張冬妍　鄭綱　王金聰　朱良寬　胡峻峰

摘? 要：課程思政是高校落實立德樹人的必行舉措，是深化教育教學(xué)改革的法寶，自動控制原理是自動化及相關(guān)專業(yè)的核心必修課程，這二者的有機融合使課程教學(xué)內(nèi)容、實施方法、考核評價的多維度改革研究與實踐有更具體深入的落腳點。從設(shè)定OBE理念下的課程目標(biāo)入手，將思政元素微觀植入，從宏觀、細(xì)觀、微觀多尺度融合進行課程實施，使課程的價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)三位一體目標(biāo)更全面落實，從而最大程度實現(xiàn)全方位育人。

關(guān)鍵詞：課程思政；自動控制原理；課程教學(xué)改革；多尺度；OBE理念

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）17-0026-04

Abstract： Ideological and political curriculum is a necessary measure for colleges and universities to implement morality and cultivate people， and a magic weapon for deepening education and teaching reform. Automatic Control Principle is the core compulsory course of automation and related majors. The organic integration of the two makes the research and practice of multi-dimensional reform of course teaching content， implementation method and assessment and evaluation have a more concrete and in-depth foothold. Starting from setting the curriculum objectives under the OBE concept， the ideological and political elements are implanted microscopically， and the curriculum is implemented from the macro， meso and micro multi-scale， which makes the value building， knowledge imparting and ability training of the curriculum be carried out more comprehensively， so as to maximize the realization of all-round education.

Keywords： ideology and politics curriculum; Automatic Control Principle; curriculum teaching reform; multi-scale; OBE concept

大學(xué)教育的目標(biāo)不僅在于傳授知識和培養(yǎng)能力，更重要的是幫助學(xué)生樹立正確的價值觀、人生觀。課程，尤其是專業(yè)課程，作為人才培養(yǎng)的核心要素，雖然面對的是教育的微觀問題，但解決的卻是教育最根本的問題[1]。2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。[2]”2018年，習(xí)近平總書記在全國教育大會上指出，“要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環(huán)節(jié)，貫穿基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育、高等教育各領(lǐng)域”[3]。2019年，習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會上指出，“要堅持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，挖掘其他課程和教學(xué)方式中蘊含的思想政治教育資源，實現(xiàn)全員全程全方位育人。[4]”由此，在當(dāng)前的世界復(fù)雜大背景下，對大學(xué)生理想信念的培養(yǎng)、價值的引領(lǐng)，亟需融合、發(fā)揮各專業(yè)學(xué)科的優(yōu)勢，提升專業(yè)課程內(nèi)涵和質(zhì)量，給知識和能力賦予正確的價值觀取向，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的人才培養(yǎng)。

一 思政視域下自動控制原理課程改革的必要性和目標(biāo)

隨著科技的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)在國防、航空、航天、工業(yè)和通信等各個方面都已成為不可或缺的重要組成部分，極大地提高了社會勞動生產(chǎn)率，改善了人們的生活水平[5]。控制理論的核心研究對象就是自動控制系統(tǒng)。自動控制原理是自動化及其相關(guān)專業(yè)的核心必修課，在專業(yè)學(xué)習(xí)中占據(jù)舉足輕重的重要位置，起到承上啟下的重要作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，可奠定學(xué)生在控制理論與應(yīng)用方面的扎實基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)后繼的專業(yè)課程、進行科研及工作等做必要的理論鋪墊。但本課程體系龐大，邏輯性強，對數(shù)學(xué)、物理等知識基礎(chǔ)要求高，內(nèi)容抽象，難于理解。因課程具有內(nèi)容縱深面大，與實際聯(lián)系密切，源于實際、高于實際又要回歸實際的特點，使本課程的教學(xué)能有效引領(lǐng)學(xué)生掌握多種方法手段，并靈活運用于實際控制問題的解決成為教學(xué)關(guān)鍵點和難點。為此，課程組依據(jù)專業(yè)發(fā)展定位和畢業(yè)要求，基于成果為導(dǎo)向（OBE）的理念，融合思政元素，提出了價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)三位一體的課程目標(biāo)。

（一）? 知識目標(biāo)

1）掌握運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)知識和控制理論基礎(chǔ)知識建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并能正確求解的方法。

