“自動(dòng)控制原理”課程思政融入方案設(shè)計(jì)

劉淑波 張園 初俊博

摘 要｜為了充分發(fā)揮“自動(dòng)控制原理”課程課堂教學(xué)的育人功能，本文基于“課程思政”的考慮，對(duì)原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在教學(xué)實(shí)施中將課程思政融入教學(xué)過程中，設(shè)計(jì)了本門課程按章節(jié)實(shí)施的思政融入方案，力圖推進(jìn)以“課程思政”為目標(biāo)的該課程的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞｜課程思政；自動(dòng)控制原理；教學(xué)改革

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1 引言

十八大以來習(xí)近平總書記對(duì)加強(qiáng)高校思想政治教育的一系列重要指導(dǎo)充分強(qiáng)調(diào)了“課程思政”的重要性。2016 年 12 月習(xí)近平總書記在全國高校思政工作會(huì)議上的講話強(qiáng)調(diào)要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道， 思想政治課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課程要“守好一段渠，種好責(zé)任田”，使各類課程與思政理論課同向同行。2019 年 3 月習(xí)近平總書記在全國學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上的講話強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，挖掘其他課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思政教育資源，實(shí)現(xiàn)全員全程全方位育人。

“課程思政”就是將高校學(xué)生的思想政治教育與日常專業(yè)教學(xué)聯(lián)系起來，在講專業(yè)課的同時(shí)也進(jìn)行政治教育，發(fā)揮協(xié)同作用。其基本內(nèi)涵是高校教師要按照國家教育規(guī)定的育人要求，努力挖掘?qū)I(yè)教學(xué)中蘊(yùn)含的可思考的教學(xué)點(diǎn)，并將其關(guān)聯(lián)起來，使之最終達(dá)到在教會(huì)學(xué)生傳統(tǒng)知識(shí)的基礎(chǔ)上也能培養(yǎng)正確的思想價(jià)值取向的目標(biāo)［1-4］。

“自動(dòng)控制原理”課程是本院專業(yè)背景模塊中的必修課程。該課程主要學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基本理論和基本方法，為培養(yǎng)學(xué)員的工程素養(yǎng)和學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力，為學(xué)員后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定自動(dòng)控

制理論方面的基礎(chǔ)，為軍事人才素質(zhì)的可持續(xù)發(fā)展打牢根基發(fā)揮重要的作用。根據(jù)課程特點(diǎn)，在尊重基礎(chǔ)工科基礎(chǔ)教育自身規(guī)律的前提下實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的價(jià)值引領(lǐng)、知識(shí)傳授、能力提升是該“課程思政” 的關(guān)鍵，也是增強(qiáng)該課程教學(xué)有效性、促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵。

為了充分發(fā)掘并發(fā)揮“自動(dòng)控制原理”課程課堂教學(xué)的育人功能，對(duì)原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了梳理，重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，融入思政的內(nèi)容，并將“課程思政”融入教學(xué)過程，設(shè)計(jì)了“課程思政”融入方案， 為推動(dòng)以“課程思政”為目標(biāo)的該課程的教學(xué)改革。

2 內(nèi)容設(shè)計(jì)

基于課程思政的考慮，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將課程思政融入教學(xué)內(nèi)容中去。在原有課程核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加拓展內(nèi)容，深入發(fā)掘已有教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政元素和拓展方法論內(nèi)容作為拓展內(nèi)容， 豐富課程思政教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如圖1 所示。

核心內(nèi)容設(shè)計(jì)

面向“控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)問題”，教學(xué)內(nèi)容有 4 個(gè)模塊：原理、建模、分析和設(shè)計(jì)（又稱校正）。“原理”部分的主要內(nèi)容為控制系統(tǒng)的基本概念和基本原理，該模塊對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行定性分析。“建模”部分的主要內(nèi)容為控制系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖等數(shù)學(xué)模型，該模塊是系統(tǒng)定量分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

“分析”部分的主要內(nèi)容為系統(tǒng)分析方法，包括時(shí)域分析法和頻域分析法兩種。時(shí)域分析法從時(shí)間域的角度分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性（簡稱穩(wěn)、快、準(zhǔn)）。頻域分析法是從頻率域的角度分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度等。經(jīng)過分析，如果系統(tǒng)不能滿足期望性能指標(biāo)的要求，就要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)（也叫校正）。基于兩種分析方法，校正的方法也有時(shí)域和頻域兩種。設(shè)計(jì)之后，還要通過分析進(jìn)行驗(yàn)算， 直到系統(tǒng)滿足期望性能指標(biāo)的要求。這個(gè)過程也體現(xiàn)了負(fù)反饋的思想。原理、建模、分析和設(shè)計(jì)這四部分內(nèi)容當(dāng)中，系統(tǒng)分析是核心，因此為教學(xué)重點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合性強(qiáng)、復(fù)雜度高，是教學(xué)難點(diǎn)。

拓展內(nèi)容設(shè)計(jì)

為了落實(shí)“課程思政”的要求，主要從深入發(fā)掘已有教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政元素和拓展方法論內(nèi)容兩個(gè)方面來拓展教學(xué)內(nèi)容。

