



[摘 要]立德樹人是新時代教育的根本任務,如何將課程思政與專業知識有機融合,提升育人實效性和高階性,是當前課程教學中需面對的新課題。文章以機械類專業的控制工程基礎課程為例,通過對課程思政問題與難點、課程思政邏輯起點與目標取向的分析,探索從歷史和哲學視角將課程思政與專業知識進行有機融合的途徑;提出了引入學科發展史追根溯源讓學生認識課程探究的真正問題、通過學科發展脈絡培養學生解決問題的科學思維方法和信念、利用學科典型人物與事件增強學生情感體念和厚植學生家國情懷的方法;展示了從哲學視角將課程專業知識提升至認知方法論的途徑,引導學生從系統論的認識路徑出發,胸懷大局,運用系統反饋原理進行自我行為監控與調整,在知行合一中完善個人品格,從而提升課程思政育人的高階性。
[關鍵詞]課程思政;歷史觀;哲學觀;實效性;高階性;控制工程基礎
[中圖分類號]G641 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437(2025)02-0107-07
育人的根本在于立德,立德樹人是新時代教育的根本任務。課程教學是實現育人和育才的重要途徑,“立德”與“求知”相統一的課程發展觀要求課程立足自身特點,從重視符號認知、標準化和程序化的理智與技能訓練轉向促進學生心理機能的具身發展、行為實踐的成長體驗以及精神價值的持續提升[1]。
控制工程基礎課程是機械設計制造及其自動化專業的一門專業基礎課,多學科知識匯集,綜合性強,在課程體系中起著由理論到工程應用的橋梁作用。如何在課程知識中有機融合思政元素,從而實現價值引領、提升育人的實效性和高階性,使課堂教學成為引導學生學習知識、錘煉心志、涵養品性的過程,讓學生從知識積累走向思維認知和精神成長,是課程教學面臨的新課題。
一、課程思政問題與難點
自2020年教育部發布《高等學校課程思政建設指導綱要》以來,大多數教師對課程思政的認知有了很大提升,在育人目標、思政元素挖掘、教育教學設計等方面開展了大量工作。但目前課程思政育人仍存在諸多問題,其實效性和高階性有待提升。
(一)專業知識傳授與課程思政關系認識不深,“育人”與“育才”雙向促進效果欠佳
專業基礎課通常內容緊湊、學時有限,若教師對專業知識與課程思政關系認識不深,容易使課程教學中思政內容與專業知識重心出現偏移。有的教師認為思政元素侵占了課程教學時間,在教學中偏向專業知識的科學原理,對專業知識的價值和意義很少提及。有的教師重視對學生的思政教育,但為緩解學時矛盾沖突,選擇減少或淡化專業知識講授,使得課程教學偏離了專業知識的科學原理本身。這些做法都會導致課程教學過程中知識傳授、能力培養和價值塑造三者不能融為一體,“育人”與“育才”雙向促進成效不足。
(二)思政內容與教學方法模式化,課程思政實效性有待提升
隨著課程思政教育理念的普及,“大國工匠”“愛國敬業”“家國情懷”“職業素養”“科研精神”等內容成為課程思政常見的主題。但由于缺少成熟的、可借鑒的經驗,教師在教學中引入的思政元素往往呈碎片式。部分教師思政元素引入生硬,思政內容相對簡單,沒有課程思政的整體設計,蜻蜓點水地將課程思政作為流程式教學環節。千篇一律的思政內容和過于模式化的教學方法,往往難以激發學生內心深處的情感共鳴,使課程思政效果欠佳。
(三)課程思政元素的挖掘缺乏理論指導,高階性不足,拓展和延伸有限
目前,課程教學中的思政元素主要基于教師個人樸素的育人理念和經驗,通過知識點簡單聯想插入課程教學。受專業學科特點和教師自身思想政治理論水平的影響,思政案例與課程結合不密切、思政元素融入教學過程牽強、難以實現拓展和延伸等成為常見問題。其根源在于思政元素缺乏系統性和結構性設計,思政元素的挖掘缺乏理論導向和方法論。
二、課程思政的邏輯起點與目標取向
(一)邏輯起點與思政本質
當前,我國發展處于新的歷史方位,各種思想與文化意識形態斗爭日趨激烈。許多處于大數據時代的青年學生,從出生到成長深受互聯網高速發展的影響,面對前所未有的多元文化選擇,在各種價值觀念與思想意識面前,極易出現價值迷失與錯亂。因此,教師在專業課教學中不能僅僅局限于講解專業知識的科學原理,需主動把思想政治教育融入課堂教學中,引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。課程思政旨在把思想政治教育融入課程各教學環節,潛移默化實現立德樹人的目標,是高等教育價值觀的理性回歸,是學校“知識性”與“教育性”一體化的體現,是課程建設的邏輯起點。
