基于自適應控制思想的自動控制原理課程思政建設探索

摘" 要：自動控制原理是很多工科院校的重要專業基礎課程，理論性強、信息量大，具有一定深度和難度。結合全國高校思想政治工作會議精神，南京航空航天大學自動化學院自動控制原理課程組積極推進課程思政探索，基于自適應控制的原理和思想，針對課程教學內容，選取合適的知識點，挖掘思政元素，用好課堂主渠道，堅持價值塑造、能力培養、知識傳授，以“三位一體”的教學方式不斷提升課程的思政教育功能，取得良好的教學效果。

關鍵詞：自動控制原理;課程思政;價值塑造;能力培養;知識傳授

中圖分類號：G641" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：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

自動控制原理課程是南京航空航天大學（以下簡稱“我?！保┳詣踊㈦姎夤こ膛c自動化、測試技術與儀器、生物醫學工程、通信和信息等多個本科專業的重要專業基礎課程，同時也是飛行控制系統、電機控制、智能控制等專業課程的先修課程，是首批國家級精品資源共享課及江蘇省在線開放課程，獲批國家級一流課程建設。它的特點是理論性強、內容豐富、涉及知識面廣、信息量大、比較抽象、更新發展快，具有一定深度和難度。該課程的主要任務是通過對控制理論基本知識的學習，培養學生對控制系統的建模、分析和設計能力，以及工程實踐和創新能力，為后續如現代控制理論、飛行控制系統、控制系統仿真等專業課程奠定基礎[1]。

2020年5月，教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，全面推進高校課程思政建設是深入貫徹習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神、落實立德樹人根本任務的戰略舉措，高校要深化教育教學改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養質量[2]。如何使思政教育有效融入人才培養和課程建設，實現思想政治與課程知識的有機統一，是很多課程不斷追求的目標[3-5]。結合我校的航空特色，自動控制原理課程組基于自適應控制的原理和思想，采用價值塑造、能力培養、知識傳授的教學方式實現思想育人、知識育人，取得了很好的效果。本文對自動控制原理課程思政的建設模式進行總結和思考，希望對其他課程有推廣和借鑒價值。

一" 課程思政擬解決的問題

（一）" 缺乏針對性

缺乏針對性是目前很多思政課的共性問題。由于控制理論課程內容涵蓋廣泛，在教學過程中往往很難針對控制課程的特點設計思政元素和教學方法。部分同學會覺得自動控制原理課的思政內容與其生活和學習毫不相關，缺乏實際應用的意義，這就導致了思想政治理論課沒能達到培養學生高尚情操、追求真理的目的。

（二）" 缺少互動及參與

自動控制原理是一門工科專業基礎課程，往往被傳統的講授方式所占據，教師單向傳授，學生只是被動聽講，參與課堂互動的機會較少。大多數學生接受的是被灌輸的模式，只能成為課程的接受者，而缺乏思考和探究，因此學生很少能通過思政課獲得成長和受益。

（三）" 不適應學生的學習習慣

隨著時代的推移，學生的學習習慣發生了巨大的變化。傳統的思政課往往采取書面的形式，而現在的年輕人更喜歡新穎的信息獲取方式，如網絡、視頻、音頻等。如果思政課能夠充分運用多種資源和多樣的媒體進行知識傳授，將不同的思想和價值觀有效地傳遞給學生，就有可能取得更好的效果。

（四）" 缺乏實踐部分

思政課大多數是理論性的講授，而缺少實踐環節。理論和實踐是互相緊密聯系的，如果缺少實踐環節，那么學生對課程內容的理解將會大打折扣。自動控制原理作為一門工科課程，實踐能力培養格外重要。實踐環節可以幫助學生更好地理解和吸收專業及思政知識，這就需要相應的課程安排和教學設計。