深入發(fā)掘已有教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政元素

通過緒論中的錢學(xué)森等老一輩科學(xué)家的故事激發(fā)學(xué)員的愛國精神、科學(xué)精神和團(tuán)隊(duì)精神；通過課程簡介中課程考核內(nèi)容處引導(dǎo)學(xué)員在實(shí)作中克服畏難情緒，培養(yǎng)勇于探索和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神；通過穩(wěn)定性的概念強(qiáng)化穩(wěn)定意識(shí)；通過對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求引導(dǎo)學(xué)員的大局意識(shí)和協(xié)調(diào)發(fā)展意識(shí)；通過三頻段的概念引導(dǎo)學(xué)員的規(guī)劃意識(shí)；利用穩(wěn)定裕度的概念引導(dǎo)學(xué)員的底線意識(shí)等。

拓展方法論內(nèi)容

包括負(fù)反饋的思想；系統(tǒng)論的觀點(diǎn)；工程思維和辯證思維；定性分析到定量分析的認(rèn)識(shí)和分析問題的方法；事物的普遍聯(lián)系、相互制約的關(guān)系等。

3 思政方案融入設(shè)計(jì)

在授課過程中，以自控類課程“自動(dòng)控制原理”為載體，從思維方式引導(dǎo)、思想方法融入和精神品格培養(yǎng)等方面將思政教育內(nèi)容與自動(dòng)控制理論有機(jī)地結(jié)合在一起。制定“自動(dòng)控制原理”課程的思政融入方案，其各章內(nèi)部每個(gè)思政融入點(diǎn)的思政點(diǎn)和思政實(shí)施方法具體如下。

第一章緒論的思政融入方案

思政融入點(diǎn)：自動(dòng)控制的基本控制方式——開環(huán)控制和閉環(huán)控制。思政點(diǎn)為負(fù)反饋思想。思政實(shí)施方法為通過對(duì)練習(xí)案例——某隨動(dòng)操舵系統(tǒng)開環(huán)控制到閉環(huán)控制的過渡，由這兩種控制系統(tǒng)的基本控制方式的對(duì)比引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)負(fù)反饋思想。

思政融入點(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成。思政點(diǎn)為系統(tǒng)的概念。思政實(shí)施方法為通過分析兩個(gè)示范案 例——火炮隨動(dòng)系統(tǒng)和火箭深彈發(fā)射炮隨動(dòng)系統(tǒng)以及練習(xí)案例——隨動(dòng)操舵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的組成，引導(dǎo)學(xué)員初步形成系統(tǒng)的概念。

思政融入點(diǎn)：課程簡介中的考核方式的實(shí)作部分。思政點(diǎn)為勇于探索和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。思政實(shí)施方法為引導(dǎo)學(xué)員在實(shí)作中克服畏難情緒，培養(yǎng)勇于探索和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。

思政融入點(diǎn)：課后拓展我國科學(xué)家在控制領(lǐng)域前沿取得的成就。思政點(diǎn)為民族自豪感，激發(fā)其愛國精神、科學(xué)精神和團(tuán)隊(duì)精神。思政實(shí)施方法為通過課后雨課堂發(fā)布拓展資料：介紹我國科學(xué)家在控制領(lǐng)域前沿取得的成就，增強(qiáng)學(xué)員的民族自豪感，激發(fā)其愛國精神、科學(xué)精神和團(tuán)隊(duì)精神。

第 2 章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的思政融入方案

思政融入點(diǎn)：從原理方塊圖到傳遞函數(shù)方塊圖（結(jié)構(gòu)圖）的變換過程。思政點(diǎn)為從定性分析到定量分析的認(rèn)識(shí)和分析問題的方法。思政實(shí)施方法為通過兩個(gè)示范案例從原理方塊圖到傳遞函數(shù)方塊圖（結(jié)構(gòu)圖）的變換過程，引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)從定性分析到定量分析的認(rèn)識(shí)和分析問題的一般過程。

思政融入點(diǎn)：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立及等效變換。思政點(diǎn)為深化系統(tǒng)的概念，初步形成系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為通過兩個(gè)示范案例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型的建立和化簡過程，引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)系統(tǒng)各組成部分相互影響、相互制約的關(guān)系，體會(huì)系統(tǒng)的局部與整體的關(guān)系，深化系統(tǒng)的概念，初步形成系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

第 3 章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法的思政融入方案

思政融入點(diǎn)：典型輸入信號(hào)體現(xiàn)的“最不利”原則。思政點(diǎn)為工程思維和辯證思維，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為通過典型輸入信號(hào)——單位階躍信號(hào)體現(xiàn)的“最不利”原則，培養(yǎng)學(xué)員的工程思維和辯證思維，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

思政融入點(diǎn)：各時(shí)域性能指標(biāo)。思政點(diǎn)為協(xié)調(diào)發(fā)展、團(tuán)結(jié)合作。思政實(shí)施方法為通過分析時(shí)域性能指標(biāo)——上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量之間的相互制約關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展、團(tuán)結(jié)合作的重要性。

