自動控制原理課程思政建設的探討

石學勇，劉 彬

遼寧石化職業技術學院，遼寧 錦州 121001

習近平總書記在全國高等學校思政工作會議上指出：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”[1]我們認真研究和切實落實總書記的高校思政工作會議精神，強調我們高校教書育人要用好課堂主渠道，并且要從立德樹人的根本任務出發，完成自動控制原理課程思政建設與教學改革。重點強調的是：既要傳授專業知識，又要讓學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，有良好的價值取向，努力開發并強化專業課的思政教育，培養好中國特色社會主義建設事業的接班人。

一、專業課課程思政的主要目標和實施方法

（一）專業課課程思政的目標

首先，自動控制原理課程既要教授學生專業知識，又要培養學生愛國情懷、遠大理想，把實現中華民族的偉大復興和我們的專業課教學相結合。在中華民族偉大復興的道路上，科技進步、科技創新具有重要作用，我們要用習近平新時代中國特色社會主義思想和中華民族偉大復興中國夢的思想指引學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀，樹立為中華之崛起而讀書的理想信念[2]。

其次，教學過程中要重點介紹我們每個中國人的責任與擔當，講解我國在最近幾十年科學技術取得的長足發展和進步，要讓同學們樹立中華民族自信心和充滿民族自豪感。同時介紹我國先進科技科研成果的攻堅歷程，鼓舞并激勵大學生們在科研的道路上要不畏艱險、永攀高峰。另外還要告訴同學們要正視我國的一些基礎學科的研究和國際發達國家還有很大差距，促使學生勇于承擔社會責任，為我國科技進步和國家富強盡最大力量。

再次，使用英雄榜樣的力量向同學們傳遞正能量，通過學習和認識我國的科技領域高精尖的專家，了解這些專家的無私的奉獻精神和高尚的人格從而去感染、影響當代大學生。通過學習我國的著名科學家錢學森、鄧稼先在原子彈領域取得的巨大成就，激勵學生樹立遠大的理想和目標，以錢學森、鄧稼先等科學家為榜樣，為國家富強、民族復興努力學習練好真本領，貢獻當代大學生的力量[3]。

（二）自控原理課程思政的實施方法

首先我們要基于課程的定位，充分地展現“課程思政元素”在自動控制原理這門課程中所起到的重要作用；其次就是根據原有的教學大綱，制定出能夠體現包含我們課程思政元素特點的教案；再次是制定完整的經典教學案例，統計并記錄學生對教學效果的反饋，并在教學實踐過程中不斷地改善我們的教學理念、教學方法、教學評價；最后我們要做好相關教學記錄，教學檔案，完成自動控制原理這門課程的課程思政改革。

二、自控原理課程簡介

通過本課程學習，學生能夠在思想中建立起來一種反饋的控制觀點，掌握和了解自動控制工程中的基本控制原理、設計和分析方法，學習到基本的控制理論，并能夠解決控制工程中簡單的實踐問題，為后面的課程如工業過程自動化控制、PLC應用技術、DCS控制系統等課程打好基礎[4]。同時我們會在課堂教學中增加控制理論背后的課程思政的講授，使同學們能夠樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，養成創新習慣和科學思維，培養同學們全局觀。要把自動控制原理的專業知識及其包含的德育知識一同教授給學生，使同學們認識到自己不但要學習專業知識同時還應該具有我們國家所需要的工匠精神、創新精神[5]。

（一）課程目標

堅定地以育人為導向，培養技能技術型人才，讓學生奠定理論和技能基礎，能熟悉了解自動控制系統的數學模型、自動控制系統的根軌跡分析法、時域分析法、頻域分析法。基本理論采用QQ集中講授、分組討論、任務驅動的方法。使用任務項目的方法，把解決實際工程問題作為出發點，提高同學們的職業能力和職業素養，培養同學們的工匠精神和創新意識。

（二）教學目標

“培養一線生產的技術技能復合型人才”為核心的教學目標，自控原理課程目標定位是“立足實踐”，專業性知識以“夠用”“實用”為原則。我們要把思政元素充分貫穿于整個授課過程中，以立德樹人作為根本任務，充分發揮課程思政的協同作用：使同學們始終堅持正確的人生道路，具有過硬的理論基礎、實踐技能，具有很好的文化素養等；使學生成為政治信仰堅定、技術精湛、職業素養高尚的全面發展的社會主義事業接班人。

（三）課程特色

本課程是自控理論與計算機技術不斷發展產生的學科，非常廣泛地應用到企事業單位自動化領域，專業理論性強。在講授的過程中，采用先講解理論知識再分配工作任務，讓學生來完成工作任務的方式。有時候也邊講解邊訓練，同時學生可以自主學習，老師答疑，學生集中訓練。總之，講授的方式多種多樣。我們還選擇一些項目案例，把理論知識與生產一線有機地結合。

