自动控制原理课程思政内容建设探索与实践

摘  要  根据《高等学校课程思政建设指导纲要》要求，对自动控制原理课程进行课程思政建设，针对该课程理论性较强、学生学习有一定难度的实际，首先确定课程建设的知识目标、能力目标和价值目标，然后就三大目标的实现结合具体课程内容进行思政元素的融入和实践，最后从对学生和教师的积极影响方面进行总结。

关键词  自动控制原理；课程思政；思政元素

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）21-0092-03

0  引言

2020年6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》），提出所有高校、所有学科专业要全面推进课程思政建设。对于工学类专业课程，《纲要》提出：要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。自动控制作为解放人类生产力的重要手段，已经渗透到人类社会的各个领域。自动控制原理课程是自动化、电气工程及其自动化、电气工程及其智能控制专业的专业必修課，在专业培养方案中起着至关重要的作用，并能为学生后续专业课学习和个人发展提供必要的理论基础，在自动控制原理课程中引入思政元素有其独到的优势。

针对自动控制原理课程理论性强、学习有一定难度的具体实际，在思政元素的融入上下功夫，分析课程性质与特点，遴选符合时代发展趋势、符合学生实际、符合学科特征的思政元素，深度挖掘元素的意义和价值，实现课程内容与思政元素的有机融合，培养学生的民族自豪感和理性严谨的科学精神，激发他们的爱国主义热情，有助于形成正确的专业价值观和人生价值观[1]。

1  课程建设目标

自动控制原理研究控制系统分析与设计的基础知识，根据具体的知识点，适时引入思政素材，在实现专业课程学习和进行热爱自动化相关专业教育的同时，实现科学技术教育和爱国主义教育。具体要实现的知识目标、能力目标和价值目标如下。

1.1  知识目标

通过本课程的学习，要求学生掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、复域、频域分析和校正方法，熟悉非线性系统和离散控制系统的分析和设计方法，掌握现代控制理论中系统的分析法，为后续专业课的学习夯实理论基础。

1.2  能力目标

能初步具备理论联系实际，应用控制理论解决实际问题的能力，为以后的工作打下良好的基础；具备把理论内化于心和升华理论并指导自己的学习、生活、科研活动的能力；具备理性、严谨的学习态度和科研精神，积极主动地参加前沿讲座，了解本课程的发展动态，学习本专业学科“大牛”们的科研创新方法，提升科研创新能力。

1.3  价值目标

通过在自动控制原理专业课的学习中引入思政元素，培养学生的民族自豪感，建立起爱国、敬业的价值准则，对国家忠诚，对所从事的专业热爱，树立为社会主义事业奋斗终身的决心，学习科学巨匠的科学精神和科学素养，在不断努力中实现个人的人生价值。

2  思政元素的融入与实践

课程思政不是教师在课堂教学中的假大空的表扬、一本正经的说教，而应该做到情景契合、内容融合，巧妙地结合新闻时讯、社会热点，用学生感兴趣的事物来引导他们感悟、发自内心地认同。因此，教师应在融入思政元素的教学内容设计上下功夫，从传递知识、培养能力、塑造精神三个方面构建自动控制原理专业核心课的思政建设框架。

2.1  引入思政元素助力知识传授

自动控制原理课程理论性较强，需要具备良好的数学基础，数学是理性的也是严谨的，这也是进行科学研究所应具备的基本素养。世界是可以用数学来描述的，数学中有很多让人非常震惊的东西。对任何一个系统，研究者都希望建立它的数学模型，用数学的方法分析它、控制它，这也正是自动控制理论的基本内容。但是，也因为这门课程理论性很强，不像其他技术类课程解决实际问题，很多本科学生认为学习这门课程没有用，所以，教师一方面在讲授知识时要注重理论联系实际，另外一方面要对学生进行引导教育。正如一位数学教授所说：“我今天讲的，你们可能以后用不到，但我还是要教，因为它们是好的知识，你们应该知道。”

在进行控制系统建模、典型输入下的时间响应分析、系统频域分析、系统的校正过程中要用到很多数学知识，有些学生在学习过程中感到有一定的难度，同时感觉有些枯燥，可给他们推荐吴军编著的《数学之美》一书[2]，让他们了解编者是怎样用最通俗的语言描写数学算法的，了解数学算法是怎样解决生活生产中的难题的，体会枯燥的知识学习中的乐趣；还可以组织学生利用课余时间在多媒体教室观看电影《地心引力》，体会数学的理性和严谨，养成实事求是的科学态度，培养脚踏实地的科学精神。

