融入思政元素的“自动控制原理”课程建设实践
时间：2023-04-10 19:15:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
贾朱植，祝洪宇，孙文鹏
（1.辽宁科技大学应用技术学院，辽宁 鞍山 114000；
2.辽宁科技大学电子与信息工程学院，辽宁 鞍山 114000）
“自动控制原理”是电气工程及其自动化、自动化等电气类专业的一门重要的专业基础课，学生通过对控制理论的学习掌握控制系统的建模方法，对控制系统能够进行时域分析、根轨迹分析、频域分析，并对系统进行综合与校正。它是一门理论与实践并重，而且工程性、综合性、方法性、理论性很强的课程[1-2]。通过该课程的学习，要使学生掌握经典控制理论的基本概念、基本原理与基本分析方法，培养学生设计和分析自动控制系统的能力。
电气工程及其自动化专业旨在培养高技能型工程实践人才，但如何兼顾培养学生的思想道德修养，经常被忽视。因此，以辽宁科技大学课程思政示范课项目建设为契机，以“立德树人”为指导思想[2]，对“自动控制原理”进行了思政元素的融入建设，积极挖掘专业课程里的“思政”资源，不仅培养学生的专业技能，同时培养学生具备正确的思想意识。
本课程思政建设的目标是使学生具有专业知识的同时具备正确的思想意识，分为专业教育和思政教育两个方面：
1.1 专业教育方面
本课程的专业教育目标为：让学生在全面掌握和理解自动控制系统基本概念的基础上，掌握控制系统的数学模型和三大分析方法，具有一定的自动控制系统分析能力。
1.2 思政教育方面
（1）以实现中华民族伟大复兴的中国梦引领学生，培养学生的爱国情怀、民族自豪感和民族自信心。
（2）培养学生的责任与担当。借助榜样的力量，激发学生的社会责任感，培养爱岗敬业的职业操守。
（3）培养学生树立正确的世界观、人生观和价值观，实事求是，诚信友善。
（4）培养学生具有开阔的思维，宽广的心胸，善于团队合作，善于多种角度看问题，多条途径解决问题。
2.1 提高任课教师的思政素质
习近平总书记指出，“办好思想政治理论课关键在教师”[2]。教师是教学过程的主导者，同时也是学生的榜样，要进行课程思政建设，必须要提高教师的思政素质[2-3]。
任课教师首先要做到立场坚定，不忘初心，遵纪守法，严于律己，遵守教学秩序，以立德树人为己任，不仅要成为学生专业技能方面的领路人，更要做思想意识方面的引领者。任课教师应热爱教师岗位，为人表率，用自己的言行影响学生。
任课教师要积极参加思政学习，向专职的思政教师学习思政教学经验，以提高自己的思政教学能力及思政素养。
2.2 修订融入思政教育的课程教学大纲
课程教学大纲是教学工作的指导文件，因此将思政元素融入“自动控制原理”的教学过程中，要首先修订、完善融入思政元素的课程大纲[3]，在课程大纲的指导及规范下再进行课程建设。
课程教学大纲的修订要从专业人才培养目标出发，结合本课程的教学内容，深入挖掘思政元素，并注意思政元素与专业教学内容的和谐统一，有机融合。
2.3 融入思政元素的教学模式
2.3.1 多种教学方法相结合
教学过程中，采用讲授、引导、讨论、演示等多种教学方法和手段相结合的模式，通过教师引导、自主学习、发现问题、积极讨论、得出结论等学习过程，使学生积极主动地参与到课堂学习和讨论中来。
2.3.2 充分利用现代化教学平台和网络资源
本课程在超星网络教学平台不仅为学生提供电子参考书、小视频、课件、教学直播回放、测验、习题等课内学习资源，供学生课前预习、课后复习；
同时筛选与课程相关的、有意义的时事政治、科技新闻等课外学习资源，以开拓学生的视野，并达到思政教育的目的。学生有问题可以随时通过超星平台或微信等通信工具与教师进行沟通和讨论，教师发现问题也可以及时对学生进行引导。
