基于自适应控制思想的自动控制原理课程思政建设探索

摘" 要：自动控制原理是很多工科院校的重要专业基础课程，理论性强、信息量大，具有一定深度和难度。结合全国高校思想政治工作会议精神，南京航空航天大学自动化学院自动控制原理课程组积极推进课程思政探索，基于自适应控制的原理和思想，针对课程教学内容，选取合适的知识点，挖掘思政元素，用好课堂主渠道，坚持价值塑造、能力培养、知识传授，以“三位一体”的教学方式不断提升课程的思政教育功能，取得良好的教学效果。

关键词：自动控制原理;课程思政;价值塑造;能力培养;知识传授

中图分类号：G641" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-000X（2025）05-0193-04

Abstract： Automatic control principle is an important professional basic course in many engineering colleges and universities. It has strong theory， large amount of information， and certain depth and difficulty. In combination with the spirit of the national college ideological and political work conference， the automatic control principle course group of the Automation College of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics actively promotes the ideological and political exploration of the course. Based on the content of the course and the adaptive control theory， it selects appropriate knowledge points， excavates ideological and political elements， makes good use of the main channel of the classroom， adopts the trinity teaching method of value shaping， ability training and knowledge teaching， and uses various ways and channels to achieve ideological and knowledge education. The function of ideological and political education of the course has been continuously improved and good teaching results have been achieved.

Keywords： Automatic Control Principle; curriculum ideology and politics; value shaping; ability development; knowledge transmission

自动控制原理课程是南京航空航天大学（以下简称“我校”）自动化、电气工程与自动化、测试技术与仪器、生物医学工程、通信和信息等多个本科专业的重要专业基础课程，同时也是飞行控制系统、电机控制、智能控制等专业课程的先修课程，是首批国家级精品资源共享课及江苏省在线开放课程，获批国家级一流课程建设。它的特点是理论性强、内容丰富、涉及知识面广、信息量大、比较抽象、更新发展快，具有一定深度和难度。该课程的主要任务是通过对控制理论基本知识的学习，培养学生对控制系统的建模、分析和设计能力，以及工程实践和创新能力，为后续如现代控制理论、飞行控制系统、控制系统仿真等专业课程奠定基础[1]。

2020年5月，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》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[2]。如何使思政教育有效融入人才培养和课程建设，实现思想政治与课程知识的有机统一，是很多课程不断追求的目标[3-5]。结合我校的航空特色，自动控制原理课程组基于自适应控制的原理和思想，采用价值塑造、能力培养、知识传授的教学方式实现思想育人、知识育人，取得了很好的效果。本文对自动控制原理课程思政的建设模式进行总结和思考，希望对其他课程有推广和借鉴价值。

一" 课程思政拟解决的问题

（一）" 缺乏针对性

缺乏针对性是目前很多思政课的共性问题。由于控制理论课程内容涵盖广泛，在教学过程中往往很难针对控制课程的特点设计思政元素和教学方法。部分同学会觉得自动控制原理课的思政内容与其生活和学习毫不相关，缺乏实际应用的意义，这就导致了思想政治理论课没能达到培养学生高尚情操、追求真理的目的。

（二）" 缺少互动及参与

自动控制原理是一门工科专业基础课程，往往被传统的讲授方式所占据，教师单向传授，学生只是被动听讲，参与课堂互动的机会较少。大多数学生接受的是被灌输的模式，只能成为课程的接受者，而缺乏思考和探究，因此学生很少能通过思政课获得成长和受益。

（三）" 不适应学生的学习习惯

随着时代的推移，学生的学习习惯发生了巨大的变化。传统的思政课往往采取书面的形式，而现在的年轻人更喜欢新颖的信息获取方式，如网络、视频、音频等。如果思政课能够充分运用多种资源和多样的媒体进行知识传授，将不同的思想和价值观有效地传递给学生，就有可能取得更好的效果。

（四）" 缺乏实践部分

思政课大多数是理论性的讲授，而缺少实践环节。理论和实践是互相紧密联系的，如果缺少实践环节，那么学生对课程内容的理解将会大打折扣。自动控制原理作为一门工科课程，实践能力培养格外重要。实践环节可以帮助学生更好地理解和吸收专业及思政知识，这就需要相应的课程安排和教学设计。