2）理解自動控制系統(tǒng)的基本概念及原理，從數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和控制理論的認(rèn)知角度對控制工程問題的解決方案進行分析。

3）掌握控制系統(tǒng)的分析思路和方法，對控制工程領(lǐng)域涉及的控制系統(tǒng)的特征和工作狀態(tài)進行正確的描述和表達。

（二）? 能力目標(biāo)

1）能夠運用控制理論的分析方法，對控制工程問題進行性能評價，并給出有效結(jié)論。

2）能夠針對復(fù)雜控制工程的要求和特性，基于控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行系統(tǒng)參數(shù)計算，確定系統(tǒng)控制方案并進行工程意識下的相應(yīng)設(shè)計。

3）能夠基于控制基本原理，對自動控制系統(tǒng)等復(fù)雜工程問題進行實驗驗證和實驗設(shè)計。

4）能夠基于控制系統(tǒng)研究的基本方法，對控制系統(tǒng)的相關(guān)實驗結(jié)果進行分析，并獲取有效結(jié)論。

5）能夠應(yīng)用專業(yè)軟件，以工程問題的認(rèn)知角度，進行復(fù)雜控制工程問題的建模與仿真，并理解其局限性。

（三）? 素質(zhì)目標(biāo)

通過對控制理論基本知識的理解和運用，在解決控制工程問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神和職業(yè)責(zé)任感。

二? 融合思政元素的教學(xué)內(nèi)容的改革

對于理論性、邏輯性都很強的自動控制原理課程而言，思路的引領(lǐng)、脈絡(luò)的捋順，對于學(xué)生的知識掌握顯得尤為重要。為此，結(jié)合課程知識點，采取“兩個中心、三個學(xué)習(xí)空間”的教學(xué)模式，即“教師”和“學(xué)生”為中心，開發(fā)“自主學(xué)習(xí)空間”“有意義接受學(xué)習(xí)空間”“翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)空間”，將教師主導(dǎo)和學(xué)生認(rèn)知主體充分結(jié)合，同時融合實驗、設(shè)計等環(huán)節(jié)，構(gòu)筑課程的有機共同體，有效達到課程目標(biāo)。

（一）? 課程理論知識內(nèi)容的優(yōu)化

控制理論知識是以系統(tǒng)的理念為引領(lǐng)，以模型為基礎(chǔ)，展開系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)快的分析，從而實現(xiàn)工程實際問題中的系統(tǒng)設(shè)計的解決。為此，教學(xué)中，突出自動控制原理中的數(shù)學(xué)抽象（數(shù)學(xué)建模）、性能分析（包括穩(wěn)態(tài)分析和動態(tài)分析）、綜合校正（性能不滿足要求時）三個主線要點的課堂講授內(nèi)容的實踐，將思政意識融入主體內(nèi)容適合環(huán)節(jié)中，以核心價值觀和工程倫理的認(rèn)識講授工程內(nèi)容的實現(xiàn)原則和方法。即在課程理論內(nèi)容改革實踐的過程中，注重主線引領(lǐng)和副線案例的貫穿，比如，學(xué)習(xí)之初，從人能完成的各項動作行為功能的例子開始，讓學(xué)生從很具體的感性化認(rèn)知逐步接受控制思想，從而引申工程實例分析，給出諸如木材干燥過程如何控制，宏觀上如何設(shè)計這樣一個控制系統(tǒng)；同理，苗圃大棚的溫度控制如何實現(xiàn)，如何反饋，使學(xué)生對無生命的空洞理論逐步消除陌生感，逐步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從能聽得懂、能理解得到的知識傳授開始，逐步熟悉反饋控制理論的術(shù)語和基本概念，對后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生好奇心，努力想知道后續(xù)到底還能學(xué)到什么知識，怎么解決的這些問題，在什么情況下采取什么方法。將基于系統(tǒng)模型的系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)快分析貫穿始終，對于一個給定輸入究竟如何得到期望的輸出的問題逐步展開深入研究。如此，既強化重難點知識的理解，又強化方法的實用性，即使學(xué)生逐步掌握不同方法手段的靈活運用以有效解決問題，在整個學(xué)習(xí)過程中始終明確研究思路和要點，從而具備對知識的拓展和延伸能力。

