運動控制系統課程思政建設探索

摘" 要" 2021年，佳木斯大學自動化專業被評為省一流本科專業，為此，自動化專業的課程結構、教師素質和課程思政建設均需更上一個臺階。運動控制系統課程是自動化專業的專業必修課程，也是專業的核心課程之一，能培養學生利用自動化學科的基本原理和分析方法解決電力拖動系統這類實際工程問題的能力。從五個方面深入挖掘與課程相關的思政元素，在傳授專業知識的同時，適時適當地引入相關思政元素，不牽強、不生硬，起到思政潤物細無聲的作用，力求培養專業知識扎實，思想道德素質水平高的社會主義合格人才。

關鍵詞" 運動控制系統；自動化；課程思政；思政元素

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）05-0055-03

0" 引言

“人無德不立，育人的根本在于立德。這是人才培養的辯證法。辦學就要尊重這個規律，否則就辦不好學”[1]。在習近平總書記看來，青年學子“人生的扣子從一開始就要扣好”。習近平總書記強調辦好思政課的深遠意義就在于“必須培養一代又一代擁護中國共產黨領導和我國社會主義制度、立志為中國特色社會主義事業奮斗終身的有用人才”[2]。強調“大中小學循序漸進、螺旋上升地開設思政課非常必要”“鼓勵各地高校積極開展與中小學思政課共建，共同推動大中小學思政課一體化建設”[3]。為此，中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合發布《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》指出，堅持思政課在課程體系中的政治引領和價值引領作用，統籌大中小學思想政治課一體化建設，推動各類課程與思政建設形成協同效應[4]。

大學教育作為高等教育，不但承擔著為國家培養專業人才的重任，也是培育學生思想道德水平的沃土。為了落實好課程思政任務，筆者所在學校充分發揮綜合院校優勢，從馬克思主義學院挑選優秀的課程思政教師，在全校開展多輪課程思政培訓。推進每門課的課程思政建設，并且定期舉辦課程思政大賽。建立每門學科的課程思政元素庫，授課教師定期更新完善。

運動控制系統是自動化專業的核心課程。是由電機學、電力電子技術、控制理論、計算機控制技術、信號與檢測技術、微電子技術等多門學科相互交叉的綜合性學科。學生學習起來感覺綜合性強、理論性強。基礎不太扎實的學生甚至感到有些晦澀難懂，十分枯燥，進而產生厭學情緒。同時，當代大學生受到眾多自媒體、公眾號等多元信息的沖擊，容易被不良信息誤導。深入挖掘運動控制系統課程的相關思政元素，可以使課堂變得生動有趣，激發學生的學習熱情。另外，很多思政元素也是運動控制技術的實際案例，涉及未來的就業信息，滲入這樣的思政元素可以讓學生形成想學習運動控制技術的內驅動力。最重要的是，可以從正面引導學生，幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，達到立德樹人的目的。

1" 先進技術：激發家國情懷

近代中國曾經科技落后，在中國共產黨的領導下，我國科技水平不斷提高，很多技術都已經趕超國外，位居世界前列。應該引導學生關注這些進步，激發學生的愛國情懷，幫助學生樹立科技強國的

信念。

1.1" 我國新能源電動汽車彎道超車

在學習異步電動機的矢量控制系統和同步電機調速系統相關內容時，為了讓學生能了解這些技術的應用實際案例，可以引入我國新能源汽車的相關技術和發展的內容。新能源汽車的驅動裝置多為感應電機或者梯形波永磁同步電機。矢量控制技術是異步電動機的重要調速方法，采用矢量控制對異步電動機進行調速可以獲得和直流電機相媲美的調速性能。

2022年，我國新能源汽車出口同比增長120%。

截至2023年，我國新能源汽車產銷量連續8年蟬聯世界第一。在傳統燃油車領域，國外具有百年的技術積累，保持著優勢地位。但是在新能源汽車領域，我國僅用10年的時間，突破電動機、動力電池、控制系統等關鍵技術瓶頸，趕超國外，彎道超車，形成全球第一大新能源汽車市場。

1.2" 我國主導的首個調速電氣傳動領域國際標準發布

在講直流調速篇時，可以引入我國主導的首個調速電氣傳動領域國際標準——《IEC 61800-1：2021 調速電氣系統第1部分：一般要求 低壓直流調速電氣傳動系統額定值的規定》。該標準填補了國際可調直流電力驅動系統領域沒有中國主導修訂IEC國際標準的空白。眾所周知，制定標準的國家意味著在相應領域技術走在國際前列，這不但是技術實力的象征，國際形象的名片，還是提高技術門檻、占據技術優勢的機會。

