课程思政‖自动控制理论

案例说明

在课程知识学习和能力培养教学基础上，紧紧围绕立德树人这一根本任务，在课程内容设计时融入思政元素，力求在讲课时将思政教育内容以幽默诙谐的语言、以润物细无声的方式自然和谐地融入到专业教学中，增强思政教育的亲和力与感染力，给学生带来真实的体验感与获得感，实现培养社会主义建设者和接班人相对应的课程育人目标。

自动控制理论是一门相对难学、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。

创新教学方法、手段的核心是改革传统的课堂，将教师授课注入式的被动教学改为以学生为中心，采用启发式、翻转式、讨论式、线上和线下结合的混合式教学方法，授课整体遵从问题导入——启发思考——理论讲授——归纳总结——案例分析——得出答案，采用观看视频、课堂讲解、课堂讨论、课后调研、撰写小论文、教学平台推送有教育意义的案例等形式多样的教学手段，实现课程思政育人，引导同学们对一些问题的深入思考，进而受到启发，同学们也有参与感和获得感，达到促其心智健康成长的目的。

课程基本信息

随着现代化技术的不断发展，自动控制技术广泛应用于航空航天、制造业、能源、交通等众多行业，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的生活水平。本课程为自动化、测控、能动等9个专业大三学生的专业基础课、必修课，受众面广，在学时设置上自动化和测控专业64学时，其他专业48学时。课程的目的和任务是掌握古典控制理论的控制系统分析和综合的基本理论、方法，为后续专业基础课程和专业课程奠定基础，先修课程有高等数学、大学物理、电路理论、积分变换等，是交叉性、理论性很强的一门课。

01、教学目标

（一）知识教学目标

1．了解自动控制的基本概念和自动控制系统的基本组成、结构、分类与基本要求。

2．了解控制系统数学模型的概念；掌握线性定常连续和离散控制系统建模方法、各类数学模型表示及其相互转换方法；非线性系统经典数学模型描述方法等内容。

3．掌握线性定常连续系统的分析方法（包括时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法），并掌握用这些分析方法分析系统的稳定性、动态性能、稳态性能；了解离散定常系统的分析方法，非线性系统的经典分析方法。

4．掌握线性定常连续系统的各种校正方法、基本思想和常用的校正装置。

5．能用Matlab仿真工具对自动控制系统进行建模、分析和设计，理解仿真在系统分析和设计中的作用和局限性。

（二）能力培养目标

1．能够掌握经典控制理论方面的概念、原理和分析方法。

2．能够对自动控制方面的工程问题进行抽象、简化、归纳，依据物理、化学、电学等定律运用微分方程、积分变换、复变函数等知识建立控制系统数学模型。

3．能够分析控制系统的稳定性、稳态性能和动态性能，准确计算控制系统时、频域性能指标，并能在分析的基础上对简单控制系统进行设计与综合，使学生能够依据控制理论的专业知识对工程中的控制问题进行描述、分析和设计。

4．通过实验能够加深学生理解系统参数对系统稳定性、动态特性、稳态性能的影响，并能根据实验数据获取合理有效的结论。培养学生基本实验技能，使学生具备一定的科学研究能力。

5．掌握时域分析法、根轨迹法和频域分析法，能够利用MATLAB软件进行辅助设计、分析、计算与仿真，使学生获得一定的现代工具的使用能力。

（三）素质培养目标

1．厚植爱国精神与刻苦、勤奋、创新精神，鼓励学生创造人生价值，报效祖国。

2．培养学生的工科人文情怀和精益求精的工匠精神、团结协作精神。

3．培养学生要有稳定意识、大局意识、协作意识、责任意识、规划意识、底线意识。

4．结合行业特色激励学生提高专业素养，自觉融入到实现中华民族伟大复兴中国梦的能源电力建设进程中去。

02、教学策略

在讲自动控制理论的发展史尤其是自动控制应用时引出自动化之父。通过观看短视频，介绍被誉为“中国自动化控制之父”“两弹一星”“中国航天之父”钱学森的事迹，引导学生弘扬其刻苦勤奋的学习精神、攻坚克难精神、创新精神以及其“学成必归”“五年归国路”“十年造两弹”报效祖国的爱国精神，激励学生自觉融入到实现中华民族伟大复兴中国梦的进程中去，实现自己的人生价值。通过交小论文了解学生的精神面貌以及课程思政融入的效果以便改进。

