融入思政元素的“自動控制原理”課程建設實踐

賈朱植，祝洪宇，孫文鵬

（1.遼寧科技大學應用技術學院，遼寧 鞍山 114000；2.遼寧科技大學電子與信息工程學院，遼寧 鞍山 114000）

0 引言

“自動控制原理”是電氣工程及其自動化、自動化等電氣類專業的一門重要的專業基礎課，學生通過對控制理論的學習掌握控制系統的建模方法，對控制系統能夠進行時域分析、根軌跡分析、頻域分析，并對系統進行綜合與校正。它是一門理論與實踐并重，而且工程性、綜合性、方法性、理論性很強的課程[1-2]。通過該課程的學習，要使學生掌握經典控制理論的基本概念、基本原理與基本分析方法，培養學生設計和分析自動控制系統的能力。

電氣工程及其自動化專業旨在培養高技能型工程實踐人才，但如何兼顧培養學生的思想道德修養，經常被忽視。因此，以遼寧科技大學課程思政示范課項目建設為契機，以“立德樹人”為指導思想[2]，對“自動控制原理”進行了思政元素的融入建設，積極挖掘專業課程里的“思政”資源，不僅培養學生的專業技能，同時培養學生具備正確的思想意識。

1 “自動控制原理”課程思政建設的目標

本課程思政建設的目標是使學生具有專業知識的同時具備正確的思想意識，分為專業教育和思政教育兩個方面：

1.1 專業教育方面

本課程的專業教育目標為：讓學生在全面掌握和理解自動控制系統基本概念的基礎上，掌握控制系統的數學模型和三大分析方法，具有一定的自動控制系統分析能力。

1.2 思政教育方面

（1）以實現中華民族偉大復興的中國夢引領學生，培養學生的愛國情懷、民族自豪感和民族自信心。

（2）培養學生的責任與擔當。借助榜樣的力量，激發學生的社會責任感，培養愛崗敬業的職業操守。

（3）培養學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，實事求是，誠信友善。

（4）培養學生具有開闊的思維，寬廣的心胸，善于團隊合作，善于多種角度看問題，多條途徑解決問題。

2 “自動控制原理”課程思政建設的途徑和方法

2.1 提高任課教師的思政素質

習近平總書記指出，“辦好思想政治理論課關鍵在教師”[2]。教師是教學過程的主導者，同時也是學生的榜樣，要進行課程思政建設，必須要提高教師的思政素質[2-3]。

任課教師首先要做到立場堅定，不忘初心，遵紀守法，嚴于律己，遵守教學秩序，以立德樹人為己任，不僅要成為學生專業技能方面的領路人，更要做思想意識方面的引領者。任課教師應熱愛教師崗位，為人表率，用自己的言行影響學生。

任課教師要積極參加思政學習，向專職的思政教師學習思政教學經驗，以提高自己的思政教學能力及思政素養。

2.2 修訂融入思政教育的課程教學大綱

課程教學大綱是教學工作的指導文件，因此將思政元素融入“自動控制原理”的教學過程中，要首先修訂、完善融入思政元素的課程大綱[3]，在課程大綱的指導及規范下再進行課程建設。

課程教學大綱的修訂要從專業人才培養目標出發，結合本課程的教學內容，深入挖掘思政元素，并注意思政元素與專業教學內容的和諧統一，有機融合。

2.3 融入思政元素的教學模式

2.3.1 多種教學方法相結合

教學過程中，采用講授、引導、討論、演示等多種教學方法和手段相結合的模式，通過教師引導、自主學習、發現問題、積極討論、得出結論等學習過程，使學生積極主動地參與到課堂學習和討論中來。

2.3.2 充分利用現代化教學平臺和網絡資源

本課程在超星網絡教學平臺不僅為學生提供電子參考書、小視頻、課件、教學直播回放、測驗、習題等課內學習資源，供學生課前預習、課后復習；同時篩選與課程相關的、有意義的時事政治、科技新聞等課外學習資源，以開拓學生的視野，并達到思政教育的目的。學生有問題可以隨時通過超星平臺或微信等通信工具與教師進行溝通和討論，教師發現問題也可以及時對學生進行引導。

