《自动控制原理》课程思政研究与探索.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 24 自动控制原理课程思政研究与探索 赵 冬 任 璐 安徽大学人工智能学院，安徽 合肥 230601 摘要：摘要：自动控制原理课程是是自动化专业及相关电气类专业的主干专业基础课，是一门相对难学、枯燥的课程，加入思政内容教学设计，融入爱国精神、工匠精神、团队精神；提高学生稳定意识、大局意识、协作意识、规划意识、底线意识；培养工科人文情怀、专业素养等，实现价值观的引领，使课程内容变得更鲜活、更有感染力。自动控制原理授课对象十分广泛，他们是未来祖国建设的主要力量，而且课程思政是高校立德树人中的一项重要举措，因此在这门课程中进行课程思政的深入挖掘与探索具有十分重要的意义。关键词：关键词：自动控制原理；课程思政；立德树人 中图分类号：中图分类号：G642 科技的发展与进步主要取决于优秀的高科技人才，人才的培养离不开学校的高等教育，因此高等教育承担着立德树人的根本任务。习近平总书记在南开大学调研时指出“学校是立德树人的地方。爱国主义是中华民族的民族心、民族魂，培养社会主义建设者和接班人，首先要培养学生的爱国情怀。”培养学生的爱国情怀，其中一项重要的举措是提升学生的政治觉悟及文化修养，这需要将专业课程教学与课程思政深入地融合在一起1,2,3。自动控制原理是自动化专业及相关电类专业的专业基础课，这就需要课程思政紧紧跟随时代发展的脚步4。因此需要紧紧围绕专业知识传授与价值引领相结合的课程目标，深入挖掘 自动控制原理这门课程所承载的教育功能，强化思想政治教育，将习近平新时代中国特色社会主义思想和社会主义核心价值观融入课堂，帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，培养具有思想政治过硬、专业技能强、综合素质高、追求卓越的“复合型高技能”人才5,6。1 课程性质与特点 自动控制技术作为 20 世纪发展最快、21 世纪最重要的高新技术之一，在工业机器人、航空航天、军事等领域起着关键作用，也是智能制造领域的核心技术。自动控制原理 作为自动化、机电相关专业的主干课程，主要讲述自动控制技术中最基本的理论和分析、设计控制系统的基本方法。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，使学生具备初步的系统分析和设计能力、工程实践能力，为后续专业课程的学习以及从事相关技术工作奠定基础。该课程主要具有以下特点：（1）该课程具有很强的综合性和实践性。首先，基础数学中的微积分、复变函数、傅里叶变换以及拉普拉斯变换等知识贯穿其中。此外，在进行控制系统建模时根据被控对象的不同，需要电学、力学等物理知识，电路理论、电机理论等电气系统知识，以及机械动力学、机电传动等机械系统知识。（2）该课程是新工科背景下一门十分重要的技术基础课程、辐射面广，自动控制原理一直是诸如自动化、电气、电子信息、机器人工程等相关专业培养方案里的专业核心课程；（3）该课程中的理论知识内容与实际生产生活紧密联系，本门课程的理论知识广泛地应用于工业生产过程、军事国防、航空航天等各个领域，具有实际的工程背景。因此该课程教学内容的合理设置和教学方法的改进对于提升教学质量、加强学生对该课程内容的掌握程度、提高新工科人才培养质量具有重要意义7-8。2 课程思政的必要性 课程思政的深度挖掘对于提升自动化专业人才的综合素质具有重要意义。通过将思想政治教育融入 自动控制原理 课堂教学与实践活动中，可以培养学生的爱国情怀、责任意识和创新精神。课程思政教育可以引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观，以及积极的社会责任感。此外，深度挖掘课程思政元素，还可以帮助学生理解自动控制技术在工业生产、军事国防和航空航天等领域的重要性，增强他们对专业知识的热爱和追求卓越的意识。总之，课程思政的深度挖掘对于提高自动化专业人才的素质和发展他们的综合能力具有重要的意义。