在讲授初始条件对非线性系统的基本性能的影响时，引入机遇对个人的成长起着至关重要的作用的内容，使学生认识到抓住机遇的重大作用，而机遇始终惠予有心人；让学生利用课外时间观看影视作品《四渡赤水》，体会毛泽东同志在长征中领导红军在非常规的变化中寻找有利于解决问题的时机，几次抢抓机遇，化危机为战机，从而掌握战场的主动权。目前，我国正处于高速发展到高质量发展的转型期，机遇和挑战并存。青年学生要做有心人，努力掌握科学知识，夯实基础、抓住机遇，坚定地迎接挑战。

2.2  引入思政元素揭示能力培养的重要性和必要性

自动化是人类文明进步和现代化的重要标志，自动控制是实现自动化的主要手段，自动控制原理课程可帮助学生掌握分析和设计自动控制系统的基本方法。控制理论与不同的被控对象相结合，形成不同的自动控制系统，被广泛应用于航空航天、军事科技、工业制造、自动驾驶、桥梁建筑、生活居家等各大领域，也被广泛应用于学生的科技创新活动。随着控制理论的不断发展，控制理论也不断地与经济系统、社会系统相结合，用控制理论解决经济问题和社会问题，形成控制理论新的分支。“两弹一星”功勋科学家、控制论专家钱学森在出版了专著《工程控制论》之后，同时开始学习运筹学、系统工程，1982年又开始研究人体科学、行为科学、社会形态、社会科学等。从钱学森所进行的研究来看，学会用所学的控制理论去解决生产生活中的实际问题，提高理论指导实践的能力，是自动控制原理课程进行课程思政的重要目标。

控制系统的鲁棒性是指系统在不确定性的扰动下，具有保持某种性能不变的能力。一个好的控制系统要求有较好的鲁棒性，对有用的输入信号是敏感的，对扰动是鲁棒的。为了更好地讲解这个知识点，加入“机器大狗”视频，然后引申到国家发展和个人发展，让学生认识到只有提高自身的能力，才能在面临各种复杂环境和各种不确定因素时，不忘初心、砥砺前行。“打铁还需自身硬。”国家发展如此，个人发展亦如此，提高个人能力，这是个人需求，也是一种社会责任。

大系统理论是控制论发展的产物。大系统中的各个子系统是相互联系、相互制约的。控制理论不仅能解决实际物理系统的自动控制问题，也可以解决社会和经济问题。因此，借助大系统理论，让学生分析国家的全球发展战略，分析环境治理和可持续发展战略，分析高校素质教育中的思想素质教育和业务素质教育的关系，分析“共同打造政治互信、经济融合、文化包容的利益共同体、命运共同体和责任共同体”的内涵，从而学会以开阔的眼界重新理解大系统的概念，理解各子系统之间的相互关系，从系统理论角度理解国家的发展战略，理解和谐社会和和谐集体[3]。

2.3  引入思政元素引领形成正确的专业价值观和人生价值观

自动控制原理课程是自动化、电气工程及其自动化、电气工程及其智能控制专业的专业必修课，在专业人才培养中起着至关重要的作用，并能为学生后续专业课学习和个人发展提供必要的理论基础。在课程中引入思政元素，有助于培养学生的民族自豪感和理性严谨的科学精神，激发他们的爱国主义热情。

自动控制原理绪论部分相比专业知识讲解部分更容易引入思政元素。如在自动控制理论的发展史授课中，就可以引入思政育人素材：

我们国家控制工程起步较晚，第一本真正意义上的自动控制原理教材是1956年翻译出版的钱学森的《工程控制论》，为什么短短50年的时间，我国能取得“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的巨大成就？从“两弹一星”到神舟飞船、到“嫦娥”、到“天宫”，一部航天史也是中国控制理论的发展史，钱学森被称为“航天之父”。黄旭华院士隐姓埋名30多年，在南海搞核潜艇，被称为“核潜艇之父”。而一代伟人毛泽东早在他的《水调歌头·重上井冈山》里就给我们描绘了这一美好愿景：“可上九天揽月，可下五洋捉鳖，谈笑凯歌还。世上无难事，只要肯登攀。”