多種教學方法和現代化教學工具的使用對學生產生更多積極、正面的影響，顯著提高了學生的學習熱情，有利于學生身心健康發展。

3 “自動控制原理”課程內容的優化及思政元素的融入

3.1 課程內容的優化及思政元素的融入

精選課程內容，合理優化課程結構。課程以連續線性定常系統的數學模型、時域法和頻域法等內容為主，適當講授根軌跡法和控制系統的校正兩部分。根據課程內容，將思政建設有機融入其中。

第一章自動控制系統的概述，主要講授自動控制系統的基本概念、控制理論的發展、控制理論的應用。在講授控制理論的發展時，引導學生以錢學森等愛國科學家為榜樣，學習他們的奉獻精神和嚴謹的治學精神[4]。在講授控制理論的應用時，與實現中華民族偉大復興的中國夢相結合，融入神舟、嫦娥等我國近年重大科技進步，以中國夢引領學生，培養學生的愛國情懷，樹立為中華之崛起而讀書的理想信念。再結合本校校訓“博學明德，經世致用”，引導學生學以致用，激發學生的社會責任感，培養學生具有工匠精神、敬業精神。

第二章自動控制系統的數學模型，主要講授建立系統的微分方程，求取系統的傳遞函數，動態結構圖的化簡及等效變換。在講授三種數學模型時，指出同一系統可以由不同形式的數學模型描述，同一系統如果輸入/輸出變量不同，可能具有不同的數學模型，不同的系統也可以抽象成同一個數學表達式，由此，可以引導學生學會透過現象看清事物的本質[4-5]。自動控制的基本原理就是“反饋”，根據給定與反饋信號相比較得到的偏差大小，對系統進行控制，以得到理想的輸出?！胺答仭痹硗瑯涌梢杂糜跈z測現階段自己與理想之間的差距，來決定自己下一步的學習、工作計劃，以減小差距，實現更好的自己。

第三章線性系統的時域分析法，主要講授一階、二階系統的動態、靜態性能指標，從而分析系統的動/靜態特性，以改善系統的性能。對控制系統的要求是“穩”“快”“準”，穩定是控制系統的基礎，對控制系統非常重要，但若只強調穩定性而忽視了“快”和“準”兩方面的要求，控制系統也是無法快速準確完成任務的，這三方面性能是互相矛盾、互相制約的，由此，引導學生認識事物時，不能單獨強調某一方面的重要[6-7]，在集體生活中也不能過于計較個人得失，要有寬廣的胸襟，要識大體、顧大局，發揚團隊合作精神，最終達到共贏。

第四章根軌跡法，主要講授系統根軌跡的繪制，以及通過根軌跡法分析系統的穩定性和動/靜態性能。通過根軌跡的繪制，引導學生要善于歸納總結事物的發展規律。根據根軌跡分析系統的性能，主要抓住根軌跡與虛軸是否有交點，有沒有右半平面的根軌跡，在實軸有沒有分離點和會合點等關鍵點，由此引導學生做事情要善于抓住主要矛盾，抓住關鍵問題，才能更好地解決問題。

第五章頻率法，主要講授系統的頻率特性、伯德圖和奈氏圖的繪制、奈氏穩定判據和穩定裕量。頻率法是一種工程分析方法，通過系統的頻率特性分析系統性能。時域法、根軌跡法、頻域法都是分析系統的方法，奈氏穩定判據、勞斯穩定判據等多種方法都可用于判定系統的穩定性，揭示了解決問題的途徑和方法的多樣性[8]，要有開闊的思維，尋求解決問題的多種途徑，并且要善于在眾多方法中選擇更適宜的方法。

第六章系統的校正，主要講授串聯校正和并聯校正，利用頻率分析法對系統進行改進，校正可以使系統達到令人滿意的性能指標，這個道理同樣適合我們的人生，人的一生要不斷地自我反省、自我校正，這樣我們才能進步，以做到更好的自己。

3.2 融入課程思政的教學案例

“自動控制系統概述”是“自動控制原理”的第一課，影響學生對這門課程的認識，以及對這門課的學習態度和學習興趣，因此，在教學過程中第一課是至關重要的。因此，以“自動控制系統概述”一節的教學設計為例來說明思政元素是如何與專業課的知識點相融合的。

