新工科背景下《自动控制原理》教学改革及课程思政建设探索

吴玲

摘  要：在新工科教育思想指导下，《自动控制原理》课程教学以培养具有创新思维和工程实践能力的应用型人才为目标。课程思政是落实立德树人的关键，在课堂教学中适宜地融入思政元素，有利于培养学生良好的道德素养和专业技能。该文从更新教学大纲、优化教学内容、改进教学手段及改变考核方式几个方面对《自动控制原理》课程进行了教学改革，有利于提高新工科人才培养质量。

关键词：新工科  自动控制原理  课程思政  教学改革

中图分类号：G642.0                          文献标识码：A                   文章编号：1672-3791（2021）02（c）-0135-03

Teaching Reform and Curriculum Ideological and Political Construction of Automatic Control Theory Under the Background of New Engineering

WU Ling

（School of Mechanical and Electrical Engineering and Automation， Jincheng College of NUAA， Nanjing， Jiangsu Province， 211156 China）

Abstract： Under the guidance of new engineering education thought， the goal of the course of Automatic Control Theory is to cultivate application-oriented talents with innovative thinking and engineering practice ability. Curriculum ideology and politics is the key of cultivating people with morality. Ideological and political elements are properly integrated into the classroom teaching. It is beneficial to cultivate students' good moral quality and professional skills. This article carries on the teaching reform to the course of Automatic Control Theory from the aspects of updating the teaching outline， optimizing the teaching content， improving the teaching means and changing the examination way. It is beneficial to improve the training quality of new engineering talents.

Key Words： The new engineering; Automatic control theory; Curriculum ideology and politics; Teaching reform

2016年在全國高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1-2]”。同时，为应对新一轮科技革命，支撑科技创新，服务“中国制造2025”，2017年教育部提出新工科建设方案，将具有较强工程实践能力、创新思维能力的应用型人才作为新时代高校工科学生人才培养的基本要求。因此，把握好新时代工科人才培养的内涵，将立德树人贯穿于教育全过程，积极进行新工科应用型人才培养教育教学改革探索具有重要意义[3]。南京航空航天大学金城学院（简称“该校”）以培养高级工程技术应用型人才为目标，以国家工程教育认证的“通用标准”“教学质量国家标准”为制定人才培养目标的参考依据，2019年启动实施人才培养体系2.0版本，进一步促进了各类课程的教育教学改革。

《自控控制原理》是该校电气工程及其自动化、自动化专业的一门主干核心课程，同时也是机械电子、车辆工程、民航机务等6个非电类本科专业的一门专业必修课。该课程为本科生后续专业课程提供基础知识，并将相关专业课程连接起来，起到承上启下的纽带作用。为了帮助学生对该课程的学习，培养学生正确的思维方式并树立正确的三观。课程组教师认真思考总结传统课堂教学存在的不足，积极探索改革，并以“坚持立德树人”为根本任务，用好课堂主渠道，在“知识传授”的同时注意“价值传导”，从更新教学大纲、优化教学内容、改进教学手段和改变考核方式等方面对自动控制原理课程进行了教学改革[4]。

1  《自动控制原理》课程教学现状

自动控制原理这门课程的主要任务是使学生通过学习控制理论基础知识，来培养对控制系统的分析与设计能力，并为后续的专业课程提供理论基础和分析设计方法。传统的自动控制原理课程教学模式多采用课堂讲授为主，课后作业为辅的模式，课堂上教师采用填鸭式教学，课后学生作业也基本“依葫芦画瓢”。如此，使得学生对该课程知识的掌握不够灵活和深入，较难运用所学的理论知识去解决实际问题。学生在学习过程中缺乏主动思考的精神，应试性目的较强，课程教学往往重视“知识传导”而忽视了“价值引领”。此外，目前的课程考核方法也比较单一，采用平时成绩+期末成绩来评定，较多地针对理论知识进行考核，而对学生运用知识、解决实际问题的能力无从考核。

2  《自动控制原理》课程的教学改革

针对该校目前自动控制原理课程教学过程中存在的问题，并结合新时代对工科专业学生素养和能力的要求，从应用型人才培养出发，以“立德树人”为根本，围绕更新教学大纲、优化教学内容、改进教学手段、改变考核方式等方面进行了教学改革实践[5]。

2.1 更新教学大纲，突显课程目标

修订《自动控制原理》教学大纲，明确课程目标，突出教学重点及难点，合理分配教学学时，清晰考核目标。基于课程目标，在各章教学内容中挖掘课程思政元素，增加数字电子资源内容，加强课程交叉融合。课程目标旨在培养学生对自动控制系统的建模、分析、综合设计的能力。课程理论学时为64学时，讲授内容主要包括概述、自动控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法和采样控制系统分析，其中教学重点是采用各种分析方法分析控制系统性能特点，教学难点是控制系统数学模型的建立和综合设计控制器改善性能。