自动控制原理的课程思政教育的必中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 25 要性主要体现在如下两个方面。2.1 深化教学改革，打造立体教育 近些年来，各大高校对课程思政进行深入挖掘与改革。教师将课程思政贯穿到 自动控制原理 的课堂教学与实践活动中，挖掘课程中的军用价值及民用内涵，将提升专业启发认知、培养骨干教师导引、结合大师情怀熏陶、改进先进互动提升及实现报国奋斗升华融为一体，优化课程思政目标，充分采取翻转课堂及智慧教学相结合的多元化教学形式，深入分析课程特点，采用迭代智慧手段进行自我提升，培养出具有责任意识、创新精神、国家视野、人文情怀的社会栋梁和工程英才。2.2 落实立德树人，培养时代新人 高等教育的根本是立德树人，而提升课程思政教育是实现立德树人的主要途径之一。在 自动控制原理课程中深入融合课程思政，要求教师不仅将专业理论知识与工程实践技能相结合，还需要挖掘课程中的思政元素，培养学生正确的人生观、道德观和价值观。通过融入新的课程思政元素，这门课程可以发挥思政教育的导向作用，强化学生的思维能力，并激发他们的创新精神。同时，课程还有助于培养学生的道德品质和爱国精神，提升他们的综合素质。这样培养出来的学生能够更好地为社会主义建设服务，并担负起国家复兴的重任。通过提升课程思政教育，教育机构能够更好地实现立德树人的目标，促进学生成为具有责任意识、创新能力和社会责任感的优秀人才。这不仅需要教师在课堂上引导学生进行思考和讨论，还需要在教学内容和教学方法上注重培养学生的综合素质和社会责任感。这样，高等教育将能够更好地为国家和社会发展做出积极贡献。3 案例分析 3.1 自动控制技术的发展史 国内外控制理论的发展史是一个值得深入研究的领域。在教育中，我们可以通过向学生介绍古代的水运仪象台和指南车等古老科技，展示我国古代文明的兴盛和古代人民的智慧。这可以提升学生的民族自豪感和自信心，让他们对中国的历史和文化有更深入的了解。在教育中，我们还可以讲述钱学森撰写 工程控制论 的背景和归国历程的艰辛。通过这些故事，我们可以进行爱国主义教育，激发学生的爱国情怀。钱学森等科学家为国家的科技发展做出了巨大贡献，他们的坚持和奉献精神值得学生们学习和尊敬。此外，我们可以通过视频讲述自动控制技术在航空航天领域的应用以及两弹一星老辈科学家的人物事迹。这将培养学生的爱国主义精神和航天精神，激励他们热爱科学技术，为国家的发展做出自己的贡献。总而言之，通过介绍国内外控制理论的发展史和讲述相关的故事，我们可以在教育中培养学生的爱国主义情怀和科学精神。这将有助于提升学生的民族自豪感、自信心和责任意识。3.2 控制系统的数学模型 运用数学、自然科学知识，建立线性定常连续系统的数学模型是自动控制系统分析与控制的先行条件。控制系统的数学模型中提出模型的等价变换如同人与人相处之道，要践行自由、平等、诚信、友爱、公正的原则，让学生深化对于社会主义核心价值观的理解。这些价值观也可以指导学生在学习和生活中做出正确的选择，并为他们的未来发展提供坚实的道德基础。总而言之，建立线性定常连续系统的数学模型和深化对社会主义核心价值观的理解都是重要的。它们不仅在自动控制系统分析与控制中起着关键作用，还对学生的教育和成长具有积极的影响。3.3 反馈控制 反馈控制作为控制系统的灵魂，不仅表现为一种最基本的控制方法，而且在实际的物理系统、自然系统及社会系统中具有普适性。反馈控制是指利用控制系统的输出误差对系统进行实时校正，这种反馈的思想可以推广到学生的学习中去，学生的学习过程可以表述为控制系统的输入，而理想的人生目标表述为控制系统的输出，只有不断地将学习过程与人生目标进行比较，进而通过改进学习的过程来实现最终的人生目标。反馈思想可以有效地引导学生学会自我反省与自我革新，令学生能够以积极乐观的态度面对未来的机遇与挑战。