教学方式设计为观看视频、课堂发言、诵读经典等。通过观看神舟飞船的发射运行视频、核潜艇的控制系统视频、自动驾驶的视频等，展现中国改革开放的伟大成就，展现民族自信心和自豪感，让学生感受控制理论在科技前沿的运用，激发学习理论知识的主动性，拓展知识面，从专业的角度更多了解自信、自强的重要性和意义，激发责任感、使命感和荣誉感，有助于学生树立远大的理想信念，把爱国精神转化为“为中华之崛起而学习”的实践行动。让学生精读毛主席的《水调歌头·重上井岡山》，体会伟人描绘美好愿景时的豪迈情怀和战胜一切的强烈自信，体会坚定理想信念的必要性和重要性。

自动控制系统通过反馈来提高控制系统的性能指标，而个人修身养性的要害是“反省”。曾子曰：“吾日三省吾身”。青年学生更应该通过不断地反省来提高自己的思想境界和业务水平，为正确价值观的逐步形成提供方法。为此，教学中设计作业：课程结束时，结合自己的课程学习情况，上交绘制的“反省结构图”和不少于1 000字的课程学习反省总结。让学生认识到“反省”是对自己行为的自我检测，能帮助自己及时做出调整[4]。

控制系统的稳定运行是系统准确性和快速性的前提和保障，同样的，稳定也是改革和发展的前提和根本保障。不稳定的系统无从谈起系统的控制精度及快速性，一个不稳定的国家和社会也谈不上改革与发展，因此，拥有一腔热血的青年学生应当明辨是非，自觉抵制各种破坏国家稳定的言论和行为。引导学生观看香港恐怖暴力事件视频，就“家庭稳定与个人发展的关系”“国家稳定和经济发展的关系”“怎样正确对待网络上的一些破坏国家稳定的不实言论”等进行讨论，让学生认识到：稳定是控制系统设计之根本，稳定也是国家发展之根本。

控制系统的准确性和快速性往往是相互矛盾的，要根据具体情况，通过降低一个指标来获取另一个指标的提高。因此，教导学生在生活与学习中要懂得取舍，抓住事情的主要矛盾，以实现自己某个阶段的学业目标或生活目标。安排学生进行课后阅读，阅读毛主席的《矛盾论》和罗盘的《舍与得：人生经营的必修课》，让学生正确看待生活与学习中的各种矛盾，保持愉悦的生活学习态度，正确看待舍与得。正如罗盘在书中所写：“善于舍弃，是大智大慧，当断则断，是大勇大谋，舍本身就是得。”[5]

3  结束语

在自动控制原理课程教学中深入开展课程思政，在潜移默化中净化学生的心灵，让学生通过学习掌握事物发展规律，挖掘事物的本质，通晓天下道理，塑造品格，学会善待社会和他人；在增长知识、提升能力的同时，塑造学生的精神，引领他们成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[6]。同时，通过开展课程思政，教师的思想理论水平得到快速提升。团队教师对课程思政的起源、意义、内涵、内容、方法进行了深入研究，学习了大量的课程思政文件，搜集了一大批课程思政资料，大大提升了自身修养，在课程思政建设过程中首先提升了自己，坚定了“守好渠，种好田”的理想信念，坚定了为国家站好“三尺讲台”的决心。

参考文献

[1] 刘玲.高校课程思政的资源及开发研究：基于《高等学校课程思政建设指导纲要》分析[J].高教学刊，2021，7（19）：164-167.

[2] 卢鸫翔.把握本质规律《数学之美》作者吴军专访[J].程序员，2012（8）：110-112.

[3] 李月娟，王应洋，张鹏.“自动控制原理”课程的课程思政教育研究[J].教育教学论坛，2021（36）：29-32.

[4] 吴海燕.新工科视角下自动控制原理的课程教学实践[J].教师，2021（20）：117-118.

[5] 罗盘.舍与得：人生经营的必修课[M].上海：立信会计出版社，2012.

[6] 周颖，张燕，梁秀霞，等.浅谈控制理论课程思政[J].电气电子教学学报，2021，43（6）：68-70，178.

*项目来源：本文系2019年度山东科技大学“新工科背景下应用型本科自动化专业工程教育改革教学团队”和2020年度“自动控制原理课程思政建设”项目的阶段性成果。

作者：程丽平，山东科技大学智能装备学院，副教授（271000）。