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，弘扬中华民族传统美德。 

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；社会发展，电力先行，电力系统稳定了，才能使我们的各项建设得以顺利进行，加以引申为达到电力系统的稳定，我们作为电力人应承担什么样的责任。

通过讲授控制系统基本要求对系统综合评价，既要全面又要有所侧重。引导大学生要有大局意识和协调发展意识，包括理解大学生自身的综合评价体系和我国将生态文明建设提上前所未有的高度，甚至写入党章正是大局意识、可持续发展意识、协调发展意识的体现，进而引导学生思考作为电力人如何看待传统能源和新能源的协调发展问题。 

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10个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。 

通过讲授稳定裕度的含义映射做任何事要做好充分准备、留有余地，这样应对不确定性的情况才能遇事沉着，处理事情能够相时而动、游刃有余。通过查找资料了解电力系统留有旋转备用对电网维护频率、电压稳定的意义。

通过讲授频域三频段理论在不同频段有不同的要求、实现不同的目标，国家发展和电力系统新能源发展同样有规划目标，引导学生要有规划意识，根据不同阶段规划好其阶段目标，有了目标才有努力的方向，同时要做好充分准备，应对不确定性，以便相时而动。通过课堂讨论了解学生在大三和大四以及今后的目标，并适时进行一定的引导。

通过讲授频域带宽与抗干扰的关系引导学生做人做事要有底线、有原则，坚守社会主义核心价值观，坚守职业素养、发扬中华民族传统美德，死守法律法规底线，才不会被干扰影响迷失自己。 

通过讲解线性系统设计与校正方法，不同系统、不同发展阶段对系统的要求不同。引导学生用发展的眼光看问题，终身学习，与时俱进，始终拥有先进的理念和较高的职业素养。通过课后调研正确理解生态文明建设写入党章的新时代背景及意义，作为电力人该有怎样的理念又该如何担起责任？ 

03.教学成效

（一）教师方面

1．团队人员至少50%走出去，走访其他课程思政建设单位交流或参与机构的课程思政建设研讨会，并撰写交流经验总结1份。

2．探索出一套工科专业可复制可推广的课程思政建设机制。

3．整理课程思政的材料，撰写教改论文3篇，提供完整的课程思政内容PPT以供所有上自动控制理论课教师参考，学生的课程教学评价有所提高。

4．正在编写出版自动控制理论课程思政的教师辅助教材及电子书。

5．教学团队教师通过思政理论学习、教学研讨，提高了思政育人意识，提高了思政育人能力。

（二）学生方面

1．将课程思政元素融入课程中，激发了学生的学习热情，学生的上课抬头率、作业的认真程度、课堂与老师的互动都较以往有所提升。

2．通过课程思政的引领，学生专业认同感、责任感上升，呈现出热爱专业、热爱祖国，为电力事业努力奋斗的精神面貌。

3．学生能以系统控制的思想，在做人做事上有大局意识、底线意识、协调意识、规划意识、校正意识。

4．毕竟通过一门课就让学生大彻大悟很难，但如果每门课都起到相应的作用，即通过专业思政，各门课相互呼应、相互影响、交叉耦合，才能起到更好的育人效果。

5． 需要注意的是要尊重人才培养规律，十年树木百年树人，我们努力去做但是不能急于求成，有些教育效果可能在更长时间才能显现。

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来源：华北电力大学教务处