（五）" 缺少多元化的教學方式

除了上述幾個方面，思政課還缺乏多元化的教學方式，缺乏效率和活力?，F在的學生是具有多樣性特征的個體，因此思政課在教學過程中應該采用多樣的方式和手段實現多樣化的教學。例如，采用案例分析、小組討論、觀看視頻或在線討論等多種方式讓學生更好地理解和掌握所學專業知識和思政內容。

二nbsp; 課程思政建設擬達到的目的

通過對控制技術發展及相關科學家、知名校友的介紹，讓學生了解我國古代人民的優秀智慧，了解我國和我校的科技發展水平，激發學生的愛國愛校熱情。

通過知識點講解中的哲學原理分析，培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀，利用多種方式和渠道實現思想育人、知識育人。

引導學生利用課余時間觀看與課程相關的紀錄片、閱讀有關科學家的傳記與專著，及時了解國際、國內時訊和前沿科技知識，樹立正確的價值觀念。

通過作業、問卷等形式掌握學生的學習狀況，并對學生所遇到的問題及時給予解答，實現與學生的多渠道互動。

利用單獨談話、作業、郵件等多種方式了解學生的具體學習、思想情況，對思政教育的效果進行衡量和評價。

通過線下實驗、虛擬仿真、線上實驗、課程設計等多種形式，引導學生在實踐中鞏固專業和思政知識。

三" 課程思政教學實踐情況

考慮到自動控制原理內容多、難度大，結合我校航空航天特色，課程組深入挖掘思想政治教育資源，不斷豐富和擴充課程內容，探索課程思政新模式，創新教學方法和路徑。改革傳統的課堂，以學生為中心，采用啟發式、討論式、線上和線下結合的混合式教學方法，授課整體遵從問題導入、啟發思考、理論講授、歸納總結、案例分析、得出答案的路線，以引領、浸潤、深化、拓展的方式實現課程思政育人[6]。首先引領學生對一些問題進行思考，接著用思政教育浸潤學生內心，結合專業知識講解，深化學生對知識點的掌握。通過課堂提問、作業、談話、問卷等形式掌握學生的思想和學習狀況，增加互動，對學生所遇到的問題及時給予解答，最后呼應主題，深化教育效果[7]。具體方法如下。

第一章“概論”，講述控制理論的發展歷史，通過視頻、圖片結合文字的形式介紹我國古代的科學家如張衡、馬鈞，以及諸多發明如地動儀、指南車等，介紹其中蘊含的控制理念，展現我國古代人民的優秀智慧。介紹被譽為“中國自動化控制之父”“中國航天之父”的錢學森的事跡，引導學生弘揚其攻堅克難精神、創新精神及其“學成必歸”報效祖國的愛國精神;介紹嫦娥五號探測器的繞、落、回工作過程，其制導、導航與控制分系統副主設計師鄭永潔是南航三院探測、制導與控制專業的畢業生，正是在本課程學習了控制理論。通過學習其事跡，激勵學生學習優秀學長，為祖國的航空航天事業貢獻力量。

第二章“控制系統的數學模型”，控制系統的設計與分析都是以建立數學模型為基礎，引導學生如何發現科學問題并描述問題，學習辯證唯物主義中的認識論。控制理論中的數學變換體現了不同領域的映射思想，如拉普拉斯變換體現了時域和復域的映射關系、傅里葉變換體現了時域和頻域的映射關系;卷積計算反映了“不積跬步無以至千里、不積小流無以成江河”的人生道理。相似物理系統可能具有相同的數學建模，由此啟發學生思考特殊性與普遍性的對立統一，不同的物理系統，在某一個層面上可能找到其共性特點，讓學生在學習中培養科學的思維方式。

第三章“時域分析法”，其中穩定性一節是本章重點。穩定是控制系統正常工作的首要條件，由此延伸到穩定性對社會及國家的重要意義。學生的學習也應具有穩定性，應該能抵御外界干擾，有計劃、有條理、能堅持，才能更好地完成學業。通過對穩定性和準確性的分析引導學生學習辨證唯物主義和諧共生思想。通過系統的快速性分析闡述執行能力在職場中的重要作用?？焖傩院推椒€性是一對矛盾體，在馬克思主義哲學中，是對立與統一的。在設計控制系統中，抓住實際系統中的主要矛盾，適當地平衡主要和次要矛盾，在快速性與平穩性中找到系統最優的“平衡點”。

