“現(xiàn)代控制理論”課程思政教學(xué)案例建設(shè)研究

姜順

[摘 要] 現(xiàn)代控制理論作為自動(dòng)化和電氣類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合方面的能力。該課程內(nèi)容蘊(yùn)含著豐富的思政元素，授課過(guò)程中通過(guò)思政案例的講解，能夠在潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情與社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)出具有“工匠精神”的新工科人才，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)的協(xié)同育人目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] 現(xiàn)代控制理論;課程思政;案例;協(xié)同育人

[課題名稱] 2019年江南大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“新工科背景下《現(xiàn)代控制理論》課程思政教學(xué)案例建設(shè)研究”（JG2019047）

[作者簡(jiǎn)介] 姜 順，江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事控制理論研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）40-0035-02? ? [收稿日期] 2020-03-06

一、引言

“課程思政”是新時(shí)期高校思想政治工作的新模式，是“全員育人”觀念的進(jìn)一步深化和拓展，也是高等教育中育德與育才、德育與智育相統(tǒng)一的具體體現(xiàn)和要求，它體現(xiàn)了中國(guó)特色社會(huì)主義大學(xué)的辦學(xué)方向[1]，是培養(yǎng)中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)者和接班人的重要保障，對(duì)新時(shí)期高校思想政治工作改革創(chuàng)新有著積極的指導(dǎo)意義，是今后高校思想政治教育工作必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的指導(dǎo)思想。課程思政是高校落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，鑄就教育之魂的理念創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新，積極推進(jìn)高校“課程思政”教學(xué)改革成為今后高校思想政治教育工作和課程教學(xué)改革工作的重要主題[2]。

現(xiàn)代控制理論課程是自動(dòng)化和電氣類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它是以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)研究系統(tǒng)分析與綜合方法的理論性課程，在自動(dòng)化和電氣類專業(yè)相關(guān)專業(yè)本科人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮著舉足輕重的作用。該課程側(cè)重理論分析，主要講解線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立、線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的求解、線性系統(tǒng)的能控性、能觀性與穩(wěn)定性以及線性系統(tǒng)的綜合問(wèn)題;著重培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合方面的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，為從事系統(tǒng)與控制科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)奠定必要的理論基礎(chǔ)。這門課程蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思想，處處貫穿著系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)、內(nèi)因、外因及因果關(guān)系等哲學(xué)原理。另外，在控制理論發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，涌現(xiàn)出許許多多卓越科學(xué)家和大國(guó)工匠，他們背后的故事彰顯了赤誠(chéng)報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和銳意創(chuàng)新的治學(xué)精神，這些極具感召力的先進(jìn)事跡和歷史故事均可以作為課程思政的經(jīng)典案例。在講授這門課程時(shí)，我們可以結(jié)合“現(xiàn)代控制理論”課程的特點(diǎn)和知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)課程思政案例。

二、課程思政案例

（一）人類創(chuàng)造歷史的兩種基本活動(dòng)——認(rèn)識(shí)世界與改造世界的思政案例

現(xiàn)代控制理論課程的主要內(nèi)容可以分為兩大板塊：第一板塊主要包括現(xiàn)代控制理論的發(fā)展歷程、控制系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立方法，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、能控制與能觀性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這一部分側(cè)重于對(duì)已知系統(tǒng)的性能分析;第二板塊主要包括系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)、觀測(cè)器設(shè)計(jì)、極點(diǎn)配置及性能優(yōu)化等內(nèi)容，這一部分則側(cè)重于如何設(shè)計(jì)控制器使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)行為滿足人們的實(shí)際需求。從哲學(xué)的角度看，第一板塊恰好屬于認(rèn)識(shí)世界的范疇，而第二板塊則屬于改變世界的范疇，而認(rèn)識(shí)世界與改造世界是互為前提和基礎(chǔ)的，也是互相促進(jìn)的。

因此在講授這門課程緒論時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生先從宏觀上總體把握這門課程的知識(shí)架構(gòu)，從哲學(xué)的角度就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)自覺地把認(rèn)識(shí)世界與改造世界統(tǒng)一起來(lái)，在改造世界的過(guò)程中正確認(rèn)識(shí)世界，在正確認(rèn)識(shí)世界的指導(dǎo)下有效地改造世界，實(shí)現(xiàn)真理與價(jià)值的統(tǒng)一。