3.2.1 教學目標

（1）知識目標。掌握自動控制系統的基本結構和特點，掌握閉環控制系統的基本構成，掌握反饋控制系統的基本要求及性能指標。了解自動控制理論的發展歷史。

（2）課程思政目標。①學習科學家的嚴謹治學的精神及其家國情懷。由我國近年來的重大科學進展，引導學生弘揚愛國主義精神，樹立民族自信心。②將閉環控制的思想應用到學習、工作和生活中，自我調整，優化改進。③使學生懂得，在集體中，團隊合作的重要性，培養學生愛崗敬業的職業操守。④培養學生解決問題要抓住主要矛盾，要懂得股權大局，合作共贏。

3.2.2 教學內容

本章概括介紹自動控制系統的基本概念、自動控制理論的發展史以及控制系統的性能指標。

（1）開環控制系統與閉環控制系統。由中國載人航天以及嫦娥五號等國家重大科技進步的案例，引出控制的重要意義。通過舉例，引出開環控制和閉環控制的概念，引導學生找出開環控制系統與閉環控制系統的差異及各自的特點。

在此，可以指出自動控制系統不僅是指工業上的自動控制系統，比如企業、社會也是一個自動控制系統，同樣可以利用反饋的思想進行調節。也可以引導學生將閉環控制的思想應用到學習、工作和生活中，自我調整，優化改進。

（2）閉環控制系統的組成、基本環節以及控制系統的類型。分析閉環控制系統的工作過程，得到閉環控制系統的基本構成，如：給定環節；比較環節；校正環節；放大環節；執行機構；被控對象；檢測裝置。

通過各個環節在控制系統中的作用，使學生了解自動控制系統的每一部分都各司其職才組成了一個完整的系統，能夠完成一定的功能，由此可得團隊合作的重要性，因此，在工作和生活中，要具有愛崗、敬業、誠信、友善的優良品質。

（3）自動控制理論的發展史。通過講解自動控制理論的發展史，穿插愛國科學家的故事以及國家重點項目的案例，使學生學習科學家的嚴謹治學的精神及其家國情懷，樹立“國家興亡、匹夫有責”的社會責任意識相結合。由我國近年來的重大科學進展，引導學生弘揚愛國主義精神，樹立民族自信心。

（4）自動控制系統的性能指標。引導學生了解控制系統在穩定性、快速性和準確性三方面的性能指標，使學生理解三方面指標互相制約、互相矛盾，應學會在保證系統穩定的前提下，優先滿足首要指標，抓主要矛盾；在保證穩定的情況下兼顧動態性能和穩態性能的要求，不可只顧一種性能要求而忽略另一種性能訴求，而要顧全大局，合作共贏。

4 “自動控制原理”課程考核評價方法改革

原有的“自動控制原理”課程的考核包括期末考試（70%）和平時成績（30%），平時成績包括課堂出席情況（10%）、課堂提問情況（10%）、作業完成情況（10%）的考核等。新的課程考核評價方法將學生的思想道德修養納入考核體系，更加注重學習態度和學習過程，即：出席情況不僅考核出席率，也要關注遲到早退現象；將課堂提問情況改為課堂表現，不僅關注問題回答情況，更要關注課堂學習過程的積極參與情況，學習過程中的注意力集中情況，平時測驗的誠信情況等；作業完成情況不僅考核作業是否完成，更要關注能否獨立完成、完成的質量以及書寫的工整程度。

5 結語

通過融入思政元素的“自動控制原理”課程建設，以“立德樹人”為指導思想，修訂了融入思政元素的課程教學大綱，優化了課程內容，結合專業課程的知識點，積極發掘了其中蘊含的思政元素，同時采用多種教學方法有機結合，線上線下互相配合，提高了學生的學習熱情，不僅夯實了學生的專業基礎，同時培養了學生的愛國情懷和社會責任感，幫助學生做更好的自己，也使學生認識到了很多道理就在你我身邊。在融入思政教育的課程建設過程中，教師的思政修養也得到了顯著提高。通過三年的改革和建設，“自動控制原理”被評為校一流本科課程和校課程思政示范課程。