多种教学方法和现代化教学工具的使用对学生产生更多积极、正面的影响，显著提高了学生的学习热情，有利于学生身心健康发展。
3.1 课程内容的优化及思政元素的融入
精选课程内容，合理优化课程结构。课程以连续线性定常系统的数学模型、时域法和频域法等内容为主，适当讲授根轨迹法和控制系统的校正两部分。根据课程内容，将思政建设有机融入其中。
第一章自动控制系统的概述，主要讲授自动控制系统的基本概念、控制理论的发展、控制理论的应用。在讲授控制理论的发展时，引导学生以钱学森等爱国科学家为榜样，学习他们的奉献精神和严谨的治学精神[4]。在讲授控制理论的应用时，与实现中华民族伟大复兴的中国梦相结合，融入神舟、嫦娥等我国近年重大科技进步，以中国梦引领学生，培养学生的爱国情怀，树立为中华之崛起而读书的理想信念。再结合本校校训“博学明德，经世致用”，引导学生学以致用，激发学生的社会责任感，培养学生具有工匠精神、敬业精神。
第二章自动控制系统的数学模型，主要讲授建立系统的微分方程，求取系统的传递函数，动态结构图的化简及等效变换。在讲授三种数学模型时，指出同一系统可以由不同形式的数学模型描述，同一系统如果输入/输出变量不同，可能具有不同的数学模型，不同的系统也可以抽象成同一个数学表达式，由此，可以引导学生学会透过现象看清事物的本质[4-5]。自动控制的基本原理就是“反馈”，根据给定与反馈信号相比较得到的偏差大小，对系统进行控制，以得到理想的输出。“反馈”原理同样可以用于检测现阶段自己与理想之间的差距，来决定自己下一步的学习、工作计划，以减小差距，实现更好的自己。
第三章线性系统的时域分析法，主要讲授一阶、二阶系统的动态、静态性能指标，从而分析系统的动/静态特性，以改善系统的性能。对控制系统的要求是“稳”“快”“准”，稳定是控制系统的基础，对控制系统非常重要，但若只强调稳定性而忽视了“快”和“准”两方面的要求，控制系统也是无法快速准确完成任务的，这三方面性能是互相矛盾、互相制约的，由此，引导学生认识事物时，不能单独强调某一方面的重要[6-7]，在集体生活中也不能过于计较个人得失，要有宽广的胸襟，要识大体、顾大局，发扬团队合作精神，最终达到共赢。
第四章根轨迹法，主要讲授系统根轨迹的绘制，以及通过根轨迹法分析系统的稳定性和动/静态性能。通过根轨迹的绘制，引导学生要善于归纳总结事物的发展规律。根据根轨迹分析系统的性能，主要抓住根轨迹与虚轴是否有交点，有没有右半平面的根轨迹，在实轴有没有分离点和会合点等关键点，由此引导学生做事情要善于抓住主要矛盾，抓住关键问题，才能更好地解决问题。
第五章频率法，主要讲授系统的频率特性、伯德图和奈氏图的绘制、奈氏稳定判据和稳定裕量。频率法是一种工程分析方法，通过系统的频率特性分析系统性能。时域法、根轨迹法、频域法都是分析系统的方法，奈氏稳定判据、劳斯稳定判据等多种方法都可用于判定系统的稳定性，揭示了解决问题的途径和方法的多样性[8]，要有开阔的思维，寻求解决问题的多种途径，并且要善于在众多方法中选择更适宜的方法。
第六章系统的校正，主要讲授串联校正和并联校正，利用频率分析法对系统进行改进，校正可以使系统达到令人满意的性能指标，这个道理同样适合我们的人生，人的一生要不断地自我反省、自我校正，这样我们才能进步，以做到更好的自己。
3.2 融入课程思政的教学案例
“自动控制系统概述”是“自动控制原理”的第一课，影响学生对这门课程的认识，以及对这门课的学习态度和学习兴趣，因此，在教学过程中第一课是至关重要的。因此，以“自动控制系统概述”一节的教学设计为例来说明思政元素是如何与专业课的知识点相融合的。
3.2.1 教学目标