（五）" 缺少多元化的教学方式

除了上述几个方面，思政课还缺乏多元化的教学方式，缺乏效率和活力。现在的学生是具有多样性特征的个体，因此思政课在教学过程中应该采用多样的方式和手段实现多样化的教学。例如，采用案例分析、小组讨论、观看视频或在线讨论等多种方式让学生更好地理解和掌握所学专业知识和思政内容。

二nbsp; 课程思政建设拟达到的目的

通过对控制技术发展及相关科学家、知名校友的介绍，让学生了解我国古代人民的优秀智慧，了解我国和我校的科技发展水平，激发学生的爱国爱校热情。

通过知识点讲解中的哲学原理分析，培养学生正确的世界观、人生观和价值观，利用多种方式和渠道实现思想育人、知识育人。

引导学生利用课余时间观看与课程相关的纪录片、阅读有关科学家的传记与专著，及时了解国际、国内时讯和前沿科技知识，树立正确的价值观念。

通过作业、问卷等形式掌握学生的学习状况，并对学生所遇到的问题及时给予解答，实现与学生的多渠道互动。

利用单独谈话、作业、邮件等多种方式了解学生的具体学习、思想情况，对思政教育的效果进行衡量和评价。

通过线下实验、虚拟仿真、线上实验、课程设计等多种形式，引导学生在实践中巩固专业和思政知识。

三" 课程思政教学实践情况

考虑到自动控制原理内容多、难度大，结合我校航空航天特色，课程组深入挖掘思想政治教育资源，不断丰富和扩充课程内容，探索课程思政新模式，创新教学方法和路径。改革传统的课堂，以学生为中心，采用启发式、讨论式、线上和线下结合的混合式教学方法，授课整体遵从问题导入、启发思考、理论讲授、归纳总结、案例分析、得出答案的路线，以引领、浸润、深化、拓展的方式实现课程思政育人[6]。首先引领学生对一些问题进行思考，接着用思政教育浸润学生内心，结合专业知识讲解，深化学生对知识点的掌握。通过课堂提问、作业、谈话、问卷等形式掌握学生的思想和学习状况，增加互动，对学生所遇到的问题及时给予解答，最后呼应主题，深化教育效果[7]。具体方法如下。

第一章“概论”，讲述控制理论的发展历史，通过视频、图片结合文字的形式介绍我国古代的科学家如张衡、马钧，以及诸多发明如地动仪、指南车等，介绍其中蕴含的控制理念，展现我国古代人民的优秀智慧。介绍被誉为“中国自动化控制之父”“中国航天之父”的钱学森的事迹，引导学生弘扬其攻坚克难精神、创新精神及其“学成必归”报效祖国的爱国精神;介绍嫦娥五号探测器的绕、落、回工作过程，其制导、导航与控制分系统副主设计师郑永洁是南航三院探测、制导与控制专业的毕业生，正是在本课程学习了控制理论。通过学习其事迹，激励学生学习优秀学长，为祖国的航空航天事业贡献力量。

第二章“控制系统的数学模型”，控制系统的设计与分析都是以建立数学模型为基础，引导学生如何发现科学问题并描述问题，学习辩证唯物主义中的认识论。控制理论中的数学变换体现了不同领域的映射思想，如拉普拉斯变换体现了时域和复域的映射关系、傅里叶变换体现了时域和频域的映射关系;卷积计算反映了“不积跬步无以至千里、不积小流无以成江河”的人生道理。相似物理系统可能具有相同的数学建模，由此启发学生思考特殊性与普遍性的对立统一，不同的物理系统，在某一个层面上可能找到其共性特点，让学生在学习中培养科学的思维方式。

第三章“时域分析法”，其中稳定性一节是本章重点。稳定是控制系统正常工作的首要条件，由此延伸到稳定性对社会及国家的重要意义。学生的学习也应具有稳定性，应该能抵御外界干扰，有计划、有条理、能坚持，才能更好地完成学业。通过对稳定性和准确性的分析引导学生学习辨证唯物主义和谐共生思想。通过系统的快速性分析阐述执行能力在职场中的重要作用。快速性和平稳性是一对矛盾体，在马克思主义哲学中，是对立与统一的。在设计控制系统中，抓住实际系统中的主要矛盾，适当地平衡主要和次要矛盾，在快速性与平稳性中找到系统最优的“平衡点”。