自動控制原理課程在實施過程中注重挖掘內(nèi)容關(guān)聯(lián)度大的思政元素。自動控制原理課程思政元素見表1。

在控制理論發(fā)展史的授課中，引出“中國自動化控制之父”“兩彈一星”“中國航天之父”的錢學(xué)森事跡，講述他的五年歸國路、十年造兩彈的經(jīng)歷，讓學(xué)生們感受他的“國為重、家為輕，科學(xué)最重、名利最輕”，共情于他的報效祖國的愛國情懷、攻堅克難和創(chuàng)新精神；同時，由當(dāng)前的神舟十三號載人飛船成功返航、神舟十四號的成功升空，讓學(xué)生們從祖國科技高速發(fā)展的榮譽感中培養(yǎng)家國情懷。從航天員為了祖國航天事業(yè)的發(fā)展，為了空間站工作的高效開展，十幾年如一日地堅持刻苦學(xué)習(xí)、適應(yīng)訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)刻苦勤奮的精神、為理想堅持奮斗的精神。從而激勵學(xué)生自覺融入到實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢的奮斗征程中，實現(xiàn)自己的人生價值，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

比如，控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，充分理解其定義是對自動控制系統(tǒng)的本質(zhì)特征的描述，是系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達，由此引導(dǎo)學(xué)生明確兩個認(rèn)識：其一，系統(tǒng)模型是對其本質(zhì)特征的抽象，那就要求其數(shù)學(xué)模型要具有科學(xué)性，能真實地反映實際系統(tǒng)；其二，模型的建立是為了輔助對系統(tǒng)的分析或設(shè)計，要面向?qū)嶋H研究和搭建系統(tǒng)的需求，所以要考慮其合理性，即能否在實際中找到與其相匹配的實際器件。然而，還要看到，這兩點往往是存在矛盾關(guān)系的，為了更準(zhǔn)確地表達系統(tǒng)特性，建立的模型可能更復(fù)雜，這就影響了實際的應(yīng)用；如果為了更有效地實際應(yīng)用，建立的模型往往要考慮的是如何在一定的約束條件下進行簡化。綜合以上認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生要以辯證唯物主義的思想看待問題，在矛盾中找平衡，使其綜合層面上符合對系統(tǒng)的研究需求。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生充分地掌握不同系統(tǒng)研究方法的應(yīng)用，會介紹多種面向不同分析法的數(shù)學(xué)模型形式，當(dāng)多個模型面向同一個對象的描述時，讓學(xué)生理解這些模型一致性的前提下，不同的模型形式之間是可以互相轉(zhuǎn)換的，那么從中引導(dǎo)學(xué)生對于自由平等法制的理解，同一問題可以有多種不同的解決方法，但約束是前提。

（二）? 課程實驗內(nèi)容的改革

課程組研發(fā)了利用自主開發(fā)的基于實驗板、仿真軟件的虛實結(jié)合式自動控制原理綜合實驗平臺，從知識理解、仿真工具使用、動手實踐，多角度強化教學(xué)內(nèi)容的學(xué)生內(nèi)化水平。實驗內(nèi)容設(shè)計了包括典型環(huán)節(jié)的特性研究、二階系統(tǒng)的穩(wěn)定性和時域響應(yīng)分析、系統(tǒng)的頻率特性及系統(tǒng)校正四個虛實結(jié)合方式的綜合實驗，將原理性的驗證、面包板形式的實際插線接電路、仿真軟件的輔助分析測試三方面實施環(huán)節(jié)相結(jié)合。由學(xué)生小組自行根據(jù)原理圖設(shè)計電路，并實際插線、查找故障，通過面包板與仿真軟件的連接，采集仿真結(jié)果和實際結(jié)果數(shù)據(jù)。此過程既能鍛煉學(xué)生實際設(shè)計實驗和操作實驗?zāi)芰?，又能在搭建電路、驗證結(jié)果的過程中培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和嚴(yán)肅的工程責(zé)任意識。同時，實驗中的基于MATLAB軟件的系統(tǒng)仿真研究，使學(xué)生結(jié)合自己設(shè)計的實際實驗系統(tǒng)，直觀認(rèn)識、熟練仿真工具的使用，并在實踐的過程中體會理論、仿真、實際之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和辯證性，理解仿真工具分析問題的優(yōu)勢和局限性，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和辯證的責(zé)任意識。