思政課的本質是講道理,講道理的目的是實現價值引領。如何以理性的科學思維方法,幫助學生在學習專業理論知識的同時形成正確的世界觀、人生觀和價值觀,是課程思政要解決的重點和難點問題。課程思政不是簡單的“課程”與“思政”的機械嫁接,思政元素只有自然地融入課程知識才能撥動學生心弦,使學生理解知識并產生情感共鳴。為此,教師需要基于課程自身的知識邏輯,從世界觀和方法論的視角,深入挖掘課程的思政元素,并針對課程特點將思政元素融入其中,促使學生認識其所學專業的社會價值,理解國家戰略發展的需求,厚植家國情懷,培育愛國主義精神。
(二)課程性質與目標取向
控制工程基礎課程是機械類專業的專業基礎課程,培養學生利用控制理論知識解決機械工程實際問題的能力。該課程以理論為基礎,需要學生具備較扎實的數學、力學、電學與機械工程基礎知識,學習內容具有一定的挑戰度?!盀槭裁匆獙W控制工程基礎課程,學了又有什么用處?”這是許多應用型工科院校機械類專業學生在學習該課程時最大的困惑。為回答好這一問題,傳統的課程教學改革往往注重從技術手段出發,致力于使課程的理論性、實踐性和應用性的有機結合達到最優[2]。
德國社會學家馬克斯·韋伯在分析人類社會行為時提出了工具理性和價值理性的概念。工具理性注重客觀事實,價值理性則體現對行為的價值和意義的追問[3]。控制工程基礎課程若只單方面注重對基本知識、技能的培養,只能培養出“工具人”。堅定的理想信念、系統的思維方法、嚴謹的科學精神等體現價值理性的教學內容,是幫助學生自我成長、理解外物背后的原理、發展和提升自身價值、實現可持續發展的動力和源泉。因此,新的課程觀必須注重價值理性為學習行為確立終極意義與目標的作用,通過學科知識和思想的力量引導學生在更大范圍內分析和思考,以適應現代社會需求和未來的職業發展。
三、融入學科發展史,提升知識傳授和價值引領的實效性
歷史觀是世界觀的重要組成部分。課程教學要體現國家民族意志、反映時代發展特征,培養具有科學思維和人文情懷的傳承者、傳播者和發揚者,滿足新時代對理工科人才培養的需求。將學科發展史中的事件、人物、思想及國家社會的發展等內容融入專業課程教學,可以有效地促進學生深度理解課程的基本概念、方法及本質,將課程理論知識與時代背景關聯起來,培養科學精神、理性思維、道德修養、家國情懷和愛國主義精神,有效提升知識傳授和價值引領的實效性[4]。
(一)引入學科發展史,追根溯源,讓學生認識課程探究的真正問題
目前,許多課程教材側重介紹課程的研究內容、研究方法以及研究對象的一些基本屬性,很少涉及學科發展歷史。因此,教師在備課時需格外關注學科知識的產生、發展和變遷過程,將課程基本理論與時代背景相關聯,充分收集學科發展史資料,了解學科知識在實際工程技術領域中的應用;在講授專業知識時,將學科發展史實時地融入課程專業知識教學中,通過學科發展史追根溯源,讓學生了解課程思考與探究的真正問題是什么。
控制工程基礎課程主要講述經典控制理論,該理論的形成和發展經歷了許多階段。表1總結了經典控制理論發展的主要歷程。從公元前300年古希臘的水鐘,到中國古代的刻漏計時器、水運渾天儀、指南車、都江堰水利工程等,人類一直在運用自己的勞動和智慧,不斷地改變自己的生存環境。沒人確切知道第一個控制系統是什么時候發明的,但人們普遍認為,最早的工業過程控制器是瓦特應用于蒸汽機上的飛球式調速器[5]。飛球式調速器在應用之初,只能在小負載范圍內實現精確控制。為減少負載影響、提高控制精度,圍繞改進調速器的工作大量展開。其中,Fleeming Jenkin(弗萊明·詹金)設計了系統平衡點不再受負載外擾R的影響的調速器,但卻遇到了穩定性問題。面對調速器出現來回擺動的不穩定現象,人們開始努力分析調速器動態特性,尋找穩定的條件。對控制系統中不穩定現象的關注,是控制論研究的開端。