第四章“根轨迹法”，相角条件是绘制根轨迹的充要条件，根轨迹增益连续变化使得闭环特征根在复平面上画出连续的轨迹，由此告诉学生，要抓住事物的主要矛盾，且要善于总结归纳事物的发展规律。参数根轨迹无法直接使用根轨迹法则，而是需要化为等效传递函数后再进行绘制，由此引导学生，在学习和工作中要善于变通、积极思考、讲究方法。通过基于根轨迹的系统性能分析告诉学生，闭环特征根的毫厘变化也许会导致系统性能的巨变。因此，解决问题要抓关键点，其往往牵一发而动全身，引导学生确定好目标，早做准备，用奋斗实现梦想。

第五章“频域分析法”，稳定裕度是个重要的概念，引用生活中的例子进行类比和解释：做任何事要都要留有余地，这样应对不确定性的情况才能沉着冷静、游刃有余。通过讲授频域三频段理论告诉学生，系统在低频、中频和高频段有不同的要求、实现不同的目标。由此得出结论：无论是国家发展还是个人进步同样需要有规划目标，引导学生要有规划意识，根据不同阶段规划好其阶段目标，例如大一、大二阶段打好学科基础，大三、大四阶段冲刺考研。有了目标才有努力的方向，并要为此做好充分准备。

第六章“线性系统的校正”，通过讲解线性系统时域和频域设计与校正方法，学会从多种角度解决问题，根据不同性能指标要求确定相应的校正策略。在学习和生活中，也要学会掌握不同的角度和不同的立场，从而会发现解决问题不同的方法，增强自己灵活应变的能力。以航天器姿态控制为例，通过数学模型介绍其频率特性，强调原系统的性能不符合要求，通过启发式教学，带领学生思考如何使校正后系统的对数曲线接近希望的特点，从而引出从低频段改善准确性、中频段改善稳定性和快速性、高频段改善抗干扰性的方法。结合系统仿真及动画视频加深学生的印象。

四" 课程思政建设的创新点

将负反馈与自适应控制思想融入思政教学，这是本课程思政建设的亮点和创新点。自动控制的核心思想是负反馈，即按偏差对系统进行控制[8-10]。稳定的思想状态、优良的学习成绩是学校对学生思政教育所要达到的预期“控制效果”。对学生的思想状态评价尽可能采用多种方式，以确保反馈的及时、准确，比如问卷调查、思政测评、访谈、邮件和微信群等形式，用尽可能多的手段追踪了解学生的思想状态和学习成果，以方便教师设计下一步的教学方案。

借鉴自适应控制系统的设计理论，构建专业课教学与课程思政联合调控的教学模式，如图1所示。主回路通过课后作业、随堂测试、课堂问答等手段对学生的专业知识掌握情况进行检测，当发现其与期望输入即教学大纲规定内容有偏差时，须及时调节知识讲授的进度与深度，实现良好的教学效果。在该环路的基础上再引入自适应环节——思政素养的反馈，并据此设计思政知识调节器，思政教育不仅培养学生的思想道德素质，而且可以激发学生的主观能动性，对专业知识学习起到良好的推动作用。

例如，频域校正法中的三频段理论知识点比较抽象和复杂，学生不易接受。在讲解时引入思政元素，通过“思政知识调节器”对学生的思想状态进行调整，告知学生在不同频段系统有不同的要求、实现不同的目标，最终完成一个共同的任务，如图2所示。引入中国最复杂的航天任务——嫦娥五号的实例，其探月过程实施绕、落、回三步走战略，三个阶段互为辅助、逐步递进，完成各自任务，最后才能顺利实现探月目标。引导学生建立规划意识，根据不同阶段规划好目标，有了目标才有努力的方向，同时要做好充分准备。调动学生的思想积极性之后，再回到控制理论的频域分析中，有利于更好地掌握相关知识。

本课程采用项目式、案例式等教学模式增加学生的互动，结合实验、课程设计等形式在实践中巩固专业和思政教学效果。结合我校的科研特色，增设关联虚拟仿真实验“舰载机着舰纵向飞行控制律设计”。航母舰载机是国家战略，专门人才培养是工业部门的刚性需求，舰载机工程中不断涌现的先进事迹是思政教育的生动教材。通过该实验强化学生对稳定性分析、控制律设计等课程核心知识点的理解和应用，也激励学生勇往无前，开拓创新地解决复杂工程技术难题。