思政融入點(diǎn)：穩(wěn)定性的概念。思政點(diǎn)為穩(wěn)定的意識(shí)。思政實(shí)施方法為由示范案例——某火炮隨動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題引申社會(huì)和生活系統(tǒng)的穩(wěn)定的重要性，從而強(qiáng)化了穩(wěn)定的意識(shí)。

第 4 章線性系統(tǒng)的頻域分析法的思政融入方案

思政融入點(diǎn)：頻率特性的定義。思政點(diǎn)為辯證思維。思政實(shí)施方法為對(duì)同一系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)員注意幅值和相位是同一系統(tǒng)的不同方面，不能割裂開來，培養(yǎng)辯證思維。

思政融入點(diǎn)：穩(wěn)定裕度的定義。思政點(diǎn)為底線意識(shí)。思政實(shí)施方法為由穩(wěn)定裕度的定義是距離臨界穩(wěn)定的邊界，引導(dǎo)學(xué)員的底線意識(shí)。

思政融入點(diǎn)：頻域性能與時(shí)域性能指標(biāo)的聯(lián)系。思政點(diǎn)為系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為對(duì)同一系統(tǒng)， 引導(dǎo)學(xué)員建立頻域性能與時(shí)域性能指標(biāo)的聯(lián)系，將時(shí)域分析與頻域分析進(jìn)行對(duì)照，以系統(tǒng)論的視角綜合全面地思考、處理工程問題，始終做到“心中有系統(tǒng)”，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

第 5 章線性系統(tǒng)的校正方法的思政融入方案

思政融入點(diǎn)：時(shí)域 PID 控制器作用。思政點(diǎn)為系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為引導(dǎo)學(xué)員對(duì)同一系統(tǒng)——某火炮隨動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)域校正：PD 控制器與頻域校正——頻域串聯(lián)超前校正進(jìn)行對(duì)照，某火箭深彈發(fā)射炮隨動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)域校正：PI 控制器與頻域校正——頻域串聯(lián)滯后校正進(jìn)行對(duì)照，以系統(tǒng)論的視角綜合全面地思考、處理工程問題，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

思政融入點(diǎn)：頻域串聯(lián)超前校正的作用。思政點(diǎn)為系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為引導(dǎo)學(xué)員對(duì)同一系統(tǒng)——某火炮隨動(dòng)系統(tǒng)的頻域校正——頻域串聯(lián)超前校正與時(shí)域校正：PD 控制器進(jìn)行對(duì)照，以系統(tǒng)論的視角綜合全面地思考、處理工程問題，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

思政融入點(diǎn)：頻域串聯(lián)超前校正的設(shè)計(jì)方法。思政點(diǎn)負(fù)反饋思想。思政實(shí)施方法為通過展示頻域串聯(lián)超前校正的控制器設(shè)計(jì)的螺旋上升的過程，引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)其中蘊(yùn)含的負(fù)反饋思想。

思政融入點(diǎn)：頻域串聯(lián)滯后校正的作用。思政點(diǎn)為系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。思政實(shí)施方法為引導(dǎo)學(xué)員對(duì)同一系統(tǒng)——某火箭深彈發(fā)射炮隨動(dòng)系統(tǒng)的頻域校正——頻域串聯(lián)滯后校正與時(shí)域校正：PI ?控制器進(jìn)行對(duì)照，

以系統(tǒng)論的視角綜合全面地思考、處理工程問題，深化系統(tǒng)論的觀點(diǎn)。

思政融入點(diǎn)：頻域串聯(lián)滯后校正的設(shè)計(jì)方法。思政點(diǎn)為負(fù)反饋思想。思政實(shí)施方法為通過展示頻域串聯(lián)滯后校正的控制器設(shè)計(jì)的螺旋上升的過程，引導(dǎo)學(xué)員體會(huì)其中蘊(yùn)含的負(fù)反饋思想。

4 結(jié)論

本文結(jié)合“自動(dòng)控制原理”課程本身的特點(diǎn)，基于“課程思政”的考慮，對(duì)原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在教學(xué)實(shí)施中將課程思政融入教學(xué)過程中，設(shè)計(jì)了本門課程按章節(jié)實(shí)施的思政融入方案。

本研究方法可推廣至自動(dòng)控制類其他課程的“課程思政”教學(xué)改革中，也可為其他自動(dòng)化專業(yè)課程“課程思政”教學(xué)提供理論借鑒。

參考文獻(xiàn)

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The Integrating Plan Design of Making Ideological and Political Education in Automatic Control Principle Courses

Lil Shu bo Zhang Yuan Chu Jun bo

Dalian Naval Academy， Dalian

Abstract： In order to give full play to the educational function of automatic control principle courses， this paper redesigns the original teaching content， integrates ideological and political education into the teaching process in the teaching implementation and designs the the integrating plan of making Ideological and Political education in the course according to the chapters， which based on the consideration of ideological and political education， trying to push forward the teaching reform of the course with the aim of ideological and political education in the course.

Key words： Ideological and political education in courses; Principle of automatic control; Teaching reform