第四章“根軌跡法”，相角條件是繪制根軌跡的充要條件，根軌跡增益連續變化使得閉環特征根在復平面上畫出連續的軌跡，由此告訴學生，要抓住事物的主要矛盾，且要善于總結歸納事物的發展規律。參數根軌跡無法直接使用根軌跡法則，而是需要化為等效傳遞函數后再進行繪制，由此引導學生，在學習和工作中要善于變通、積極思考、講究方法。通過基于根軌跡的系統性能分析告訴學生，閉環特征根的毫厘變化也許會導致系統性能的巨變。因此，解決問題要抓關鍵點，其往往牽一發而動全身，引導學生確定好目標，早做準備，用奮斗實現夢想。

第五章“頻域分析法”，穩定裕度是個重要的概念，引用生活中的例子進行類比和解釋：做任何事要都要留有余地，這樣應對不確定性的情況才能沉著冷靜、游刃有余。通過講授頻域三頻段理論告訴學生，系統在低頻、中頻和高頻段有不同的要求、實現不同的目標。由此得出結論：無論是國家發展還是個人進步同樣需要有規劃目標，引導學生要有規劃意識，根據不同階段規劃好其階段目標，例如大一、大二階段打好學科基礎，大三、大四階段沖刺考研。有了目標才有努力的方向，并要為此做好充分準備。

第六章“線性系統的校正”，通過講解線性系統時域和頻域設計與校正方法，學會從多種角度解決問題，根據不同性能指標要求確定相應的校正策略。在學習和生活中，也要學會掌握不同的角度和不同的立場，從而會發現解決問題不同的方法，增強自己靈活應變的能力。以航天器姿態控制為例，通過數學模型介紹其頻率特性，強調原系統的性能不符合要求，通過啟發式教學，帶領學生思考如何使校正后系統的對數曲線接近希望的特點，從而引出從低頻段改善準確性、中頻段改善穩定性和快速性、高頻段改善抗干擾性的方法。結合系統仿真及動畫視頻加深學生的印象。

四" 課程思政建設的創新點

將負反饋與自適應控制思想融入思政教學，這是本課程思政建設的亮點和創新點。自動控制的核心思想是負反饋，即按偏差對系統進行控制[8-10]。穩定的思想狀態、優良的學習成績是學校對學生思政教育所要達到的預期“控制效果”。對學生的思想狀態評價盡可能采用多種方式，以確保反饋的及時、準確，比如問卷調查、思政測評、訪談、郵件和微信群等形式，用盡可能多的手段追蹤了解學生的思想狀態和學習成果，以方便教師設計下一步的教學方案。

借鑒自適應控制系統的設計理論，構建專業課教學與課程思政聯合調控的教學模式，如圖1所示。主回路通過課后作業、隨堂測試、課堂問答等手段對學生的專業知識掌握情況進行檢測，當發現其與期望輸入即教學大綱規定內容有偏差時，須及時調節知識講授的進度與深度，實現良好的教學效果。在該環路的基礎上再引入自適應環節——思政素養的反饋，并據此設計思政知識調節器，思政教育不僅培養學生的思想道德素質，而且可以激發學生的主觀能動性，對專業知識學習起到良好的推動作用。

例如，頻域校正法中的三頻段理論知識點比較抽象和復雜，學生不易接受。在講解時引入思政元素，通過“思政知識調節器”對學生的思想狀態進行調整，告知學生在不同頻段系統有不同的要求、實現不同的目標，最終完成一個共同的任務，如圖2所示。引入中國最復雜的航天任務——嫦娥五號的實例，其探月過程實施繞、落、回三步走戰略，三個階段互為輔助、逐步遞進，完成各自任務，最后才能順利實現探月目標。引導學生建立規劃意識，根據不同階段規劃好目標，有了目標才有努力的方向，同時要做好充分準備。調動學生的思想積極性之后，再回到控制理論的頻域分析中，有利于更好地掌握相關知識。