教師在優化課程教學內容時,將控制論的學科發展史融入專業知識中,把講“控制理論是什么”與講“為什么會出現這些理論”相融合,不僅講“工程控制論從哪里來”,而且講“工程控制論到哪里去”,能讓學生有水到渠成、大徹大悟的課堂感受,使課程不再只是一條條數學定義、公式和一堆分析求解。通過時代背景需求和控制論的發展講授課程專業知識,就能讓學生知道這些理論知識是為了解決什么問題而提出和構建的,解決了哪些問題,不足又在哪里。歷史人文的自然融入,不僅能讓枯燥的專業知識變得生動起來,讓學生對控制論及其工程應用有更加全面的認識,自覺將課堂學習與實際相聯系,而且能促進學生理解科技進步與時代發展需求和人的主觀能動性之間的關系,掌握科學思維方法、提升思想境界。
(二)明晰學科理論動態發展歷程,脈絡貫通,培養學生科學思維方法和信念
科學技術發展在使生產生活方式發生巨變的同時,也深刻影響著人們認識和改造自然的方法手段,而科學技術的發展歷程往往也很有啟發意義??茖W不僅僅是一系列知識,也是人們了解世界的方式[6]。將學科理論的動態發展歷程融入課程教學,讓學生從歷史脈絡中理解課程理論問題的本質和探索問題的模式,可以幫助學生建立以科學方法理解世界的認識論,促進其將學科研究中的歸納、演繹、邏輯推理等方法用于個人事務的判斷和決策,以理性的態度和行為參與社會生活,維護環境,保持健康,提高生活質量。
1948年,維納的《控制論》出版,這成為控制論誕生的一個標志。在《我和控制論的關系——它的起源和前景》一文中,維納對自己和控制論及其工作方向之種種淵源的關系進行了說明[7]。維納從1919年在數學家職業中接觸控制論思想,到開展關于隨機函數的工作,從在第二次世界大戰中解決雷達和通信理論的需求問題,到解決防空武器的機械控制問題,從設計防空火力控制所用的計算機,到研究機器和生命機體兩者之間的通信和控制問題,研究歷程中交織的思想促使他對有關反饋、信息、控制、輸入、輸出、自我平衡、預測和濾波等問題進行整合、分析與綜合,提出了更有規律性、更為本質性的理論——控制論。梳理控制論發展史蘊含的解決問題的多樣化方法,引導學生從不同角度認識問題,基于科學認知通過邏輯推理形成自己的見解,不僅能促進學生對課程知識的深度理解,更能培養學生的科學思想,使學生逐步形成科學思維方法和信念。
在控制工程中,數學模型的建立十分重要。為了設計好一個性能優良的控制系統,必須用數學模型表達系統動態特性及各變量之間的關系,獲得系統運動規律。在實際建模中可以發現,許多工程控制系統的數學模型具有相同的運動規律。如圖1所示的機械結構與電氣系統,具有相似的二階系統動態特性表達式。這種模型的相似性表明,一些系統雖然表現形式不同,但其就本質而言是相同的。由此可以引導學生,世間萬物各不相同,人們所能看到的景象也不同,但不要被表象蒙蔽了雙眼,應尋求現象背后的本質。
現在,科學實踐廣泛使用數學模型。控制工程基礎課程中,通過數學模型的教學,可以讓學生理解模型在科學研究中具有的功能(比如分析、預測和調整),理解如何通過對控制問題的關注,依據已有的理論和分析方法來獲得“穩”“準”“快”的控制系統,理解建立模型的過程、視角和方法,懂得模型對控制系統性能分析的獨立性和局限性。在課程教學中,通過呈現學科知識的獲取過程、推理和論證等方式,使學生在獲得學科知識和技能的同時,潛移默化地接受科學的認識論,促使學生理解科學過程和實踐,能夠對問題進行科學的衡量和評價,形成科學的思維習慣和判斷方式。
(三)提煉學科發展中的人物與事件,增強學生情感體念,厚植學生家國情懷
專業基礎課通常融合了多門基礎學科知識,涵蓋古今的科學事件和人物。教師可深入挖掘這些事件和人物蘊含的智慧、情感、思想和人格價值,以不同方式將其融入專業知識講授中,使學生在學習專業知識的同時,走近一個個人生楷模,將課程知識轉換為可感可知的“生活存在”,獲得知識的表層成分和深層成分的通感,通過具象化的生活形態多維化地理解專業理論知識、生活哲理和做人道理,嚴謹治學、求實創新,厚植家國情懷。