三? 教學(xué)實施方法的改革

結(jié)合前述的教育背景和課程目標(biāo)，以及由此而帶來的教學(xué)難點，課程執(zhí)行過程中進行了多尺度的課程實施（圖1），從宏觀、細(xì)觀、微觀角度融合開展課程教學(xué)與改革實踐。

根據(jù)課程在專業(yè)體系中所處的位置可知，前期課程學(xué)習(xí)的效果對本課程的學(xué)習(xí)有直接的影響，尤其是學(xué)生大一大二的學(xué)習(xí)狀態(tài)，將在本課程的學(xué)習(xí)中有一定的影響。為此，課程宏觀實施時，先了解學(xué)生的學(xué)情并做分析，由此明確教學(xué)內(nèi)容的詳略設(shè)計、教學(xué)方法的制定，尤其是開學(xué)第一課給學(xué)生傳遞的主導(dǎo)和認(rèn)識。課程結(jié)束后進行達成評價、分析總結(jié)，從而形成閉環(huán)優(yōu)化；細(xì)觀上的課程內(nèi)容具體實施采取多閉環(huán)的優(yōu)化方式進行；微觀上，注重思想和意識的引領(lǐng)，將思政元素有機融入，使貼近實際的課程內(nèi)容成為學(xué)生解決實際問題的高層護甲，有效促進知識的理解和使用。

課程教學(xué)中，以課堂講授為主，結(jié)合實驗、網(wǎng)上自學(xué)及章節(jié)測驗、翻轉(zhuǎn)課堂和設(shè)計報告等共同實施。實現(xiàn)了課堂授課為主體，翻轉(zhuǎn)教學(xué)為助力，在線平臺的自學(xué)測驗為輔助的多元融合的線上線下混合式教學(xué)。

利用在線平臺逐步開展線上線下結(jié)合方式下的課程教學(xué)，不斷豐富課程教學(xué)資源（包括碎片化知識點的講解視頻、多媒體課件、主題討論、試題庫和課程的拓展數(shù)字資源），尤其是新型冠狀病毒感染（以下簡稱新冠感染）疫情網(wǎng)課期間，充分發(fā)揮網(wǎng)上學(xué)習(xí)、PPT結(jié)合手寫板書的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)、網(wǎng)上翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)習(xí)通隨堂練習(xí)、課程QQ學(xué)習(xí)群和QQ私聊答疑等多種方式方法，克服了學(xué)生由集中網(wǎng)課到分散聽課、由老師直面網(wǎng)絡(luò)關(guān)注到隔空的聲見人不見的教學(xué)改變而帶來的教學(xué)和學(xué)習(xí)的困難，確保了教學(xué)的正常實施，達到了課前網(wǎng)上視頻預(yù)習(xí)、課中精講、課后復(fù)習(xí)測驗鞏固三者有效結(jié)合。

翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，自行組組，準(zhǔn)備翻轉(zhuǎn)內(nèi)容講解。新冠感染疫情期間的封閉學(xué)習(xí)并沒有削減學(xué)生的翻轉(zhuǎn)熱情，絕大多數(shù)的翻轉(zhuǎn)小組網(wǎng)絡(luò)直播的講解環(huán)節(jié)呈現(xiàn)了意想不到的驚喜效果，從不同角度呈遞知識關(guān)鍵點，與教師的授課實現(xiàn)了有機互補。

四? 融合思政的課程考核與評價改革

（一）? 融合思政的課程考核改革

本課程考核已逐步改革為多種考核環(huán)節(jié)相結(jié)合的多元化方式，將學(xué)習(xí)期間的平時成績、實驗成績、階段性考試和期末考試相結(jié)合，平時成績和實驗成績各占20%，兩次階段性考試分值比例各占15%，期末考試分值比例占30%。其中，平時成績包括網(wǎng)上自學(xué)測驗、翻轉(zhuǎn)課堂的考核；階段性考試以設(shè)計報告形式完成，由課程組進行基于仿真軟件的自動控制系統(tǒng)輔助分析與設(shè)計，給學(xué)生提供目標(biāo)性設(shè)計要求。