1.3" 我國機器人技術飛速發展

在講緒論部分，介紹課程涉及的典型應用案例——機器人時，可以通過實際的案例，讓學生對我國過去50年機器人的發展變化有深刻的印象。1979年，首屆國際人工智能研討會在日本東京召開時，我國工程師看到無人化機器人生產車間，感到十分震撼，提出購買卻遭到對方拒絕。中國工程師砥礪奮進，攻堅克難，深耕機器人領域。15年后，曾經拒絕我們的國外公司主動要談合作。由此可見我國機器人行業發展的速度。1982年，我國第一臺工業機器人在沈陽自動化研究所誕生，我國僅用1年時間就走完國外十幾年的歷程。1995年，海人一號深潛6 000米，中國海洋機器人沖破技術封鎖，使我國躋身世界機器人技術強國之列，令世界刮目相看[5]。

1.4" 我國風電技術名列前茅

在講到繞線轉子異步電動機轉子變頻雙饋控制系統時，引入該技術的實際應用案例——雙饋控制風力發電系統。風速隨時變化，使得風力發電機組的轉速隨時變化，而用電電源卻需要恒壓恒頻，所以要求風力發電機實現“變速恒頻”。從當前風力發電技術來看，雙饋控制的繞線轉子異步電動機是能夠實現變速恒頻的一種主流方案。可以在課前播放視頻作為導入：中國首臺10 MW單機容量海上風機并網發電。我國打破國外技術壟斷，風電機組整機和零件國產化率超過85%以上。2022年，全球風電整機制造新增吊裝容量排行榜中，中國風電企業金風科技取代丹麥維斯塔斯登頂榜首，除此之外，有六家中國制造商入榜單前十。可見，我國的風電技術走在世界的前列。通過引入這些案例，不但讓學生對本門課的應用領域有了更深刻、更廣泛的認識，激發出學習的動力和熱情；更能讓學生感受到我國在運動控制技術方面的實力，激發出民族自豪感和自信心。引導學生做一個既有專業知識，又有理想信念的技術人才。

2" 節能環保：擁護國家政策

習近平總書記在黨的二十大報告中指出，要加快發展方式的綠色轉型，全面實施節約戰略，發展綠色低碳產業，倡導綠色消費，推動形成綠色低碳的生產方式和生活方式。

在學習PWM—電動機直流調速系統時，講解能量回饋的方法后，可以引出電動汽車再生制動時可以回饋10%～15%的電能，達到節能環保的目的。我國大力發展新能源汽車就是大力發展綠色低碳

產業。

在講到異步電動機變頻調速時，可以和異步電動機的調壓調速相對比。通過分析電磁功率、轉差功率和輸出功率之間的關系公式，得出變頻調速節省電能的原因是電磁功率在轉速降低時同步減少，而轉差功率不變。而異步電動機在轉速降低時，電磁功率并沒有改變，是通過增大轉差功率減少轉速的，電能浪費在電阻上實現降速。降速時，一個是從源頭上減少電能，另一個是源頭不變，還浪費電能。此時，可以引入變頻器變頻調速的例子，學生耳熟能詳的廣告：美的智能空調，采用變頻調速，每晚只用一度電。就是因為采用變頻調速，實現節能的一種調速方式。可見，變頻調速技術在節能環保方面起到了重要的作用。

通過引入這些實際例子，讓學生能更深刻地體會科技的力量，讓節能環保理念深入學生的內心。

3" 榜樣的力量：培育工匠精神

在緒論部分，講到調速系統的主要應用之一——機器人技術時，可以引入我國機器人之父沈新松的事跡。大多數機器人的驅動裝置都采用電機驅動，機器人的核心技術之一也是運動控制技術。中國機器人研究起步晚，1972年，我國大多數自動化領域的科學家還不知道什么是機器人，同時國外對我國實行技術封鎖，那時候造機器人簡直是天方夜譚。但沈新松說，科學家要把夢想變成現實。在他身上，閃耀著我國眾多工程師的光輝：兢兢業業，精益求精，鞠躬盡瘁。在生命的最后一天，他凌晨起床工作，修改國有企業科技講座提綱，上午還談工作計劃，下午心肌衰竭死亡。直到生命的最后一刻，他仍然在為祖國的機器人事業作貢獻。在他的帶領下，中國填補了多項機器人空白，有些技術還躋身世界前列。

