应用型工科院校“自动控制原理”课程思政教学实践探索

董红生,常晓凤,林 娟,朱东山

(兰州工业学院 电气工程学院, 甘肃 兰州 730050)

为了落实高校立德树人、铸魂育人的根本任务,教育部制定了《高等学校课程思政建设指导纲要》,以全面促进高校课程思政建设工作,发挥每门课程的育人作用,形成全面覆盖、类型丰富、相互融合、相互支撑的课程思政教育教学体系。课程思政是高校思政教育开展全员、全过程、全方位“大思政”理念的具体体现[1]。我校是一所培养现场工程师为主的应用型工科院校,其专业课在培养学生专业技能方面至关重要,同时在塑造学生良好的职业道德素养,培养精益求精的工匠精神也发挥着不可替代的重要作用。应用型工科的“自动控制原理”课程主要学习控制系统分析和设计的基础理论,在教学过程中会涉及诸多哲学思辨、工程伦理及科学精神等人文知识和德育元素,开展课程思政教学的优势明显。结合“自动控制原理”课程的各教学环节,将知识传授、技能培养与学生的价值塑造相融合,探究应用型工科“自动控制原理”的课程思政的教学实践方法,使课程思政教学入脑、入心、入行,积累应用型工科专业课的课程思政建设的有用经验。

1 “自动控制原理”课程思政教学现状分析

1) 教师对课程思政的内涵理解存在偏差。许多教师往往只注重专业知识的讲授,而将“课程思政”与狭义的政治和马列课程联系在一起,认为自动控制原理的授课学时本来就比较紧张,还得花时间讲“思政”,在思想上有抵触情绪,课程思政教学比较敷衍[2]。另外,一些教师更关注各自的专业领域研究,而对课程思政教学研究重视不够,思想上存在只管“教书”,不谈“育人”的认识偏差。

2) 课程教学融入的思政元素缺乏吸引力。课程思政的“课程”与“思政”不是简单的物理相加,而是叠加的化学反应。要求教师要有正确的课程观、专业观和学科观,能主动勾勒出专业知识点的育人画面,挖掘课程有效的课程思政元素。在“自动控制原理”等专业课程教学中,存在专业教师不太愿意花费过多精力挖掘课程思政元素,课程思政的教学设计往往采用“拿来主义”,从而导致课程思政教学案例雷同,缺乏吸引力,教学过程中“尬聊”课程思政场景时有发生,引起学生厌烦。

3) 课程思政缺乏教学设计。课程思政是一种隐形渗透式的教学新模式,要体现“春风化雨”“润物无声”的自然渗透。在自动控制原理等专业课的课程思政教学设计中,课程思政案例的融入时机和切入点缺乏设计,显得生硬,课程思政教学流于形式的现象较为常见。

2 “自动控制原理”课程思政的教学实践探讨

2.1 明确课程思政的教学目标

应用型工科专业课的课程思政教学要遵循专业课的教学规律,确定行之有效地课程思政教学目标。“自动控制原理”课程教学中强调控制理论概念的理解、系统分析与设计方法的应用及创新实践能力的培养。因此,课程思政的教学目标应结合控制理论的历史沿革、辨证思维及工程伦理等人文知识,将家国情怀、哲学思辨、价值引领及工匠精神等思政元素贯穿于课程教学之中,使学生建立爱国爱家、锐意进取、积极乐观的人生理念,坚定报国之念,铸就工匠之心,培养凝聚“正能量”的浩然正气和“出淤泥而不染”的高尚品格。

2.2 教学环节融入有效的课程思政元素

“自动控制原理”教学环节可分为课程概述、知识模块、教学互动、实践教学,依据各教学环节的不同特点,融入有效的课程思政元素,是发挥课程育人的基础。

课程概述部分主要介绍控制理论发展历程,控制系统的基本概念、组成、原理、分类及对控制系统基本要求,控制系统应用实例及控制科学前沿技术等几方面内容。这部分内容可以通过梳理我国取得伟大的成就,并结合时政内容构建课程思政的教学内容。在讲解控制理论发展历程可以将指南车、都江堰水利工程、提花织布机等我国古代自动化技术的成就;“中国导弹之父”钱学森在控制工程领域的卓越贡献和爱国情怀;我国的航母建造、载人航天、探月工程及 5G 技术等方面的辉煌成就作为课程思政的教学素材。既可开拓了学生视野,又增强了民族自豪感和家国情怀。以我国抗击新冠疫情的闭环调控系统为案例,讲解控制系统的组成及工作原理,可巧妙地融入伟大抗疫精神及坚持人民至上、生命至上的理念,使学生坚定“四个自信”,增强社会责任感。将我国科技发展面临的“卡脖子”问题融入科学前沿技术的教学内容,讲述华为等中国民族企业的奋斗精神,教育学生树立科技报国和担当使命的坚定信念。

知识模块部分是课程的主体,在准确地讲解专业知识的同时,融入专业知识所隐含的人生哲理、科学思辨及追求真理等思政元素,传递正能量,引导学生学习做人做事的道理,提升学生的综合素质。例如,在系统“稳、准、快”性能分析的内容中,融入“矛盾对立统一性”哲学辨证思想,要求学生做事要通盘考虑,有大局观念;又如,在系统根轨迹分析法的内容中,联想人生轨迹,教育学生要不忘初心,不负大学美好时光,走好人生的每一步。依据教学的不同知识点,融入时事热点,国家重大项目以及老一辈科学家、大国工匠的感人事迹等思政案例。例如,在控制器设计内容插入小视频,介绍为我国工业机器人做出巨大贡献被誉为“机器人之父”蒋新松院士的科学成就;在控制系统的稳态误差内容讲解中,融入“大国工匠”胡胜以精湛的数控加工技艺将国产预警机核心部件的加工精度控制在4微米的事迹。另外,在工程实践案例讲解过程中注重学生工程伦理的教育,如在介绍都江堰水利工程内容时引导学生反思人与自然的和谐发展问题;针对人工智能的忧虑引导学生思考人与科技的和谐发展问题;从分析“挑战者号悲剧”案例涉及的有效减小工程风险等工程伦理问题引发的启示。总之,在理论教学过程中,找准切入点,融入有效的思政元素,既可以为枯燥的理论赋予趣味,提高学生听课专注力,又潜移默化中升华了学生思想境界,厚植爱国情怀,强化工程伦理教育,践行大国工匠精神。

