淺談《自控控制理論》課程思政建設(shè)

吳玉平

摘要：近年來，各大高校都在積極探索課程思政的建設(shè)之路。高校的人才培養(yǎng)需要將專業(yè)課的學(xué)習(xí)與思想政治教育結(jié)合起來，并通過課程思政來強(qiáng)化思想政治教育的效果。對開設(shè)《自動控制理論》課程的專業(yè)而言，充分挖掘該門課程中的課程思政元素，利用控制理論課堂教學(xué)這個渠道對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：自動控制理論;課程思政;價值引領(lǐng)

中圖分類號：G642.3 ????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

在高校，學(xué)生的思想政治教育工作不僅是思想政治課老師和輔導(dǎo)員的任務(wù)，更是各任課教師的任務(wù)之一。高校的各門課程都應(yīng)適時融入課程思政元素，為實現(xiàn)三全育人盡自己一份力。本文以《自控控制理論課程》為例，從該門課程的課程體系、控制理論的發(fā)展、數(shù)學(xué)模型建立、負(fù)反饋原理、控制系統(tǒng)的三大性能指標(biāo)等角度，挖掘其中蘊(yùn)含的課程思政和德育元素，在講到對應(yīng)知識點(diǎn)的同時，適時融入這些元素，在強(qiáng)化學(xué)生對相應(yīng)知識點(diǎn)的理解的同時對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)。

1《自動控制理論》課程簡介

《自動控制理論》是自動化類、電氣類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息工程等專業(yè)的一門必修課程。該門課程的主要內(nèi)容涉及到自動控的一般概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立 、用三大方法（時域法、復(fù)域法、頻域法）對系統(tǒng)進(jìn)行分析及校正。從整門課程來看，課程有三大目標(biāo)：一是知識目標(biāo)，要求學(xué)生掌握自控系統(tǒng)的一般概念，能夠用三大方法分析線性系統(tǒng);二是能力目標(biāo)，要求學(xué)生能夠應(yīng)用相關(guān)理論知識分析、設(shè)計控制系統(tǒng);三是情感目標(biāo)，即對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)：通過挖掘課程中的思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和哲學(xué)觀。

2《自動控制理論》課程思政融入點(diǎn)

（1）課程體系結(jié)構(gòu)中“分析系統(tǒng)與設(shè)計系統(tǒng)”映射出哲學(xué)思想：“認(rèn)識世界和改造世界”辯證統(tǒng)的一關(guān)系。整門課程的第三、四、五部分是在用三大方法分析系統(tǒng)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)之上，再校正和設(shè)計系統(tǒng)。分析系統(tǒng)就是認(rèn)識系統(tǒng)的過程，校正系統(tǒng)就是改造系統(tǒng)的過程，這映射出哲學(xué)思想里邊“認(rèn)識世界和改造世界”辯證統(tǒng)一關(guān)系：要有效地改造世界，必先正確地認(rèn)識世界;同理，要想在工程實際應(yīng)用當(dāng)中設(shè)計出穩(wěn)定性好、穩(wěn)態(tài)誤差較低、動態(tài)性能指標(biāo)較好的控制系統(tǒng)，必先全面地分析系統(tǒng)。

（2）自動控制理論與“工程控制論之父”錢學(xué)森的愛國情懷。錢學(xué)森的巨著《工程控制論》對經(jīng)典控制理論進(jìn)行了全面地總結(jié)，是自動控制理論的思想基礎(chǔ)和方法基礎(chǔ)，因而錢學(xué)森也被尊稱為“工程控制論之父”。他從1935年到1955年在美國留學(xué)、任教、從事科研工作20余年，1949年錢學(xué)森在美國得知新中國成立的消息時，希望回國。錢學(xué)森回國的愿望盡管受到重重阻撓，但最終通過中國政府的不懈努力和幫助，美國同意錢學(xué)森回國。在錢學(xué)森的故事中，值得大家思考的是：新中國成立之時，面對當(dāng)時一窮二白的新中國，錢學(xué)森毅然選擇回國，為國家效力。錢學(xué)森的愛國情懷值得每一位同學(xué)學(xué)習(xí)，是控制理論課程中具有代表性的課程思政元素。

（3）通過結(jié)構(gòu)圖的等效變換以及通過梅遜增益公式對信號流圖化簡求傳遞函數(shù)既映射出社會主義核心價值觀自由、平等、法制。結(jié)構(gòu)圖和信號流圖是自動控制理論中兩種重要的圖形化數(shù)學(xué)模型，通常借助于等效變換法則對結(jié)構(gòu)圖化簡求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，也采用將結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化為信號流圖再借助于梅遜增益公式的方法求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。對于同一個系統(tǒng)，無論是用構(gòu)圖還是信號流圖，從求得的傳遞函數(shù)結(jié)果來看，兩種方法是等效的、一致的，這個過程映射出社會主義核心價值觀：自由和平等。同時，等效變換法則是有一定條件的，這就好比“自由”是建立在以“法制”為前提的基礎(chǔ)之上的。

（4）負(fù)反饋原理啟示同學(xué)們在學(xué)習(xí)及工作過程中養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和工作方法。在控制理論中，負(fù)反饋是將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較，利用所得的偏差信號進(jìn)行控制，最終目的是減小偏差、消除偏差。在日常的學(xué)習(xí)或工作中，“負(fù)反饋”思想顯得尤為重要，例如在“教”與“學(xué)”的這個過程中，難免有同學(xué)因外界因素受到干擾影響聽課而沒理解某個知識點(diǎn)，此時老師“輸入”的知識點(diǎn)與期望的“輸出”形成偏差，為了減小甚至消除這種偏差，學(xué)生應(yīng)采用科學(xué)的方法“負(fù)反饋”通過詢問同學(xué)或老師等方式，及時解決該問題。

（5）設(shè)計系統(tǒng)時要綜合考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能映射出學(xué)習(xí)、工作中正確處理個人利益與集體利益的關(guān)系。由時域法相關(guān)知識可知，提高系統(tǒng)的型別即增加系統(tǒng)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)，可明顯改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但系統(tǒng)的動態(tài)性能變差，同時系統(tǒng)型別越高系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。因此，分析和設(shè)計系統(tǒng)時不能只考慮系統(tǒng)某一方面的性能，而要綜合考慮穩(wěn)定性、動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。分析、設(shè)計控制系統(tǒng)如此，在學(xué)習(xí)和工作中亦是如此，當(dāng)個人利益與集體利益發(fā)生矛盾時，需要周全地從多方面考慮并作出妥善處理，通常應(yīng)該選擇以集體利益為重，并愿意犧牲或放棄一些個人利益。

3結(jié)語

通過《自動控制理論》課程的學(xué)習(xí)，不僅能夠讓學(xué)生用三大方法分析系統(tǒng)、設(shè)計系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決工程實際問題的能力，而且能夠運(yùn)用課程中的思政元素對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和哲學(xué)觀。

參考文獻(xiàn)

[1]盧京潮.自動控制原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.