2.2 优化教学内容，渗透思政元素

精选课程教材，该校选择了高教社出版黄坚主编的《自动控制原理及其应用》，该教材能够较好地突出物理概念，减少了数学公式的推导，从自动控制原理的角度对工程实例进行分析设计，以解决理论应用于工程实际的问题。但是，该课程是自动化方向考研的初试科目，对该校电气和自动化专业准备考研的学生而言，教材内容的深度和广度略显不够。因此，为了做到因材施教，课程组教师根据修订的教学大纲，在课堂上主要讲解选定教材选编内容，课堂教学保证所有学生都理解掌握，而将部分考研需要的知识点作为拓展内容，提供给学生数字电子资料，以供学生选择性的自学。以“立德树人”为根本，课堂教学过程中，从以下几个方面充分挖掘课程思政元素：（1）讲解绪论部分时，介绍中国现代科技的发展水平，将中国具有划时代意义的科研标志性成果，例如：神舟系列载人飞船及嫦娥系列探月卫星的成功发射、天宫系列空间实验室与神舟飞船的自动交会对接、“天问一号”火星探测器的发射升空等，通过图片、短片等方式展示给学生，并简要概括控制理论发挥的重要作用。激发学生的爱国情怀和民族自豪感，培养学生为建设社会主义强国而不懈努力的信念，增强学生学习这门课程的积极性和兴趣。（2）讲解控制系统数学模型时，介绍系统建模是从表象找真相的过程，引导学生形成从表面现象发现本质问题的思维方式。阐述如何发现生活中的科学问题，进而如何认识自我，如何做一个内外兼修的人。（3）讲解控制系统的“稳、快、准”三大性能时，可以从系统稳定性入手来培养学生的爱国情怀以及自身抗挫折能力，教会学生认识到维护国家意识形态安全，做好民族团结工作的重要性。如果从自身角度出发，要具有抵抗外界“干扰”的能力，维持个体“系统”稳定。从系统快速性和准确性方面，阐述执行能力在个人职场中的重要作用，工作中要讲究效率。理论和实践中出现误差也是不可避免的，要学会思考减小误差的方法。（4）讲解系统性能改善方法时，从系统综合设计的角度进行正确的职业道德教育以及社会主义核心价值观的思想渗透，用哲学的方法思考科学问题，建立严谨规范、求实高效的科研观念。在控制理论的学习过程中，还可以借助各种工程仿真软件，如matlab或phtyon等，对控制系统进行分析与设计，培养学生学科交叉融合意识，进一步提高学生的专业综合能力[6]。

2.3 改进教学手段，增加网络平台

传统的教学手段以灌输式教学为主，学生较少地参与到课堂教学中。随着“互联网+”技术的日益发展，将网络平台引入教学，开发基于网络平台的数字电子课程资源，有利于弥补传统教学课时数不足，并扩展课程相关知识的宽度与深度。该课程已建立基于北方國际联盟大学名华在线网络平台的数字电子课程，包括课程教学大纲、各个章节教学视频、PPT课件、习题册及章节测试，学生可以通过学校分配的账号登录名华在线进行课程自学与复习巩固，学生也可以通过讨论区，进行提问与答疑。此外，为使任课教师与教学班级学生网络操作及沟通更加方便及时，还可以充分利用QQ聊天工具。疫情期间，该课程已实践了基于QQ网络平台的在线课程，反馈效果良好。借鉴和总结线上教学的优秀经验，利用线上辅助线下教学，有利于增加课前预习效果，提高课堂教学效率，帮助课后巩固复习。同时也增强了师生间的交流与互动，教师还可以通过线上平台分享与课程相关的最新科研动态链接、文字、图片等，多角度多层次进行专业知识传递和思想价值引领。

2.4 改变考核方式，重视过程评价

有效的考核方法可以更好地培养学生的学习主动性和促进师生间的互动。为了提高教学效果，新的考核方式采取课程相关考试（60%）+平时成绩（20%）+网络学习（10%）+思政研讨（10%）的方式进行。其中课程相关考试分为阶段测试和期末考试，主要考查学生对基本概念及理论、系统分析设计的掌握情况以及理论知识运用能力。平时成绩由课堂出勤、课上互动和课后作业构成，评价学生的学习态度和表达能力。网络学习由在线平台上提供的文件及视频学习时长、线上讨论组成。思政研讨由课堂思政内容小组讨论、前沿科技分析、创新创业大赛感悟分享等组成，让学生积极地参与思政内容的学习，树立明确的价值观。

3  结语

新工科理念下《自动控制原理》课程教学改革及课程思政建设探索，是高等院校教育教学改革的一种新尝试。通过教学改革，优化教学内容和改进教学手段，融合专业知识与思政元素，努力培养具有创新工程思维和自主学习能力以及具有良好的职业道德和专业价值的综合应用型人才。

参考文献

[1] 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）：215.

[2] 路涵旭.课程思政视域下专业教师与思政教师协同育人路径研究[D].河北师范大学，2020.

[3] 石建平，刘鹏.新工科背景下自动控制原理课程教学改革[J].教育教学论坛，2019（8）：138-139.

[4] 吴小娟，郝家琪.《自动控制原理》课程思政建设的思考[J].产业与科技论坛，2020，19（3）：243-244.

[5] 臧强，周颖.自动化专业控制类课程体系改革研究——以“自动控制原理”为例[J].科技创新导报，2018，15（20）：197-198.

[6] 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（理论与实践）， 2019（12）：5-6.