机地结合。

三、自动控制原理教学设计内容

（一）第1章概论

同学们应该掌握工业生产过程自动控制系统的组成、自控系统的工作原理；熟练地掌握自控系统相关专业名词及术语，熟悉反馈自动控制系统的基本要求、系统的性能评价方法。课程思政所要讲解和灌输的是：介绍我国现代化工业飞速发展现状，讲解国家发展现状正是由制造业大国向制造业强国转变，同时面临着重大的机遇与挑战；介绍神舟载人飞船的成功返航，先进的导弹制导技术都离不开自动控制[10]；讲授钱老的爱国、爱岗专研的故事，进而体会我国控制论创始人钱学森及爱国和治学精神。

（二）第2章自控系统的数学建模

本章节主要介绍了自动化控制系统的数学模型，其中包括：如何建立控制系统的微分方程与传递函数，绘制控制系统的动态结构图，以及对动态结构图等效变换；如何通过梅森公式求取传递函数，开环系统的传函与闭环系统传函的合并化简以及计算。课程思政所要讲解和灌输的是，让同学们掌握反馈系统的控制原理，更好地认识自己、了解自己，阐述如何发现科学问题，如何做一个内外兼修的人。通过学习自控原理的负反馈，让同学们可以把自己比作一个闭环控制系统。同学们自己的现状是检测值，给自己设定的理想是设定值，检测值与设定值之间的差值就可以让学生意识到自己现状和理想之间的差距，如何改善这种差值就是自动控制的目标。这样可以使学生不断进步，逐渐地增强信心。另外，也可以防止因小小的进步产生骄傲，止步不前。根据辩证唯物主义认识论原理，同学们就会知道如何认识自我，培养同学们形成一种诚信、平等、友爱的思想。讲授拉普拉斯变换所蕴含的万变不离其宗的道理，在工业控制系统工程共同体中的合作与分工，从而描述合力的重要作用[6]。

（三）第3章自控系统的时域分析

本章的内容详细地介绍了自控系统线性定常系统如何实现稳定以及稳定的判定方法，使用劳斯判据来判断自控系统的稳定性，要求同学们掌握自动控制系统的时域性能指标有哪些，牢记自控系统一阶和二阶系统的分析方法以及如何进行暂态性能指标的计算，熟练掌握稳态误差定义概念，了解误差传函与稳态误差的计算方法。在这部分内容教学中思政教育的主题是让学生认识到国家社会稳定的重要意义。在工业过程控制中系统稳定性是控制系统能够实现正常运行的第一重要条件，对于工业过程自控系统来说不论是时域分析方法、频域分析方法，还是根轨迹分析方法，都是对自控系统的稳定做出判定。只有运行的工业自控系统是稳定的，它们的性能指标动态性能和暂态性能才有了实际的意义，才能对系统的准确性和快速性再进行讨论，以完成预定既定的生产过程，达到我们预定的控制目标。

我们的社会生活同样是一个大的控制系统。国家和社会的稳定以及人民安居乐业是最重要的，只有有了稳定的社会环境，我们才能很好地进行正常的生产生活。邓小平同志指出，“稳定压倒一切”“发展才是硬道理”。稳定的社会环境使我国几十年的经济有了突飞猛进的发展。在当代社会中，各种价值观相互交织、渗透，大学生一定要认清它们的本质，坚持正确的价值观。一定要高度重视现在的稳定社会是革命前辈抛头颅洒热血换来的，我们一定要珍惜当下的和平与稳定的环境。因此同学们一定要远离我们身边的不稳定因素，更不可参与其中，看清事物本质，提高自我修养和能力，化解不稳定的社会因素。保持社会的稳定才能进行我们的物质文明和精神文明建设。

当代大学生除了要学习理论知识，还要学习国家的政策、法律法规，用马列主义毛泽东思想的基本理论知识丰富头脑，遇到事情抓住本质，用所学法律的武器来武装头脑，更好地减少矛盾、化解矛盾。如果我们大学生充分理解了维护社会稳定是基础和前提，“动之以情，明之以法，晓之以理”，用情、用法、用理就是我们把出现的社会矛盾进行化解的有效的工具。在新的形势下，维护我们社会的稳定是首要任务，当代的大学生义不容辞。从小到宿舍、班级、家庭的稳定，大到学校、社会、国家安全稳定，我们都有责任有义务进行维护，从而为实现国家富强、民主、文明、和谐、美丽做出自己的努力及应有的贡献。

