浅谈《自控控制理论》课程思政建设

2020-10-09 11:05:33 科教导刊·电子版 2020年21期

吴玉平

摘要:近年来,各大高校都在积极探索课程思政的建设之路。高校的人才培养需要将专业课的学习与思想政治教育结合起来,并通过课程思政来强化思想政治教育的效果。对开设《自动控制理论》课程的专业而言,充分挖掘该门课程中的课程思政元素,利用控制理论课堂教学这个渠道对学生进行价值引领具有重要意义。

关键词:自动控制理论;课程思政;价值引领

中图分类号:G642.3     文献标识码:A

0引言

在高校,学生的思想政治教育工作不仅是思想政治课老师和辅导员的任务,更是各任课教师的任务之一。高校的各门课程都应适时融入课程思政元素,为实现三全育人尽自己一份力。本文以《自控控制理论课程》为例,从该门课程的课程体系、控制理论的发展、数学模型建立、负反馈原理、控制系统的三大性能指标等角度,挖掘其中蕴含的课程思政和德育元素,在讲到对应知识点的同时,适时融入这些元素,在强化学生对相应知识点的理解的同时对学生进行价值引领。

1《自动控制理论》课程简介

《自动控制理论》是自动化类、电气类专业的一门专业基础课,也是电子信息工程等专业的一门必修课程。该门课程的主要內容涉及到自动控的一般概念、控制系统的数学模型建立 、用三大方法(时域法、复域法、频域法)对系统进行分析及校正。从整门课程来看,课程有三大目标:一是知识目标,要求学生掌握自控系统的一般概念,能够用三大方法分析线性系统;二是能力目标,要求学生能够应用相关理论知识分析、设计控制系统;三是情感目标,即对学生进行价值引领:通过挖掘课程中的思政元素,培养学生的科学思维和创新习惯,引导学生树立正确的人生观、价值观和哲学观。

2《自动控制理论》课程思政融入点

(1)课程体系结构中“分析系统与设计系统”映射出哲学思想:“认识世界和改造世界”辩证统的一关系。整门课程的第三、四、五部分是在用三大方法分析系统性能指标的基础之上,再校正和设计系统。分析系统就是认识系统的过程,校正系统就是改造系统的过程,这映射出哲学思想里边“认识世界和改造世界”辩证统一关系:要有效地改造世界,必先正确地认识世界;同理,要想在工程实际应用当中设计出稳定性好、稳态误差较低、动态性能指标较好的控制系统,必先全面地分析系统。

(2)自动控制理论与“工程控制论之父”钱学森的爱国情怀。钱学森的巨著《工程控制论》对经典控制理论进行了全面地总结,是自动控制理论的思想基础和方法基础,因而钱学森也被尊称为“工程控制论之父”。他从1935年到1955年在美国留学、任教、从事科研工作20余年,1949年钱学森在美国得知新中国成立的消息时,希望回国。钱学森回国的愿望尽管受到重重阻挠,但最终通过中国政府的不懈努力和帮助,美国同意钱学森回国。在钱学森的故事中,值得大家思考的是:新中国成立之时,面对当时一穷二白的新中国,钱学森毅然选择回国,为国家效力。钱学森的爱国情怀值得每一位同学学习,是控制理论课程中具有代表性的课程思政元素。

(3)通过结构图的等效变换以及通过梅逊增益公式对信号流图化简求传递函数既映射出社会主义核心价值观自由、平等、法制。结构图和信号流图是自动控制理论中两种重要的图形化数学模型,通常借助于等效变换法则对结构图化简求系统的传递函数,也采用将结构图转化为信号流图再借助于梅逊增益公式的方法求系统传递函数。对于同一个系统,无论是用构图还是信号流图,从求得的传递函数结果来看,两种方法是等效的、一致的,这个过程映射出社会主义核心价值观:自由和平等。同时,等效变换法则是有一定条件的,这就好比“自由”是建立在以“法制”为前提的基础之上的。

(4)负反馈原理启示同学们在学习及工作过程中养成科学的学习方法和工作方法。在控制理论中,负反馈是将系统的输出信号引回输入端,与输入信号相比较,利用所得的偏差信号进行控制,最终目的是减小偏差、消除偏差。在日常的学习或工作中,“负反馈”思想显得尤为重要,例如在“教”与“学”的这个过程中,难免有同学因外界因素受到干扰影响听课而没理解某个知识点,此时老师“输入”的知识点与期望的“输出”形成偏差,为了减小甚至消除这种偏差,学生应采用科学的方法“负反馈”通过询问同学或老师等方式,及时解决该问题。

(5)设计系统时要综合考虑系统的稳定性、动态性能和稳态性能映射出学习、工作中正确处理个人利益与集体利益的关系。由时域法相关知识可知,提高系统的型别即增加系统中积分环节的个数,可明显改善系统的稳态性能,但系统的动态性能变差,同时系统型别越高系统越不容易稳定,系统稳定性变差。因此,分析和设计系统时不能只考虑系统某一方面的性能,而要综合考虑稳定性、动态性能和稳态性能。分析、设计控制系统如此,在学习和工作中亦是如此,当个人利益与集体利益发生矛盾时,需要周全地从多方面考虑并作出妥善处理,通常应该选择以集体利益为重,并愿意牺牲或放弃一些个人利益。

3结语

通过《自动控制理论》课程的学习,不仅能够让学生用三大方法分析系统、设计系统,培养学生分析问题、解决工程实际问题的能力,而且能够运用课程中的思政元素对学生进行价值引领,培养学生的科学思维和创新习惯,引导学生树立正确的人生观、价值观和哲学观。

参考文献

[1]卢京潮.自动控制原理[M].北京:清华大学出版社,2013.