本課程采用項目式、案例式等教學模式增加學生的互動，結合實驗、課程設計等形式在實踐中鞏固專業和思政教學效果。結合我校的科研特色，增設關聯虛擬仿真實驗“艦載機著艦縱向飛行控制律設計”。航母艦載機是國家戰略，專門人才培養是工業部門的剛性需求，艦載機工程中不斷涌現的先進事跡是思政教育的生動教材。通過該實驗強化學生對穩定性分析、控制律設計等課程核心知識點的理解和應用，也激勵學生勇往無前，開拓創新地解決復雜工程技術難題。

五" 課程考核評價機制和建設成效

自動控制原理課程以前采用了傳統的課程考核方式，包括平時成績和期末考試卷面成績，二者各占總評成績的20%和80%。傳統的平時成績主要由上課出勤率和作業完成情況來決定。這種考核方式的弊端是僅僅反映了學生對課程知識技術層面的掌握情況，缺乏思想層面的交流和記錄。在近期的思政教育實踐中，課程組將學生在德育方面的表現引入課程考核機制，加大對學生的思想認識和平時表現的關注。例如：平時作業及課內實驗是否獨立完成;課上表現是否積極認真，思想認識是否積極主動。教學過程中及時發現問題并進行思政教育，促使學生提高思想認識、端正學習態度。

2022—2023、2023—2024這兩學年的教學實踐表明，本課程思政教學改革初見成效，學生學習態度更加積極主動，成績有明顯提示。表1為2017—2018、2018—2019，以及2021—2022三個學年的平均成績。課程思政實施以來，本學年（2021—2022）的平時成績有明顯提升，期末和總評成績也有很大進步，相關教學方法受到了校內督導專家和學生們的好評，并向其他課程推薦。課程組也于2021年榮獲“中國自動化學會高等教育教學成果獎”一等獎。

六" 結束語

課程思政建設是個不斷推進的過程，如何做到既緊扣時代發展、又回應學生關切，既具備深厚學術積淀、又有效激發學生求職需求，這仍需要繼續研究和探索。同時，目前的考核方式中，專業知識的考試仍占絕大部分，思政方面的考核所占份額較小，如何進行合理調整和分布，需要不斷試驗和調整。同時，如何將課內教學成果推廣應用到課堂外、生活中，還需整個專業的共同努力。今后，本課程將依托南京航空航天大學自動控制原理國家一流課程和國家級精品課程平臺，持續推進思政建設，每學期結合學生和同行專家的反饋意見，對思政元素的融入點進行調整。結合新聞時事，不斷挖掘新的思政教育的典型案例，并與專業知識更好地切合。

參考文獻：

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[2] 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/conten t_5517606.htm.

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[10] 臧強，周穎，劉佳，等.“自動控制原理”課程思政混合式教學探索[J].電氣電子教學學報，2024，46（1）：107-110.

基金項目：教育部高等學校自動化類專業教學指導委員會第五批（2024年）教改研究面上項目“自動控制原理課程思政的研究及實踐”（2024078）;教育部產學合作協同育人項目“現代控制理論線上線下混合式教學改革研究”（202101124009）;江蘇省學位與研究生教育教學改革課題“以新質生產力為導向雙一流學科為依托的控制工程領域研究生產教融合培養模式創新研究”（JGKT24_B004）;南京航空航天大學研究生教育教學改革研究項目“航空航天電子信息領域專業學位工程博士培養模式探索”（2022YJXGG12）

第一作者簡介：唐超穎（1979-），女，漢族，江蘇南京人，博士，副教授，自動控制系副主任。研究方向為控制科學與工程。