《自动控制原理》课程思政教学案例（一等奖）.docx

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1、自动控制原理课程思政教学案例(一等奖)一、课程及案例简介自动控制原理是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一 门专业基础课，是机械设计制造及其自动化、机械电子工程、测控 技术与仪器等专业的一门必修课。因其涉及高等数学、工程数 学、电路原理等多门基础课的知识，适合在二年级下学期开设。 我校的机械电子工程专业在二年级下学期开设了该课程，共48学 时，3学分。课程的目的和任务是掌握自动控制的基本原理和基本 分析方法，并能对典型的机电控制系统进行分析与综合。二、结合章节教学聿节专业 知识点思政内容 融入点思政教学环节设计思政目标第一章绪论控制理论发 展史； 自动控制系 统的应用。讲解控制理论发 展史时

2、引出“中 国自动化之父” 钱学森：讲解自 动控系统应用时 举例神州十三 号。(1)观看短片，介绍科学家钱学 森的事迹。(2)现看“神州 十三号”宇航员 在太空生活的视 频。树立学生的责任 感和使命感，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，培养 学生的大国工匠 精神。基本控制方 式：开环控 制、闭环控。将人生比喻成一 个控制系统，只 是勇往直前，不 回头反省的人属 于开环控制：而 那些不断修正错 误、及时进行反(1)正面典型案 例：获得诺贝尔 奖的屠呦呦女 士，是我们学习 的典范。(2)反面典型案 例：曾经宣扬要用正能量影响 学生，引导他们 树立正确的人生 观和价值观，使

3、 学生不忘初心， 牢记使命，力巴自 身的开展和国家2）整理课程思政的材料，撰写思政教改论文，提供完整的课程 思政内容PPT,以供所有上该课程的教师参考，使学生的课程教学评 价有所提高。3）通过思政理论学习、教学研讨，提高任课教师的思政育人意 识及思政育人能力。学生方面：1）课程思政是将思想政治教育元素融入到专业课的实际教学中, 激发了学生的学习兴趣，学生上课时的抬头率、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，学生对专业的认同感、责任感上升， 并把该课程的学习和将来的择业联系起来，使学生更加直观地懂得， 学好了该课程，可以拓宽就业渠道，提升自己未来的开展空间。

4、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）需要注意的是，要尊重人才的培养规律，十年树木百年树人， 我们努力去做，但是不能急于求成，有些教育效果可能需要更长的时 间才能显现。2.教学反思广义的“课程思政”是一种教学理念，基本含义是：大学所有的 课程都具有传授知识、培养能力及思想政治教育的双重功能，承载着 培养大学生世界观、人生观、价值观的作用。“课程思政”也是一种 思维方式，教师在教学过程中要有意、有效地对学生进行思想政治教 育，通过教学设计把思想政治培养作为课程教 学的首要目标，并与 专业开展教育相结合。在教学过程中，我们要把握好一个度，

5、“课程 思政”不是改变专业课程的本来属性，更不是把专业课改造成思政课 模式，而是在“思政”目标达成的过程中不能忽视“知识”目标的 培养。相反，改革的目的是为了让学生获得更多的知识。希望教师运 用德育的学科思维，提炼专业课程中蕴含的文化基因，将其转化为社 会主义核心价值观具体化、生动化的有效载体，在专业知识的学习中 自然的融入理想信念层面的精神指引。省的人属于闭环 控制，学习过程 也一样。“美国空气香 甜”的女留学生 杨某某，偏离了 正确人生轨道。的开展密切结合 在一起。第二章 数学模型时域数学模 型的建立。利用基尔霍夫定 律列写电路系统 的微分方槎；利 用牛顿定律列写 机械系统的微分 方程。(

6、1)通过讲解和 动画，掌握基尔 霍夫定律的应 用。(2)通过讲解和 动画，掌握牛顿 定律的应用。理论联系实体， 学以致用，培养 学生实事求是的 科学态度，使学 生具备一定的工 程应用能力。第三章时域分析法系统稳定性 分析及稳定 代数判据。控制系统稳定性 分析，引出家庭、 社会、国家及其 它行业的稳定发 展。(1)理解系统稳 定的原理，观看 系统稳定的仿真 分析。(2)举例，疫情 防控下国家和社 会的稳定问题。引导学生要有大 局意识，不计眼 前得失，才能更 好的开展自己， 为社会和国家做 出更大的贡献。第四章根轨迹法利用根就迹 分析系统的 性能。根4九迹法分析系 统性能，首先要 分析根轨迹与虚

