双闭环教学模式视域下《过程控制系统及应用》融入课程思政的路径研究*

雷雪梅 胡乃清 熊媛媛

（四川化工职业技术学院）

一、引言

思想政治理论课作为思想政治教育的主要渠道，在引领学生德智美发展方面发挥了重要作用。专业课课堂教学作为学生专业知识学习、专业技能训练的主阵地，也应该顺应新形势，思考其如何发挥与思政课同向同行的协同育人功能。《过程控制系统及应用》是工业过程自动化技术专业的一门核心专业课程，涵盖了自动控制理论、传感器、仪器仪表、工艺技术、计算机和网络技术等课程的相关知识，涉及到的知识点较多，内容复杂，包含许多数学公式及相关定理，理论性较强，有一定的教学难度。传统的专业课程教学中，采用闭环系统教学模式，学生掌握了专业知识、增强了专业技能、培养了专业素养，但是课堂教学中对马克思主义哲学、习近平总书记的职业教育重要论述、严谨的工匠精神、学校校训等思政元素的挖掘不够深入，如何在专业课堂教学中有效融入课程思政元素，在学习专业的同时，提高思政素养和辩证看待理解事物的能力，从而提高专业课程教学质量，进而提高学生综合能力迫在眉睫。

二、传统闭环教学模式

《过程控制系统及应用》这门课程的教学目标是，让学生了解和掌握工业生产过程中常见仪器仪表的工作原理及使用方法，掌握简单、串级、比值、分程和前馈等控制系统的组成结构、工作原理，并能对系统进行分析、调试、参数整定、投运和维护等，为今后从事化工、石油、制药等自动化生产装置和系统的分析、整定、投运和维护工作打下坚实的基础。图1为传统的闭环系统教学模式框图。

图1 传统的闭环系统教学模式框图

闭环控制系统的被控对象是学生；系统的输出是经过教学训练后学生获取的专业技能；系统的设定值是课程标准给定的学生应当掌握的专业技能；专业技能控制器、专业技能执行器与专业技能检测元件均由教学环节实施教师扮演。专业技能控制器指授课教师将学生经过训练后获取的技能点与课程标准要求学生应该获取的技能点进行比较得出偏差，根据偏差的情况，及时调整控制策略；专业技能执行器指授课教师根据控制策略，采取相应的教学训练措施；专业技能检测指授课教师对学生的训练效果进行检测，可以通过课堂问答、随堂测试、项目考核、小组自评和互评等手段实现。授课教师实时掌握学生经过训练后实际获取的技能点，再经过授课教师本身的控制器和执行器，及时调节知识技能训练的进度与深度，调整教学策略和手段，实现师生良性互动，达到良好的教学效果。

控制系统的内部或外界始终存在各种各样的干扰，例如教学设备的稳定性、学生的学习基础、学生的学习状态、实验设计的可重复性、反馈的及时性和真实性等。这使得“被控变量”—学生经过训练实际获取的专业技能可能不稳定，并且会偏离设定值产生偏差。借鉴自动控制原理的知识，利用“控制器”“执行器”的控制作用来减小偏差，使系统整体稳定下来，这要求教师在控制器角色上能找准偏差并及时通过调整控制作用来消除，保障学生获取的专业技能能够达到课程标准的要求。传统的闭环教学模式重点在学生专业知识及技能的培训上，“课程思政”的隐形教育影响力不明显，高技能应用人才的思想政治素质和职业素养的培养存在缺失，因此需要探索新的教学模式。

三、双闭环教学模式

课程思政不仅培养学生的思想政治素质，还可以激发学生学习的主动性，养成良好的学习习惯，对专业技能训练起到良好的推动作用。专业课程与课程思政在培养人才中，相互补充、相辅相成、相得益彰。通过构建“专业技能+思政知识”双闭环教学模式，以思政知识反馈为内闭环，激发学生对专业、思政知识的探索；以专业技能反馈为外闭环，协调学生学习专业技能和思政知识，在培育学生思想政治基础上，更好地提升专业技能。图2为双闭环系统教学模式框图。

图2 双闭环系统教学模式框图

在专业技能反馈闭环系统中，有机嵌入思政知识反馈闭环。上课前学生已经学习了《思想道德基础与法律修养》《毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论》《学生手册》《入学教育》等课程，积累了一定的思政素养基础，对专业课程中的思政内涵能快速响应，符合双闭环控制系统中内环要快速响应的特征。授课教师是整个教学环节中最直接的检测与调控者，因此“思政知识控制器”“思政知识执行器”“思政知识检测元件”均由授课教师引导完成。授课教师感知学生对课程标准要求思政内涵的理解和呈现状态，从而对专业课程思政内容和教学手段进行调整，使学生能通过专业课的学习具备良好的思想政治素养，真正做到立德树人。

本门课的知识和技能存在一定的难度，学生在学习的过程中往往会因为畏难情绪而降低学习的积极性，最终影响学习效果。授课教师可以先通过“思政知识控制器”对学生的畏难情绪、学习态度等进行修正，让思政知识反馈环节真正起到内环的快速调节作用。在内部环节的调节作用下，授课教师可以转向专业知识的讲授与专业技能的训练。通过外环反馈学生对专业知识和技能的掌握情况，并利用专业技能控制器调节训练深度与进度，取得更好的教学效果。