三、自動控制原理教學設計內容

（一）第1章概論

同學們應該掌握工業生產過程自動控制系統的組成、自控系統的工作原理；熟練地掌握自控系統相關專業名詞及術語，熟悉反饋自動控制系統的基本要求、系統的性能評價方法。課程思政所要講解和灌輸的是：介紹我國現代化工業飛速發展現狀，講解國家發展現狀正是由制造業大國向制造業強國轉變，同時面臨著重大的機遇與挑戰；介紹神舟載人飛船的成功返航，先進的導彈制導技術都離不開自動控制[10]；講授錢老的愛國、愛崗專研的故事，進而體會我國控制論創始人錢學森及愛國和治學精神。

（二）第2章自控系統的數學建模

本章節主要介紹了自動化控制系統的數學模型，其中包括：如何建立控制系統的微分方程與傳遞函數，繪制控制系統的動態結構圖，以及對動態結構圖等效變換；如何通過梅森公式求取傳遞函數，開環系統的傳函與閉環系統傳函的合并化簡以及計算。課程思政所要講解和灌輸的是，讓同學們掌握反饋系統的控制原理，更好地認識自己、了解自己，闡述如何發現科學問題，如何做一個內外兼修的人。通過學習自控原理的負反饋，讓同學們可以把自己比作一個閉環控制系統。同學們自己的現狀是檢測值，給自己設定的理想是設定值，檢測值與設定值之間的差值就可以讓學生意識到自己現狀和理想之間的差距，如何改善這種差值就是自動控制的目標。這樣可以使學生不斷進步，逐漸地增強信心。另外，也可以防止因小小的進步產生驕傲，止步不前。根據辯證唯物主義認識論原理，同學們就會知道如何認識自我，培養同學們形成一種誠信、平等、友愛的思想。講授拉普拉斯變換所蘊含的萬變不離其宗的道理，在工業控制系統工程共同體中的合作與分工，從而描述合力的重要作用[6]。

（三）第3章自控系統的時域分析

本章的內容詳細地介紹了自控系統線性定常系統如何實現穩定以及穩定的判定方法，使用勞斯判據來判斷自控系統的穩定性，要求同學們掌握自動控制系統的時域性能指標有哪些，牢記自控系統一階和二階系統的分析方法以及如何進行暫態性能指標的計算，熟練掌握穩態誤差定義概念，了解誤差傳函與穩態誤差的計算方法。在這部分內容教學中思政教育的主題是讓學生認識到國家社會穩定的重要意義。在工業過程控制中系統穩定性是控制系統能夠實現正常運行的第一重要條件，對于工業過程自控系統來說不論是時域分析方法、頻域分析方法，還是根軌跡分析方法，都是對自控系統的穩定做出判定。只有運行的工業自控系統是穩定的，它們的性能指標動態性能和暫態性能才有了實際的意義，才能對系統的準確性和快速性再進行討論，以完成預定既定的生產過程，達到我們預定的控制目標。

我們的社會生活同樣是一個大的控制系統。國家和社會的穩定以及人民安居樂業是最重要的，只有有了穩定的社會環境，我們才能很好地進行正常的生產生活。鄧小平同志指出，“穩定壓倒一切”“發展才是硬道理”。穩定的社會環境使我國幾十年的經濟有了突飛猛進的發展。在當代社會中，各種價值觀相互交織、滲透，大學生一定要認清它們的本質，堅持正確的價值觀。一定要高度重視現在的穩定社會是革命前輩拋頭顱灑熱血換來的，我們一定要珍惜當下的和平與穩定的環境。因此同學們一定要遠離我們身邊的不穩定因素，更不可參與其中，看清事物本質，提高自我修養和能力，化解不穩定的社會因素。保持社會的穩定才能進行我們的物質文明和精神文明建設。

當代大學生除了要學習理論知識，還要學習國家的政策、法律法規，用馬列主義毛澤東思想的基本理論知識豐富頭腦，遇到事情抓住本質，用所學法律的武器來武裝頭腦，更好地減少矛盾、化解矛盾。如果我們大學生充分理解了維護社會穩定是基礎和前提，“動之以情，明之以法，曉之以理”，用情、用法、用理就是我們把出現的社會矛盾進行化解的有效的工具。在新的形勢下，維護我們社會的穩定是首要任務，當代的大學生義不容辭。從小到宿舍、班級、家庭的穩定，大到學校、社會、國家安全穩定，我們都有責任有義務進行維護，從而為實現國家富強、民主、文明、和諧、美麗做出自己的努力及應有的貢獻。