平時成績著重考核學(xué)生自動控制基礎(chǔ)理論知識的掌握情況，通過兩個環(huán)節(jié)達成：一個是在線平臺課程中的視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)測驗、參與思政相關(guān)主題的問題討論，占總考核比例的10%；另一個是分組翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)，由教師布置任務(wù)點，小組自選，借助網(wǎng)絡(luò)資源分工合作，通過課堂講解或者是網(wǎng)絡(luò)直播講解完成，此環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)由教師、各小組打分、組內(nèi)成員貢獻分三部分組成，占總考核比例的10%。另外，網(wǎng)上學(xué)習(xí)部分，實施過程中會通過批閱章節(jié)測驗，給學(xué)生反饋問題，打回重做再重新提交的方式糾正認(rèn)識偏差，以實現(xiàn)實施過程中的優(yōu)化促進。

實驗成績著重考查學(xué)生利用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識進行實驗設(shè)計、電路搭建、仿真分析和數(shù)據(jù)處理等能力，所以在該考核過程中，不僅要對實驗報告進行評價，也要對實驗操作進行打分，實操考核會涉及學(xué)生安全責(zé)任意識和團隊協(xié)作，使學(xué)生提高綜合實踐能力的同時，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工程意識。

階段成績，這里既包括試卷考核，也包括培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的綜合設(shè)計能力的考核，設(shè)計報告環(huán)節(jié)給學(xué)生下達任務(wù)，通過小組成員分工協(xié)作，查閱文獻提出科學(xué)的研究問題、確定控制方案、數(shù)學(xué)建模、參數(shù)計算與選擇、綜合校正，仿真分析與設(shè)計，并撰寫設(shè)計報告，綜合考察學(xué)生設(shè)計過程中的技術(shù)與非技術(shù)能力。設(shè)計報告的成績評價中會設(shè)置10%成績比例考核工程意識和職業(yè)責(zé)任認(rèn)識。

期末成績，是對全部課程內(nèi)容進行的考核，既有基礎(chǔ)知識的考查，也有方法靈活運用、綜合運用的考察。從控制系統(tǒng)問題的正確表達、數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計等幾大方面進行，對方法的使用不給具體的限定，結(jié)果形式不單一，學(xué)生可以依據(jù)自己的認(rèn)識和掌握程度選擇合理有效的實現(xiàn)方式，考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識的延展能力，及自行、靈活解決問題的能力。

（二）? 課程多維度評價

課程的形成性評價主要由三個部分構(gòu)成：課程達成度報告、課程組發(fā)布的學(xué)生調(diào)查問卷和學(xué)校發(fā)布的學(xué)生調(diào)查問卷。通過這三部分的數(shù)據(jù)對課程目標(biāo)達成情況及授課學(xué)生反饋情況進行全面了解。其中，課程組發(fā)布的學(xué)生調(diào)查問卷主要針對課程培養(yǎng)目標(biāo)及授課各環(huán)節(jié)滿意度調(diào)查；學(xué)校發(fā)布的調(diào)查問卷包括課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、課程考核、課程資源及教師授課滿意度等全方位的信息。

本課程自2020年進行學(xué)時的大幅度調(diào)整之后，連續(xù)兩年持續(xù)進行了OBE理念下、融合課程思政的課程建設(shè)體系改革探索，從同一專業(yè)三輪授課的課程考核成績中（圖2）可以看出，優(yōu)良率和平均值呈穩(wěn)中有增的趨勢，后兩個學(xué)年度教學(xué)改革的實踐明顯優(yōu)于2019年未進行全面改革完善的效果。另外，從調(diào)查問卷的結(jié)果統(tǒng)計，改革后學(xué)生對課程的滿意度連續(xù)兩個學(xué)年度都高達95%以上。

五? 結(jié)束語

融合思政的專業(yè)課程建設(shè)改革已成為培養(yǎng)高質(zhì)量人才的重要支撐，顯性的課程教育和隱性的思想政治教育的有機結(jié)合，既為課程組的課程教學(xué)改革實踐起到了推波助瀾的作用，也為學(xué)生后續(xù)控制類專業(yè)課程學(xué)習(xí)的有效銜接和就業(yè)后實際控制相關(guān)工作的高質(zhì)量開展提供了良好的專業(yè)素養(yǎng)和思想站位助力劑。

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