7、轴是否有交点， 根就迹是否有分 禹点，映射要善 于抓住解决问题 的关键点。(1)通过讲解和 动画，掌握如何 利用根轨迹法分 析系统性能。(2)举例，以优 秀大学生的成长 枕迹做典范，影 响学生的成长。引导学生在做事 情之前要明确目 标，善于抓住解 决问题的关键。第五章频域法典型环节的 频率特性， 开环系统的 频率特性。伯德图、奈氏图 的绘制及频率稳 定判据是本课程 的重点和难点之 一，引导学生要 勇于面对困难。(1)通过讲解和 动画，掌握伯德 图、奈氏图的绘 制方法。(2)通过讲解, 掌握频率稳定判 据。培养学生面对困 难要迎难而上， 敢于拼搏的精 神，引导学生不 断挖掘自身的潜 力，提高自信

8、心。第六章控制系统的校正PID系统的 分析与校 正。系统的性能指标 之间是相互矛盾 的，需要从全局 出发，用系统理 论去思考问题、 解决问题。(1)介绍PID控 制的原理及校正 方法。(2)观看PID控 制的仿真动画。培养学生的大局 意识和协调开展 意识，进而思考， 传统能源和新能 源的协调开展问 题。三、教学目标知识目标：1）理解控制系统的基本概念及变量术语，熟悉自动控制系统的组成和工作原理，掌握线性系统常用数学模型的建立方法。2）掌握经典控制理论的基本分析方法，能围绕稳定性、准确性、 快速性的指标分析系统，为后续课程学习打下理论基础。3）能根据系统的具体指标和要求，对简单PID系统进行分析

9、 和校正，并能独立完成教学规定的实验工程。能力目标：1）使学生具备对一般自动控制系统进行分析和计算的能力。2）使学生具备对简单PID控制系统进行综合和校正的能力。3）培养学生利用自动控制理论分析与解决工程实际问题，使学 生具备一定 的工程意识和工程应用能力。素质目标：1）深化课程思政建设，联系教育教学实际，梳理课程所蕴含的 思想政治教育元素和所承载的立德树人的教育功能，帮助学生树立正 确的世界观、人生观和价值观，培养学生严谨求实的工作态度，对待 工作和学习一丝不苟、精益求精的职业精神。2）立足于课堂教学内容，以爱国主义教育为核心，弘扬和培育 社会主义核心价值观，培养学生的职业素养和工匠精神。3

10、）结合行业特色，完善思政教学设计，既实现思想政治教育与 专业知识体系教育的有机统一，又培养了德才兼备、全面开展的中国 特色社会主义合格建设者和可靠接班人。四、案例意义习近平总书记在全国教育大会上强调，要坚持把立德树人作为根 本任务，坚持把培养社会主义建设者和接班人作为首要目标，坚持把 中国特色社会主义作为办学方向，坚持把实现中华民族伟大复兴作为 重要使命。这就决定了高等院校的所有教育工作必须围绕立德树人这 个核心。由于工科专业大局部课程所涉及的知识与思政内容外表关联 度较小，所以思政课程往往脱离专业课程独立存在。此外，大局部高 校的思政教育主要依靠“灌输填鸭式”方法，这对身处当代的青年 学生缺

11、乏吸引力，很难到达“育才”与“育人”双管齐下的良好效 果，容易导致学生只重视专业课学分与排名，而放松对自身道德与修 养的要求，无法做到心怀理想、心系家国，不利于我国社会主义 人 才的培养。作为工科专业一门重要的专业基础课，具有理论性强、知 识点多、覆盖面广的特点。并且该课程主要培养本科学生的辩证思维 能力、综合分析能力以及解实际工程问题的能力，使学生毕业后能够 在机电一体化、智能制造、机器人等领域进行技术应用与科学研究, 成为我国工业与国防事业的建设者和接班人。因此，将自动控制理论 教学与思政教育的过程贯通融合，是一项刻不容缓且具有实际意义 的工作，而通过具体案例解析专业知识中的思政元素是有效