（二）控制工程領(lǐng)域偉大科學(xué)家錢學(xué)森赤誠(chéng)報(bào)國(guó)的思政案例

在講授推動(dòng)現(xiàn)代控制理論發(fā)展的關(guān)鍵人物時(shí)，可以結(jié)合中華人民共和國(guó)在控制理論與控制工程研究方面取得的重要成果，特別是我國(guó)杰出科學(xué)家錢學(xué)森將維納的純粹理論應(yīng)用于工程實(shí)踐，創(chuàng)立了工程控制論與系統(tǒng)科學(xué)，首次把控制理論成功應(yīng)用于我國(guó)的航空航天領(lǐng)域，并用英文出版了《工程控制論》，這本著作對(duì)現(xiàn)代科技的發(fā)展具有極其深遠(yuǎn)的意義，錢學(xué)森對(duì)我國(guó)火箭、導(dǎo)彈和航天事業(yè)具有開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，被稱為“中國(guó)航天之父”[3]。錢學(xué)森自愿放棄美國(guó)的優(yōu)厚條件，毅然回國(guó)支援中華人民共和國(guó)的建設(shè)，五年的艱難歸國(guó)路，美國(guó)政府千方百計(jì)阻撓錢學(xué)森回國(guó)并施以各種威脅和誘惑，可是依然沒有阻擋住他回國(guó)的決心。他一生的經(jīng)歷和成就，在中國(guó)的國(guó)家史、華人的民族史和人類的世界史上，同時(shí)留下了耀眼的光芒。作為中國(guó)航天事業(yè)的先行人，他不僅是知識(shí)的寶藏、科學(xué)的旗幟，而且是民族的脊梁、全球華人的典范，他向世界展示了華人的風(fēng)采。

課堂上可以利用這個(gè)典型的思政案例，充分對(duì)學(xué)生進(jìn)行主人翁意識(shí)教育，樹立民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)，勇于創(chuàng)新，踐行報(bào)國(guó)之志，通過(guò)偉大科學(xué)家的感人事跡激發(fā)學(xué)生的家國(guó)情懷和奉獻(xiàn)精神，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)主義情操，增強(qiáng)使命感和責(zé)任感。

（三）從穩(wěn)定性理論的嚴(yán)謹(jǐn)性看科學(xué)家崇尚科學(xué)、追求真理的思政案例

李雅普諾夫穩(wěn)定性理論是現(xiàn)代控制理論極為重要的組成部分，它在自動(dòng)控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制、最優(yōu)估計(jì)、濾波和自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等方面，發(fā)揮著非常重要的作用，其理論和方法已經(jīng)成為自動(dòng)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)不可缺少的普適性理論和有效工具之一。李雅普諾夫穩(wěn)定性理論中包含了嚴(yán)密的數(shù)學(xué)定義和定理，其敘述的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性經(jīng)常讓工科學(xué)生覺得過(guò)于理論化，但正是由于這種嚴(yán)謹(jǐn)性才使得李亞譜諾夫穩(wěn)定性理論成為現(xiàn)代控制理論奠基石，有著極其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，控制理論領(lǐng)域的許多科學(xué)家甚至形成一種共識(shí)“凡是李雅普諾夫沒有證明的都不能用”。在控制理論領(lǐng)域類似于李雅普諾夫的科學(xué)家有很多，例如我國(guó)現(xiàn)代控制理論研究的開拓者與傳播人——關(guān)肇直院士，他在20世紀(jì)60年代，敏銳地意識(shí)到現(xiàn)代控制理論對(duì)我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化的重要性，他毅然回國(guó)創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)控制理論研究室，開始研究現(xiàn)代控制理論在軍事方面的應(yīng)用，之后他在人造衛(wèi)星測(cè)軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)及潛艇控制等方面做出了開拓性貢獻(xiàn)。

雖然這些偉大的科學(xué)家處于不同時(shí)代、不同國(guó)度，但他們都有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是他們都有著赤誠(chéng)的愛國(guó)情懷，對(duì)科學(xué)真理有著執(zhí)著的追求。在講授“現(xiàn)代控制理論”課程中關(guān)于利用李雅普諾夫穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，我們可以穿插這個(gè)思政案例引導(dǎo)學(xué)生把崇尚科學(xué)和追求真理作為一種信念、一種精神境界，在探索自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)、領(lǐng)悟人生中擺脫愚昧和狹隘，從而樹立起堅(jiān)定的信念、遠(yuǎn)大的理想，在平凡的崗位上創(chuàng)造出不平凡的業(yè)績(jī)。

三、結(jié)語(yǔ)

在“新工科”背景下，通過(guò)典型案例設(shè)計(jì)、創(chuàng)新教學(xué)方法、完善配套實(shí)踐等舉措，將思政之“鹽”融于課程之“湯”，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)這些思政案例的講授，能夠讓學(xué)生在準(zhǔn)確的理解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，自覺樹立起正確的世界觀和價(jià)值觀，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)主義情操，增強(qiáng)使命感和責(zé)任感。通過(guò)思想道德教育，使學(xué)生意識(shí)到工匠精神在個(gè)人職業(yè)發(fā)展和我國(guó)科技發(fā)展中的重要性。這些思政案例能夠?yàn)榭刂评碚撜n程思政教學(xué)實(shí)踐提供一些有益參考。

參考文獻(xiàn)

[1]焦連志.“課程思政”理念指導(dǎo)下的高?！罢n程思政”建設(shè)實(shí)踐探索[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2018，20（4）：71-74.

[2]金曉怡，張航，杭魯濱.“新工科”背景下《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程思政教學(xué)建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2019（42）：34-35.

[3]周悅，周魯寧，霍海波，等.《自動(dòng)控制原理》課程思政建設(shè)探討[J].課程教育研究，2018（20）：215.