五" 课程考核评价机制和建设成效

自动控制原理课程以前采用了传统的课程考核方式，包括平时成绩和期末考试卷面成绩，二者各占总评成绩的20%和80%。传统的平时成绩主要由上课出勤率和作业完成情况来决定。这种考核方式的弊端是仅仅反映了学生对课程知识技术层面的掌握情况，缺乏思想层面的交流和记录。在近期的思政教育实践中，课程组将学生在德育方面的表现引入课程考核机制，加大对学生的思想认识和平时表现的关注。例如：平时作业及课内实验是否独立完成;课上表现是否积极认真，思想认识是否积极主动。教学过程中及时发现问题并进行思政教育，促使学生提高思想认识、端正学习态度。

2022—2023、2023—2024这两学年的教学实践表明，本课程思政教学改革初见成效，学生学习态度更加积极主动，成绩有明显提示。表1为2017—2018、2018—2019，以及2021—2022三个学年的平均成绩。课程思政实施以来，本学年（2021—2022）的平时成绩有明显提升，期末和总评成绩也有很大进步，相关教学方法受到了校内督导专家和学生们的好评，并向其他课程推荐。课程组也于2021年荣获“中国自动化学会高等教育教学成果奖”一等奖。

六" 结束语

课程思政建设是个不断推进的过程，如何做到既紧扣时代发展、又回应学生关切，既具备深厚学术积淀、又有效激发学生求职需求，这仍需要继续研究和探索。同时，目前的考核方式中，专业知识的考试仍占绝大部分，思政方面的考核所占份额较小，如何进行合理调整和分布，需要不断试验和调整。同时，如何将课内教学成果推广应用到课堂外、生活中，还需整个专业的共同努力。今后，本课程将依托南京航空航天大学自动控制原理国家一流课程和国家级精品课程平台，持续推进思政建设，每学期结合学生和同行专家的反馈意见，对思政元素的融入点进行调整。结合新闻时事，不断挖掘新的思政教育的典型案例，并与专业知识更好地切合。

参考文献：

[1] 唐超颖，姜斌.“自动控制原理”课程的探究性教学实践[J].电气电子教学学报，2007（6）：91-93.

[2] 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/conten t_5517606.htm.

[3] 周晓萌，秦瑜明.新闻传播教育课程思政建设的创新探索[J].中国高等教育，2022（11）：35-37.

[4] 李宗帅，王修岩.“自动控制系统工程设计”课程思政教学实践[J].电气电子教学学报，2022，44（1）：61-64.

[5] 张屹，方婷，龙湘云，等.高校机械类专业课程思政体系的探索与实践[J].高教学刊，2022，8（24）：85-88，93.

[6] 陈庆，高瑜.融入思政知识的《自动控制原理》课程改革[J].中国电力教育，2021（3）：69-70.

[7] 廖生温，王玉勤.课程思政在“控制工程基础”课程中的实践探索[J].黑龙江教育（理论与实践），2021（12）：28-29.

[8] 袁桂丽，禹建芳，房方.基于自动控制理论的课程思政内容设计[J].教育教学论坛，2020（4）：60-62.

[9] 刘婷婷，笪诚，叶松，等.融合思政知识反馈双闭环教学模式：《自动控制原理》课程思政教学改革探索[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（10）：79-82，85.

[10] 臧强，周颖，刘佳，等.“自动控制原理”课程思政混合式教学探索[J].电气电子教学学报，2024，46（1）：107-110.

基金项目：教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会第五批（2024年）教改研究面上项目“自动控制原理课程思政的研究及实践”（2024078）;教育部产学合作协同育人项目“现代控制理论线上线下混合式教学改革研究”（202101124009）;江苏省学位与研究生教育教学改革课题“以新质生产力为导向双一流学科为依托的控制工程领域研究生产教融合培养模式创新研究”（JGKT24_B004）;南京航空航天大学研究生教育教学改革研究项目“航空航天电子信息领域专业学位工程博士培养模式探索”（2022YJXGG12）

第一作者简介：唐超颖（1979-），女，汉族，江苏南京人，博士，副教授，自动控制系副主任。研究方向为控制科学与工程。