正是有了許許多多的如沈新松一樣具有工匠精神的優秀工程師，我國的科技水平才能在短時內得到飛速發展。在此引導學生，培育工匠精神，向優秀的前輩工程師學習，在學習技術時，要扎扎實實；在應用技術時，要有創新的精神；在面對技術瓶頸時，要有直面困難的勇氣，敢于攻克技術難題，把科技夢想變為現實。

4" 技術更迭：體現事物發展

馬克思主義哲學中的否定之否定的原理告訴我們，事物的發展是通過內部的矛盾運動和自我否定實現的。否定是發展的環節，否定也不是一次完成的，而是經過了“肯定—否定—否定之否定”的過程，呈螺旋形發展。在運動控制系統課程中，這樣的否定之否定原理貫穿始終。

開環調速系統是最簡單的調速系統，可以滿足一般的調速性能。但是許多需要調速的生產機械，在一定調速范圍內往往無法滿足靜差率要求，這個矛盾推動技術發展，有了閉環調速系統。僅有比例控制的調速系統是有靜差的調速系統，為了解決有靜差這個矛盾，發展了比例積分控制的調速系統。在初期由于交流電機的調速方法以異步電動機的穩態數學模型為分析基礎，其調速性能無法和直流電機相比，過去調速系統往往采用直流電機。但是直流電機有很多缺點，其中最重要的是直流電機存在轉速容量積的限制，無法滿足極高轉速超大容量工程的需求。解決這個矛盾推動了技術發展，產生了以異步電動機的動態數學模型為理論基礎的矢量控制技術和直接轉矩控制技術，這兩項技術使得交流電動的調速性能可以和直流電機相媲美，直流調速系統才逐漸被交流調速系統替代。

讓否定之否定的哲學原理深入學生的內心，讓學生今后在工作道路上以發展的眼光看待問題，培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。

5" 萬物互聯：引導分析方法

唯物辯證法告訴我們，事物是普遍聯系的，任何事物都不可能孤立地存在，總是與其他事物處于相互制約，相互影響，相互作用之中。在分析工程問題時，需要多用聯系的眼光去分析問題。

例如，在講緒論時，介紹運動控制系統課程與多門學科有聯系，是多個學科的綜合性學科。在分析具體問題的時候，引導學生多用聯系的眼光去分析問題。例如，分析比例控制的轉速閉環調速系統，設計開環放大系數時，為了滿足調速范圍D和靜差率S的性能指標要求，開環放大系數K越大越好。但是任何事物都不是孤立存在的。從另一方面分析，K越大，系統越不穩。所以開環放大系數K的設計需要聯系兩方面的性能指標去設計：穩態精度和穩定性。

在講到雙閉環調速系統ASR調節器輸出限幅值如何設計時，如果從單方面去分析，電樞電流越大，啟動時間越短。所以，ASR調節器的輸出限幅值越大越好。但是事物是普遍聯系的，不能從單一方面去分析問題。電樞電流值又受到電機過載能力的制約，因此，ASR調節器輸出限幅值應該從兩方面去考慮設計。例如：分析PWM—電動機直流調速系統，當電機處于回饋制動時，會產生泵升電壓問題。解決的方案是設計電容量足夠大的電容。但是，電容容量大，體積也大。事物是相互制約，相互影響的，還要考慮電容器體積的限制。所以，對于大容量的調速系統，不能只靠電容器限制泵升電壓，還要用逆變器和放電電阻解決。

6" 結束語

本文針對運動控制系統課程，挖掘相關知識點的思政元素作為本課程思政庫建設的一部分。未來，還要緊跟技術發展，關注國內外相關技術新聞報道，挖掘更多的思政元素，不斷完善該課程的思政庫。在思政元素的表現形式上應更加豐富，不局限于新聞報道。短視頻、報告文學、紀錄片、公眾號等都可以作為思政元素的載體。

7" 參考文獻

[1]趙石言.新時代高校立德樹人的守正創新[J].中國高等教育，2022（Z3）：33-34.

[2]俞健，張永利.偉大建黨精神融入高校思政課教學探索[J].成才之路，2023（9）：29-32.

[3]蔣篤運，詹璐遙.新時代大思政課建設的系統觀[J].河南師范大學學報（哲學社會科學版），2023（1）：131-137.

[4]中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》[A/OL].（2019-08-14）[2019-10-11].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2019/content_5425326.htm.

[5]王洪鵬，馬娜.中國機器人[M].沈陽：遼寧人民出版社，

2017.