教学互动环节改变了教师的一言堂,活跃课堂气氛,启发思维。实践教学环节包括课程实验和创新实践项目。在课程实验教学中,指导教师的身教言传、率先垂范是最好的思政元素。学生在教师的示范指导下,通过严格遵循实验流程,重视实验安全教育,深入分析实验现象和实验结果。对于学生养成科学、严谨、细致的工作作风以及培养洞察事物本质,勇于追求科学真理的精神都有很大帮助。创新实践是以提升学生科学探究和创新实践能力为目标。在教学过程中,通过锅炉水位控制、电机转速控制、倒立摆控制等工程综合性实践为导向,开展自主学习与实践,完成系统建模、系统性能分析及控制器设计等仿真实践的任务,通过“自主实践-合作讨论-指导评价-反馈修正”的闭环教学模式不断自我修正和持续改进。这一过程的课程思政教学的开展是在师生频繁交流互动过程中以隐性渗透的方式完成,在教师的言语和行动的引导下,学生勇于创新、大胆实践,对于培养学生严谨的科学态度,相互协作、实事求是的科学品质以及精益求精的大国工匠精神有重要作用。

2.3 课程思政的教学设计与实施

1) 画龙点睛式。设计课程思政时,要寓德于教,将课程思政案例讲解上升到辩证唯物主义认识论、社会主义核心价值观、职业观与成才观等的点睛之笔。比如在“自动控制原理”讲解控制器参数调整的技能知识时,以提高职业素养,锤炼“工匠精神”为思政教育的核心[3]。

2) 专业映射式。将专业知识与人文情怀相结合,情理交融,学生更容易感同身受。比如在“自动控制原理”讲解系统频域分析的三频段知识点时,将系统频率特性的低、中、高频段特性与人生青年、中年及老年三个阶段类比,映射人生在不同阶段有不同的奋斗目标,达到鼓励青年人要树立远大的理想,不负韶华,引导学生建立正确价值观的目的。

3) 隐性渗透式。通过强化教师的垂范意识,发挥实践教学环节隐性育人的作用[4]。“自动控制原理”的创新实践项目指导是隐性渗透式课程思政最好的实践,通过教师与学生的沟通交流,展示教师精湛的专业能力和深厚的学术功底,引导学生追求正确的价值观,坚定自我理想信念。

教师备课和撰写教案是进行课程思政教学构思、设计和打磨的首要环节。在这一环节中,教师要归纳课程思政融入教学的主题方向,结合具体思政案例设计如何在专业教学内容中如盐融水、润物无声融入课程思政元素。课堂教学是课程思政教学的主要渠道,思政元素的切入点可以在内容回顾、新课导入、知识讲授、内容小结等教学过程的不同阶段。以“控制系统稳定裕度及三频段理论”教学单元为例探讨课程思政教学设计与实施,教学单元的总体教学设计如图 1 所示。

图1 教学单元的总体教学设计

在该教学单元的教学过程中,采用了“五步一反馈”的教学方法,利用问题导入、设置悬念、知识对比、工程案例、探究与互动等教学方法,融入与专业知识密切关联的新闻事件、哲学思辨及人生哲理等思政元素,具体的教学实施结构如图2所示。从该单元的课程思政教学设计与实施效果来看,在其教学中将知识传授、能力培养与价值引领相互融合,凸显了课程思政在专业课教学中的铸魂育人作用,也体现了教师从教学的主导者变为了引导者,学生从接受式学习向探究式学习的转变,有效地提高了课程教学效果。通过课程的成绩统计、调查问卷、督导反馈、交流座谈等渠道获得的授课反馈信息显示,融入了课程思政的新教学理念,获得了在有限的教学时间内开展德育育人良好效果。

课程思政是一种教育教学理念,也是一种思维方式。在教学过程中有机地将专业教育和思想政治教育相结合,充分发挥专业课的协同育人功能,在提升学生的综合素质方面有积极的促进作用。近年来,我校大力推进课程思政示范课建设,在“自动控制原理”课程思政示范课的建设过程中,笔者任课班级获国家励志奖学金、优秀毕业生及考取研究生的学生人数明显增加,特别是2017级张项飞同学被评为 2021年度甘肃省“勤学上进好青年”的荣誉称号,唐家伟等同学在全国工程机器人大赛中获全国亚军,这些成绩的取得都从一个侧面反映了课程思政教学在学生思想政治及品德教育中发挥着越来越重要的作用。

3 结语

应用型工科大学生是生产一线的工程技术人才的后备军,肩负着建设国家、科技强国的重要使命,加强学生的思想政治及品德教育显得尤为重要[5]。应用型工科“自动控制原理”课程是特别重要的专业基础课,在教学中,教师不仅要“授业”(传授专业知识)和“解惑”(掌握专业技能),更要履行“传道”(培养学生道德品质)职责。通过充分挖掘课程隐含的家国情怀、哲学思辨、工匠精神、创新思维等思政育人元素,利用课程思政教学新模式将思政育人元素有机融入专业教学之中,增强“三全育人”的实效,提升应用型人才培养的水平。

图2 课程思政教学实施结构