四、课程思政实施

在教学实践中通过案例讲授，在培养专业技能的同时，融入以政治立场、爱国情怀、专业特色、职业素养、工匠精神、道德修养为主的课程思政体系，使学生在未来学习和工作中坚持厚德、博学、广才、精业的校训，发扬立志立德、至诚至信、勤学勤思、求真求新的精神。通过专业领域工匠工作历程的介绍，激发学生爱岗情怀，鼓励学生投身于工业生产过程控制系统的维护，并引导学生要脚踏实地、勤思肯干; 将行业操作规范、安全操作规定等与课程教学内容深度融合，激发学生的学习热情和主观能动性，提升学生的职业素养。通过挖掘典型人物和先进事迹背后的精神实质，并结合新控制技术的发展，培育学生的守正创新精神，同时培养学生吃苦耐劳、诚实守信等工匠精神和道德修养。

（一）自动控制原理的应用

本章节通过学习简单控制系统的基本组成，自动控制系统数学模型的构建，控制系统的过渡过程，控制系统的性能要求以及性能指标等，学生需要达到以下专业技能目标①能独立完成方框图的绘制；②能将控制系统转换为传递函数；③能利用传递函数分析一阶、二阶控制系统的性能指标，衡量控制系统的控制品质。授课时，老师将控制系统受到的干扰比作我们身边的各种困难和艰辛，只要我们坚定理想信念，调整好心态，积极应对，我们自然就具备了应付各种困难的信心和能力。通过分享行业内前辈的奋斗故事，不仅可以引导学生正确的看待和应对人生中的艰难困苦，同时也能够激起学生听课的兴趣，让学生更专注于课堂，有助于专业知识和技能的理解与记忆。

（二）简单控制系统的组建

本章节通过学习上水箱水位控制系统，锅炉内胆温度控制系统，简单控制系统的投运和参数整定，学生需要达到以下专业技能目标①能根据控制要求设计单回路控制系统；②能完成单回路控制系统的PID参数整定；③能完成单回路控制系统的投运。上述内容体现的都是负反馈控制，可考虑在思想政治教育中引入正反馈控制作用，弘扬正能量，树立良好的学校风气和社会风气。同学们的一言一行都体现着新时代大学生的基本素养，要自觉成为弘扬正能量的积极分子。理解控制规律PID的含义时，融入相互配合、共同协作的思想，实现“取长补短，共存共荣”的德融体现。在自动控制系统中，常用的几种基本控制规律P(比例)、I(积分)、D(微分)都有各自的优缺点，单纯的比例控制是有差控制，加入积分控制作用可以消除余差，但动态反应慢，会降低控制系统的快速性；微分控制作用能够提前预控，但偏差变化小时其控制作用不明显。只采用其中某一种控制方式，系统的各项性能可能无法全部达到要求。因此，可根据需要将他们结合起来，发挥各自优势，完成最优调节。在控制系统设计和投运时，要求学生按正确的操作步骤规范操作，培养学生的职业素养。

（三）复杂控制系统的分析

本章节通过学习串级控制系统，比值控制系统，均匀控制系统，前馈控制系统，分程控制系统，选择控制系统，学生需要达到以下专业技能目标：①能完成串级控制系统方案设计及投运；②能完成比值控制系统方案设计及投运；③能完成均匀控制系统方案设计及投运；④能完成前馈控制系统方案设计及投运；⑤能完成分程控制系统方案设计及投运。一个控制系统由控制器、执行器、检测变送元件等环节组成，每一个环节发挥自己的作用，并且各环节之间要相互协调，才能实现对被控变量的最优控制。如果各环节配合不当，容易引起系统失控。借此引入思政内容，作为一名仪表工要爱岗敬业，守好自己的岗位，精进业务能力，保证仪表的正常工作，并与其他岗位的同志互相配合，最终保障生产的正常进行。体现了“部分与整体”“个人与集体”的关系，也向学生灌输“厚德、博学、广才、精业；文明、和谐、求实、创新”的校训。串级控制系统PID参数整定过程需要学生根据实际的过渡过程曲线不断思考、分析，确定下一步如何修改参数，并且每次修改参数之后等待数据的时间较长，部分学生会逐步懈怠。以党的百年奋斗重大成就为课程思政内容，鼓舞学生“不忘初心、牢记使命”。养成良好的学习和工作习惯，能够专注与坚持，才能排除万难，实现一个个小目标，最终学有所成，业有所精。

五、结束语

高职教育不仅培养学生的实践能力，还要引导学生树立正确的三观，使其在未来的人生中遇到各种情况时，能够理智、从容地面对。在专业知识和技能的学习中融入工匠精神、职业素养、人文素养等思政内容，让这些思想化作涓涓细流，滋润学生的心田，为他们照亮前行之路，实现“思政课程”与“课程思政”的完美结合，发挥协同育人的重要作用。