12、的途径与 方法。五、教学过程实施1.讲解控制理论开展史时引出自动化之父。通过观看短片，介 绍“中国自动化之父”、“两弹一星”的功勋科学家钱学森的事迹, 引导学生学习其勤奋刻苦、攻坚克难的创新精神，弘扬其“学成必 归”、“五年归国路”、“十年造两弹”的爱国精神。讲解自动控系统应用时举例神舟十三号，通过观看神舟十三号发 射成功及宇航员目前在太空生活的短视频，培养学生的责任感和使命 感，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，培 养学生的大国工匠精神。利用课堂讨论的形式了解该案例是否引起学 生的学习兴趣、学生的精神面貌以及课程思政融入的效果，以便改进。 2.控制系统的两种基本控制方式：

13、开环控制、闭环控制。开环控制 是信号从输入到输出单向传递，系统没有抗干扰能力；闭环控制是把 输出量的一局部反应到输入端，与给定信号进行比拟，产生偏差，此 偏差经过控制器产生控制作用，使输出量按照要求的规律变化。可 以将人生比作一个自动控制系统，如果人们只是勇往直前，不回头反 省，在外界的诱惑下，会犯错误，属于开环控制系统。介绍反面典型 案例：曾经宣扬“美国空气香甜”的女留学生杨某某，就像开环系 统一样，偏离了正确的人生轨道。而那些在前行路上不断修正错误、 及时进行反省、不忘初心的人属于闭环控制系统，学习过程也一样。 介绍正面典型案例：中国首位获得诺贝尔生理学或医学奖的屠呦呦女 士，多年埋头苦干

14、、潜心钻研、持之以恒的工作精神，是我们学习 的典范。通过该案例引导学生在生活和学习过程中要时时使用 “负反应”的控制方式，及时校正思想上的偏差，抵抗诱惑 与干扰，提高个人修养，引导他们树立正 确的人生观和价值 观，使学生不忘初心，牢记使命，把自身开展和国家开展密切 结合在一起。通过线上提交小作文的方式，了解课程思政融入 的效果。3 .时域数学模型的建立，通过讲授和动画的方式，使学生掌握 如何利用基尔霍夫定律列写电路系统的微分方程，如何利用牛顿定律 列写机械系统的微分方程，建立实际系统的数学模型。这个知识点的 学习涉及高等数学、电路原理等前导课程的基础知识，引导 学生理论联系实际，学以致用，培养

15、学生实事求是的科学态度，使学 生具备一定的工程意识和工程应用能力。控制系统的分析与设计都是 以数学理论为基础的，不同的控制系统如果有相 同的数学模型，这 一类系统都有最基本的、确定的相似性，而拉普拉斯变换和傅立叶 变换以及不同的物理研究领域均蕴含着“平等”、“相似”的思想, 在“力学”、“电学”、“光学”中也蕴含着规律的相似性。通过 提炼课程中蕴含的文化基因，培养学生的“哲学意识”，提高学生 对工科课程学习的兴趣和主动性。建立班级QQ群，通过课内提问和 课外答疑相结合的方式，了解学生对所学知识的应用能力及课程思 政融入的效果。4 .稳定性是控制系统的基本要求，因为只有稳定的系统才能实 现控制的

16、目标，稳定压倒一切。通过讲授和观看仿真动画对系统稳定 性进行分析，引申到家庭、社会、国家、各行各业的稳定开展以及我 们应该承当的责任。在相同输入的条件下，稳定的系统是可持续开展 的，而不稳定的系统会产生 振荡。引导学生思考，只有国家稳定了， 人们才有精力构建和谐社会，才有条件建设美好家园。每个人在寻求 自身开展的同时，要有大局意识，不计眼前得失，才能在以后的工 作和生活中找准定位，更好地开展自己，为社会和国家做出更大的 贝献。5 .利用根轨迹法对控制系统进行性能分析，首先要分析根轨迹 是否与虚轴有交点，是否在实轴有别离点，求出交点和别离点的根轨 迹增益和根，便于我们掌握系统是否震荡和系统是否稳