控制工程基礎中的經典控制論,從起源到形成,包含著一系列的科學事件與人物,如瓦特與離心調速器、麥克斯韋與《論調速器》、Routh-Hurwitz(勞斯-霍爾維茨)判據、Black與負反饋放大器、Nyquist和Bode的穩定性判據、Ziegler與Nichols參數調整、Harold Hazen(哈羅德·哈森)等人與模擬計算機控制系統時域仿真、維納與《控制論》、錢學森與《工程控制論》等等。在課程教學中適時引入這些科學事件和人物,挖掘人物思想的演進過程及人物的曲折經歷,結合具體的歷史背景,通過課堂多感官參與和深層次情感體驗,讓學生對所學內容印象深刻。例如Black發明負反饋放大器的故事:1927年8月2日,Black在上班途中,在哈德遜河的渡船上靈光一閃,想出了在控制發展歷史上具有重要意義的負反饋放大器。由于手頭沒有合適的紙張,他將這個靈感記在了一份紐約時報上,現這份報紙已成為一件珍貴的文物珍藏在ATamp;T(美國電話電報公司)的檔案館中。其實,為了這個靈光一閃,Black持續不斷地努力了6年。從1921年于伍斯特理工學院畢業到1927年在貝爾實驗室工作,Black無時無刻不在琢磨怎么實現一個具有線性功能的放大器。正是有了這種執著的科學精神和不畏困難的研究,才有了他上班途中的靈光一閃。
錢學森與《工程控制論》是經典的課程思政元素。1954年,錢學森以火箭的控制與制導等相關實際問題為應用背景,撰寫并出版了具有更多數學描述的《工程控制論》。該書是錢學森在美國因政治迫害而被強迫滯留美國并失去部分自由的情況下完成的。錢學森的《工程控制論》給出了解決老問題的新方法,使我們以更廣闊的眼界和更系統的方式觀察問題。他不僅強調數學對于工程科學研究的重要性,還強調運用恰當的數學工具研究解決實際工程問題。1955年,錢學森回國后帶領中國航天事業發展,致力于為我國的國防尖端技術服務并在中國推廣普及現代控制理論。錢學森精神是一種跨越時代的精神財富,它鼓勵我們在面對科學研究和國家發展時,要保持開拓創新、追求真理、愛國奉獻和嚴謹求實的態度。面對核心科技“卡脖子”的挑戰,應鼓勵學生從專業學習著手,增強踐行強國使命的目標感,找到創新、求實精神的用武之地。
四、引入哲學觀,提升課程思政育人的高階性
哲學為人提供思想上的指導和行動上的方向。運用哲學方法,通過擺事實、講道理、闡釋事物本質規律來改造人的主觀世界,是教師提升課程思政能力的重要途徑[8]。專業基礎課程涉及的科學問題通常都蘊含著深厚的哲學意蘊,學科中新思想、新觀點、新學說的產生都是原創者應用某種認識論與方法論思考得到的結果。因此,教師在課程教學中不僅要幫助學生掌握基礎知識,更要利用課程思政引導學生理解知識背后的思想,看清現象背后的規律,掌握認識世界、改造世界的方法,以提升學生的思維能力和行動能力。
(一)引導學生從系統論的認識路徑出發,胸懷大局,協同發展與維護穩定
社會實踐越來越大型化、復雜化,許多現代工程技術問題都以系統的面貌出現,要求從整體上加以優化解決。社會需求要求我們從系統論的認識路徑出發,將所要研究的對象作為一個整體來對待,從整體與組成要素、要素與要素、系統與環境之間的相互作用、相互聯系的諸多關系中綜合地考察對象。專業基礎課程內容既涉及基礎科學,又包含應用技術,也探討工程和社會等的關系,其構成要素常常以一定的組織方式相互關聯成為一個整體。課程思政應從整體出發,用系統論方法著眼于整體與部分的相互關系,啟發學生看清課程專業知識背后的結構和邏輯,引導學生胸懷大局,從大處著眼,從高處看問題。
控制工程基礎課程的育人途徑設計按如圖2所示的層級結構進行?;谙到y性思維,將課內知識體系、專業課程體系、企業行業需求與國家戰略形成層級結構。課程教學中,教師首先通過構建系統案例,將控制工程的基本概念、數學變換方法、系統模型、根軌跡、時域和頻域分析、系統設計與校正等各章節內容聯結為一個整體[2],啟發學生更好地理解課程邏輯結構。在此基礎上,教師通過前后課程間的相互關聯,幫助學生厘清本課程在專業課程體系中的地位。根據此系統性思維的邏輯,將課程涉及的工程技術歷史演變與發展趨勢、機械行業與國家發展的內在關系順勢融入課程內容,幫助學生逐步樹立大局觀,引導學生正確認識世界百年未有之大變局,胸懷祖國事業發展全局,努力把自己培養成為中國特色社會主義事業的建設者和接班人。