进而通过讲授负反馈控制系统各组成部分功能特点，使学生理解只有各组成部分各司其职、爱岗敬业、团结一致，才能使控制系统具有良好的控制性能，进而引申出我们在社会大系统中工作也要做到精益求精的工匠精神和团结协作精神等；通过讲述正反馈原理，借助孟母三迁、猫食碗故事等正反馈控制引导学生弘扬正能量，弘扬社会主义核心价值观，弘扬中华民族中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 26 传统美德。3.4 稳定性的概念 稳定性是控制系统正常工作的前提条件，是对控制系统最基本的要求，也是控制系统必须具备的重要性质。通过观看视频和讲述使学生理解控制系统稳定性的重要意义，进而引申到国家、社会、家庭、电力系统稳定性的意义以及我们应承担的责任。国家社会稳定，才能有精力进行五个文明建设，才能有条件建设美好家园，才能构建和谐社会；家庭稳定了家人才能安居乐业，人们才有幸福感。3.5 PID 控制 PID 控制是在现实物理系统中应用最为广泛的一种控制方法，PID 控制虽然结构简单，仅仅是比例项、积分项即微分项的线性组合，但是却具有重要的物理含义，比例项代表着系统当下的状态，积分项代表着系统过去的状态，微分项代表着系统未来的状态。由于PID 控制代表着系统的过去、现在与未来，因此具有良好的控制性能。PID 控制的思想可以引导学生不仅需要从过去的事情中总结经验及吸取教训，而且要立足当下并珍惜现在的美好的时光，并且要有预见性与长远性，才能够更好地实现自己的人生目标。3.6 根轨迹分析法 控制系统根轨迹分析的关键在于与虚轴和实轴的焦点，分别对应系统的稳定临界条件和振荡临界条件，引导学生抓住主要矛盾，遇到问题要抓主要问题，关键问题，解决难点问题。同时引导学生要动态分析问题，要用发展的眼光看待事物的好和坏。通过根轨迹图分析系统性能，映射解决问题要抓关键点。引导大学生确定好目标，早做准备，机会是给有准备的人，撸起袖子加油干，把握好人生的关键节点，让自己有精彩的人生。采用课后调研的方式了解我校或者其他高校优秀大学生的成长轨迹，“榜样的力量是无穷的”，以此促进他们思考，进而有意识的模仿，达到促使其成长的目的。4 结束语 自动控制原理 课程具有较强的专业性，因此其课程思政需要对全局的教学内容进行考虑，不能将各知识点进行简单的生拼硬凑。课程思政的深入挖掘有助于提高学生的综合能力，在特定的课程内容中引入恰当的思政元素，可以充分调动学生探索与创新的意识及积极性，有利于学生吸收自动控制原理课程所传达出的一种“自动控制”思想，培养学生采用“自动控制理论”去解决实际的工程问题能力。参考文献 1赵月容,史丽萍.“自动控制原理”课程思政建设的实践与探索J.黑龙江教育,2019(12):5-6.2朱文兴.“自动控制原理”课程思政教学案例设计与实践J.电气电子教学学报,2021,43(5):16-19.3田思庆,等.“自动控制原理”课程思政教学研究与探索J.工业与信息化教育,2022(08):29-33.4石学勇,刘彬.自动控制原理课程思政建设与探讨J.辽宁高职学报,2022,24(09):69-73.5毛海杰,等.“自动控制原理”课程思政研究与实践J.电气电子教学学报,2022,44(05):67-71.6浦晨岚,肖迪,杨静.自动控制原理 课程思政建设探索与实践J.中国电力教育,2022(01):74-75.7侯明哲,周彬,马明达.“自动控制原理”课程思政元素的挖掘与融合J.黑龙江教育(高教研究与评估),2022(11):43-45.8鱼轮,.立德树人背景下的“自动控制原理”课程思政探索J.工业与信息化教育,2022(08):60-63.9田思庆,王越男,徐颖,窦艳芳,张宁.自动控制原理课程思政教学研究与探索J.工业和信息化教育,2022(8):29-33.10周悦,周鲁宁,霍海波,等.自动控制原理 课程思政建设探讨J.课程教育研究,2018(20):1.作者简介：作者简介：赵冬(1990)，男，汉族，吉林乾安人，博士研究生，讲师，研究方向为动态系统故障诊断与容错控制。基金项目：本文由安徽大学 自动控制原理 线上线下混合课程校级质量工程(2022xjzlgc257)资助。