（四）第4章自控系统根轨迹分析法

这一部分内容介绍了根轨迹绘制的相关概念、根轨迹绘制的规则，并且能够熟练地绘制根轨迹，能够基于根轨迹进行系统分析。同学们掌握通过根轨迹来分析系统性能，反映到实际社会生活中就是要在解决问题时一定抓到事物本质和主要矛盾。同学们根据根轨迹图来分析判断控制系统的性能，计算出根轨迹与虚轴交点坐标，根轨迹是否穿越虚轴，计算出根轨迹与实轴的分离点和汇合点，计算并绘制渐近线，使我们能够分析判断系统是否震荡或者不稳定。同样，在对参量根轨迹进行学习时，学习的重点是等效开环传递函数的计算。要想解决其中的问题找到变化规律，我们首先得知道不管是哪一个参数发生变化，都得绘制出它的闭环特征根轨迹。所有的变化规则都是在首先满足闭环系统特征方程的前提下，最后通过闭环系统特征方程求出与之对应的开环传递函数，根据根轨迹绘制的法则绘制出根轨迹。这些控制理论给我们的现实启示就是：不管做什么事情都需要抓住关键问题即主要矛盾，寻根溯源。如果我们把这些主要问题解决了，那么其他问题即次要矛盾就可以迎刃而解。教育学生做事情时不能不分主次，要进行科学的研究，要抓关键问题、主要问题，解决难点问题。

（五）第5章线性系统的频域分析

要求学生掌握控制系统频率特性含义、概念，掌握控制系统频率特性的不同表示方法；能够使用控制系统开环传递函数来绘制闭环控制系统幅相频率特性曲线，掌握传递函数与控制系统伯德图之间的关系；了解控制系统稳定判据与控制系统稳定裕量的物理含义。我们会发现，在频域三频段理论中包含了我们做人做事的道理，做人做事都要根据我们的不同人生阶段来制定相应的目标。在频域三频段三个阶段：高频段代表着抗干扰的性能，要抖要低；中间的频段代表着控制系统的动态的性能和稳态性能，那么对数幅频特性曲线一定要放缓要放宽；较低频段则代表着控制系统稳定性能，其中所包含的积分环节和比较大的增益，对数幅频特性曲线必须要抖要高。

这三个频段分别代表了自动控制系统的三个不同的性能指标要求。对于当代的大学生同样也是适用这样的理论。同学们在不同的成长阶段都有不同的要求，大学生活和学习阶段正是同学们开拓视野、积累知识、提高学习能力、动手能力和个人修养的时期，因此同学们就要做好人生在不同阶段的规划，设定不同的努力目标[7]，朝着既定的目标和方向不断努力，实现自身梦想。

（六）第6章线性系统校正

学生应该了解理解滞后和超前网络，熟悉如何进行控制系统的串联校正，了解频率法串联校正实现的原理、方法和步骤。这章蕴含的思想政治教育应该是：重点强调自控系统的“校正”在实际工程中的意义原理，在我们人生中的重要意义和作用。当我们设计的或者控制的系统偏离了事先预定的目标的时候，那么校正装置就要进行工作并且可以使自控系统逐渐稳定，那么我们人生偏离目标和自己的理想时候，就应该及时地进行自我反思改正错误，避免误入歧途，继续沿着正确的人生轨迹前行。

（七）第7章离散系统

使学生熟练掌握自控系统脉冲传函的相关计算、设计方法，判断离散控制系统的稳定方法。该部分内容课程思政我们将从以下方面做引导：进行离散控制系统稳定性的分析时，学生们要知道和掌握由量变到质变的过程以及内部之间的关系。当事物变化到一定量时就会发生质变。如果理论和实践出现难以避免的偏差时候，那么我们就会想到人的操纵就会产生误差。因此每一件事情我们都不见得做到尽善尽美，但是我们一定要掌握这种减小误差的方法[8]。这样我们就能挽回损失，总结之后继续前行。

综上所述，通过对自动控制原理这门课程的学习，我们能够帮助学生们树立起自动控制理论的一个核心的思想即反馈的思想，熟练掌握用自动控制理论来分析问题，解决问题，使同学们在将来的实际工作中具有解决实践问题的能力，锻炼和提高学生们实际工程的解决问题能力。教师在课堂讲授过程中特别要注重专业知识的讲解和德育教育自然和谐，深入浅出，幽默深思[9]。教师在实际教学工作中通过大量的实际工程的例子来讲解，让学生们能够准确地理解掌握专业知识，提高动手能力，并且在潜移默化中影响学生做人之本。教师职业教育的目的不单单是使学生具有掌握专业知识、专业技能，更重要的是让学生们具有较高的个人素质。整个大学生活学习的过程中就是让同学们要努力提高自我，超越自我，具有大国工匠精神。这种大国工匠精神在其个人的职业发展过程中以及我国的现代化建设中都会起到重要作用。一定要使学生理解和领悟，坚持勤朴忠实的校训精神在未来工作岗位上的重要意义。自动控制原理这门课程我们就是通过生活中的反馈控制思想的渗透和名人轶事介绍，传递给同学们爱国、敬业、诚信、友爱的精神，践行社会主义核心价值观，从而实现对同学们的思想政治的引领和教育。