（四）第4章自控系統根軌跡分析法

這一部分內容介紹了根軌跡繪制的相關概念、根軌跡繪制的規則，并且能夠熟練地繪制根軌跡，能夠基于根軌跡進行系統分析。同學們掌握通過根軌跡來分析系統性能，反映到實際社會生活中就是要在解決問題時一定抓到事物本質和主要矛盾。同學們根據根軌跡圖來分析判斷控制系統的性能，計算出根軌跡與虛軸交點坐標，根軌跡是否穿越虛軸，計算出根軌跡與實軸的分離點和匯合點，計算并繪制漸近線，使我們能夠分析判斷系統是否震蕩或者不穩定。同樣，在對參量根軌跡進行學習時，學習的重點是等效開環傳遞函數的計算。要想解決其中的問題找到變化規律，我們首先得知道不管是哪一個參數發生變化，都得繪制出它的閉環特征根軌跡。所有的變化規則都是在首先滿足閉環系統特征方程的前提下，最后通過閉環系統特征方程求出與之對應的開環傳遞函數，根據根軌跡繪制的法則繪制出根軌跡。這些控制理論給我們的現實啟示就是：不管做什么事情都需要抓住關鍵問題即主要矛盾，尋根溯源。如果我們把這些主要問題解決了，那么其他問題即次要矛盾就可以迎刃而解。教育學生做事情時不能不分主次，要進行科學的研究，要抓關鍵問題、主要問題，解決難點問題。

（五）第5章線性系統的頻域分析

要求學生掌握控制系統頻率特性含義、概念，掌握控制系統頻率特性的不同表示方法；能夠使用控制系統開環傳遞函數來繪制閉環控制系統幅相頻率特性曲線，掌握傳遞函數與控制系統伯德圖之間的關系；了解控制系統穩定判據與控制系統穩定裕量的物理含義。我們會發現，在頻域三頻段理論中包含了我們做人做事的道理，做人做事都要根據我們的不同人生階段來制定相應的目標。在頻域三頻段三個階段：高頻段代表著抗干擾的性能，要抖要低；中間的頻段代表著控制系統的動態的性能和穩態性能，那么對數幅頻特性曲線一定要放緩要放寬；較低頻段則代表著控制系統穩定性能，其中所包含的積分環節和比較大的增益，對數幅頻特性曲線必須要抖要高。

這三個頻段分別代表了自動控制系統的三個不同的性能指標要求。對于當代的大學生同樣也是適用這樣的理論。同學們在不同的成長階段都有不同的要求，大學生活和學習階段正是同學們開拓視野、積累知識、提高學習能力、動手能力和個人修養的時期，因此同學們就要做好人生在不同階段的規劃，設定不同的努力目標[7]，朝著既定的目標和方向不斷努力，實現自身夢想。

（六）第6章線性系統校正

學生應該了解理解滯后和超前網絡，熟悉如何進行控制系統的串聯校正，了解頻率法串聯校正實現的原理、方法和步驟。這章蘊含的思想政治教育應該是：重點強調自控系統的“校正”在實際工程中的意義原理，在我們人生中的重要意義和作用。當我們設計的或者控制的系統偏離了事先預定的目標的時候，那么校正裝置就要進行工作并且可以使自控系統逐漸穩定，那么我們人生偏離目標和自己的理想時候，就應該及時地進行自我反思改正錯誤，避免誤入歧途，繼續沿著正確的人生軌跡前行。

（七）第7章離散系統

使學生熟練掌握自控系統脈沖傳函的相關計算、設計方法，判斷離散控制系統的穩定方法。該部分內容課程思政我們將從以下方面做引導：進行離散控制系統穩定性的分析時，學生們要知道和掌握由量變到質變的過程以及內部之間的關系。當事物變化到一定量時就會發生質變。如果理論和實踐出現難以避免的偏差時候，那么我們就會想到人的操縱就會產生誤差。因此每一件事情我們都不見得做到盡善盡美，但是我們一定要掌握這種減小誤差的方法[8]。這樣我們就能挽回損失，總結之后繼續前行。

綜上所述，通過對自動控制原理這門課程的學習，我們能夠幫助學生們樹立起自動控制理論的一個核心的思想即反饋的思想，熟練掌握用自動控制理論來分析問題，解決問題，使同學們在將來的實際工作中具有解決實踐問題的能力，鍛煉和提高學生們實際工程的解決問題能力。教師在課堂講授過程中特別要注重專業知識的講解和德育教育自然和諧，深入淺出，幽默深思[9]。教師在實際教學工作中通過大量的實際工程的例子來講解，讓學生們能夠準確地理解掌握專業知識，提高動手能力，并且在潛移默化中影響學生做人之本。教師職業教育的目的不單單是使學生具有掌握專業知識、專業技能，更重要的是讓學生們具有較高的個人素質。整個大學生活學習的過程中就是讓同學們要努力提高自我，超越自我，具有大國工匠精神。這種大國工匠精神在其個人的職業發展過程中以及我國的現代化建設中都會起到重要作用。一定要使學生理解和領悟，堅持勤樸忠實的校訓精神在未來工作崗位上的重要意義。自動控制原理這門課程我們就是通過生活中的反饋控制思想的滲透和名人軼事介紹，傳遞給同學們愛國、敬業、誠信、友愛的精神，踐行社會主義核心價值觀，從而實現對同學們的思想政治的引領和教育。