（1）知识目标。掌握自动控制系统的基本结构和特点，掌握闭环控制系统的基本构成，掌握反馈控制系统的基本要求及性能指标。了解自动控制理论的发展历史。
（2）课程思政目标。①学习科学家的严谨治学的精神及其家国情怀。由我国近年来的重大科学进展，引导学生弘扬爱国主义精神，树立民族自信心。②将闭环控制的思想应用到学习、工作和生活中，自我调整，优化改进。③使学生懂得，在集体中，团队合作的重要性，培养学生爱岗敬业的职业操守。④培养学生解决问题要抓住主要矛盾，要懂得股权大局，合作共赢。
3.2.2 教学内容
本章概括介绍自动控制系统的基本概念、自动控制理论的发展史以及控制系统的性能指标。
（1）开环控制系统与闭环控制系统。由中国载人航天以及嫦娥五号等国家重大科技进步的案例，引出控制的重要意义。通过举例，引出开环控制和闭环控制的概念，引导学生找出开环控制系统与闭环控制系统的差异及各自的特点。
在此，可以指出自动控制系统不仅是指工业上的自动控制系统，比如企业、社会也是一个自动控制系统，同样可以利用反馈的思想进行调节。也可以引导学生将闭环控制的思想应用到学习、工作和生活中，自我调整，优化改进。
（2）闭环控制系统的组成、基本环节以及控制系统的类型。分析闭环控制系统的工作过程，得到闭环控制系统的基本构成，如：给定环节；
比较环节；
校正环节；
放大环节；
执行机构；
被控对象；
检测装置。
通过各个环节在控制系统中的作用，使学生了解自动控制系统的每一部分都各司其职才组成了一个完整的系统，能够完成一定的功能，由此可得团队合作的重要性，因此，在工作和生活中，要具有爱岗、敬业、诚信、友善的优良品质。
（3）自动控制理论的发展史。通过讲解自动控制理论的发展史，穿插爱国科学家的故事以及国家重点项目的案例，使学生学习科学家的严谨治学的精神及其家国情怀，树立“国家兴亡、匹夫有责”的社会责任意识相结合。由我国近年来的重大科学进展，引导学生弘扬爱国主义精神，树立民族自信心。
（4）自动控制系统的性能指标。引导学生了解控制系统在稳定性、快速性和准确性三方面的性能指标，使学生理解三方面指标互相制约、互相矛盾，应学会在保证系统稳定的前提下，优先满足首要指标，抓主要矛盾；
在保证稳定的情况下兼顾动态性能和稳态性能的要求，不可只顾一种性能要求而忽略另一种性能诉求，而要顾全大局，合作共赢。
原有的“自动控制原理”课程的考核包括期末考试（70%）和平时成绩（30%），平时成绩包括课堂出席情况（10%）、课堂提问情况（10%）、作业完成情况（10%）的考核等。新的课程考核评价方法将学生的思想道德修养纳入考核体系，更加注重学习态度和学习过程，即：出席情况不仅考核出席率，也要关注迟到早退现象；
将课堂提问情况改为课堂表现，不仅关注问题回答情况，更要关注课堂学习过程的积极参与情况，学习过程中的注意力集中情况，平时测验的诚信情况等；
作业完成情况不仅考核作业是否完成，更要关注能否独立完成、完成的质量以及书写的工整程度。
通过融入思政元素的“自动控制原理”课程建设，以“立德树人”为指导思想，修订了融入思政元素的课程教学大纲，优化了课程内容，结合专业课程的知识点，积极发掘了其中蕴含的思政元素，同时采用多种教学方法有机结合，线上线下互相配合，提高了学生的学习热情，不仅夯实了学生的专业基础，同时培养了学生的爱国情怀和社会责任感，帮助学生做更好的自己，也使学生认识到了很多道理就在你我身边。在融入思政教育的课程建设过程中，教师的思政修养也得到了显著提高。通过三年的改革和建设，“自动控制原理”被评为校一流本科课程和校课程思政示范课程。
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