從系統的結構和功能角度研究客觀世界,是系統哲學基本原理在課程專業知識中的直觀表現??刂乒こ袒A課程內容主要是由被控對象、執行環節、反饋環節、檢測環節、比較環節等構成的機電閉環控制系統,各環節相互關聯,形成具有“穩”“準”“快”性能的結構。系統整體功能依賴于各組成要素功能的發揮,系統組織、要素間的相互關系及參數匹配直接影響著系統功能的實現。穩定是系統正常工作的前提條件,各組成元件不匹配將引發系統振蕩,準確性和快速性指標將不能實現。系統設計時需考慮各組成環節的作用及其參數的協調。教師在課程教學中可依技術邏輯啟發學生理解系統“穩”“準”“快”性能的辯證之道,引導學生樹立大局意識,理解如何通過協同合作保證組織高效運轉,從而自覺維護集體、國家和社會穩定,實現個體利益和整體利益的統一。
(二)引導學生運用科學哲學方法調整自我行為,身體力行,知行合一完善個人品格
事物的發展是由各種因素相互作用所形成的,確定性和不確定性相統一。要在不確定性和確定性之間建立一個有效的平衡,就需要充分運用科學的模型和方法預測和應對事物的變化,不斷調整和完善以更好地推動事物的發展和進步。人的一生是一個不可逆的過程,要提高人的社會價值,使人生更有意義,就必須善于認識自己、控制自己,使個人的發展與社會的進步協調一致。為此,個人需要具有獨立獲取新信息、更新知識結構、靈活應變調整自己行為的能力[9]。自我意識、自我監控和調節與約束能力是新時期人才的必備素質。
信息與控制是控制工程基礎課程中的重要關系,反映著“知”和“行”的統一。獲取信息為“知”,實現控制即“行”。在人與外部世界構成的系統中,人只有對外部世界有所認知,才可以能動地改造它。同時,人只有參與對外部世界的改造,才能夠獲得對它的真知。因此,“躺平”不是解決問題的辦法,只有通過不斷嘗試和實踐才能找到自己的價值點。反饋與調節是控制工程中重要的理論,機電系統通過反饋、調節和校正等環節來提高性能指標,使系統最終達到期望的狀態。將負反饋控制原理與校正的思想融入課程思政,可以引導學生樹立自我意識,設定目標、計劃和行動,通過控制自己的意識而相應地調節自己的思想和行為,從而達到人生的目標。
PID控制是經典控制理論中應用最為廣泛的一種控制方法,控制系統結構如圖3(a)所示。它通過將被控參數的測量值與給定值進行比較?得出偏差[e(t)]后,?對偏差進行比例(P)、?積分(I)和微分(D)的綜合運算,?以盡可能地減小偏差值,?從而使參數保持在給定值附近或按預定規律變化,?完成對被控對象的調節。
PID調節器與其說是一種控制算法,不如說是一種控制思想。從哲學的角度看,比例控制著眼于“今天”,有錯就改;積分控制在于分析“歷史”,累計錯誤;微分控制在于預測“未來”,提前調節,防患于未然。這種綜合利用過去、現在、未來信息,通過反饋主動調節自身行為的方法,無疑是課程思政中具有豐富內涵的元素。人的學習實際上是個接收、傳遞知識信息的自控系統運動。課程教學活動中,教師以PID思想為鑒,通過如圖3(b)所示的課程教育閉環,有意識地“調節”學生的知識、能力和素養,則可以高效地進行高素質專門人才的培養。學生以PID思想為鑒,對自我進行審視,增強自我監控與自我調節能力,不僅可以大大提升學習效果、完善個人品格,更能夠促進自我發展和自我實現。
五、結語
專業課程教學在加強學生對課程具體問題和科學概念的理解的同時,要結合國情,體現國家民族意志、反映時代發展特征。歷史觀是一種價值導向,從歷史視角融入課程思政可以有效地促進學生深度理解科學概念、方法及本質,關注科學知識與時代背景的關聯,增強“探索、創新”精神,樹立“報國、安民”志向。哲學是世界觀,又是認識論,從哲學視角引入課程思政,將課程教學內容從專業知識延伸至認識方法論,對培養學生的世界觀、人生觀和價值觀具有重要意義。為提升課程思政的實效性和高階性,教師需要運用科學的思想方法,從歷史和哲學視角融入課程思政,從科學與人文、認知發展的角度培養具有科學哲學思維和人文情懷的高素質專門人才,使之成為中國特色社會主義事業的接班人。
[ 參 考 文 獻 ]
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[責任編輯:周侯辰]