17、定的临界值。 映射解决问题要抓住关键点，引导学生在做事情之前要明确目标，早 做准备，机会是给有准备的人。同时也提醒我们，善于在人生道路上 把握住关键机会的人，会让自己的人生更精彩。采用课后调研的方式 了解我校或者其他高校几名优秀大学生的成长轨迹，”典范的力量 是无穷的”，以此促进他们思考，进而有意识地模仿，到达促使其成 长的目的。6 .通过讲授和动画展示典型环节的频率特性、开环系统的频率 特性，让学生掌握伯德图和奈氏图的绘制方法及频率稳定判据。频域 分析法是该课程比拟难的知识点之一，不容易理解，培养学生面对困 难要迎难而上，敢于拼搏精神。同时也引导学生要灵活的解决问题， 古人习惯用时域分析法对

18、简单的线性控制系统进行分析，而现代人 那么借助数学工具，用复域法和频域法对复杂一些的控制系统进行分析, 引导同学们要通过自身勤奋刻苦、坚持不懈的努力，不断的完善自己， 挖掘自身的潜力，提高自信心。7 . PID控制是通过调节比例、积分、微分系数使系统同时满足稳、准、快的要求，但系统某些性能指标之间是相互矛盾的。通过讲 解线性系统设计与校正的方法，引导学生学会观察，并用系统理论 来调节生活，工作中遇到的问题，如家庭矛盾、个人情绪等。培养 学生从全局出发去思考问题、解决问题的能力，进一步引申到如何 培养学生的大局意识、可持续开展意识和协调开展意识，引发学生 思考，如何看待传统能源和新能源的协调开展

19、问题。六、教学考核评价当前，基于专业课程的课程思政教学改革正在全国广泛推广。然 而，无论是在理论研究还是在一线教学过程中，如何进行专业课程的 课程思政教学评价，至今尚未形成一套系统的理论与操作策略。根据重要讲话精神及教育部公开文件来看，课程思政及其评价应 有以下特征：课程思政工作的教育属性为课堂教学改革，目的是引导 学生成长成才，人才培养基本单位是高校的“专业”，基本载体是公 共基础课、专业课和实践类课程，基本要求是符合专业特征的专业能 力和专业思想，检验标准是人才培养效果。因此，课程思政评价的客 体是“课程思政效果”，且“课程思政效果”的评价对象是大学生, 评价领域是学生专业知识教育和专业思

20、想教育的结合点。结合“课程 思政”考核评价的特点，我们采用多元化的考核方式，初步确定考核 方案整体框架如下：(1)出勤和学习态度的考核。将学生的课堂出勤和作业完成情况纳入多元化考核内容，以加强学生在学习态度、责任心方面的素 质提升。（2）教学过程的考核。采用多样化的教学案例和教学方法，将 思政内容“基因式”地融于专.业知识的教学之中，通过课堂测试、线 上讨论等，增加师生之间、生生之间的互动，活跃课堂气氛，也可以 检验学生的学习效果。（3）课程作业的实施和评价具体化。根据教学内容布置课后个 人作业和小组作业，如：分小组讨论控制系统的组成环节一一，洛守职 能，表达的是整体与局部的紧密关系。每一个工

21、作岗位都有相应的职 责，每一位成员都是某种任务系统中的一个小环节，每一个个体的作 用都影响到未来结果，所以一定恪守职业道德，尽职尽责，团结协作， 在实现伟大中国梦的路上贡献出自己的一份力量。（4）思政教学要素的考核。在期末考试中，将思政元素融入开 放性考题中，考察学生对不同思政维度的理解与接受度。总之，将课 程思政全面融入专业教学的各个环节，形成综合立体的课程思政教学 体系，防止课程思政教学在内容和教学方法上的单调与刻板，要以 “润物细 无声”的教学方法，对学生进行思想品格的熏陶与塑造。七、案例反思1.案例教学的实施效果及成果教师方面：1）要走访其它课程思政建设单位或参与高校机构的课程思政建设研讨会，探索出适合该课程的思政建设机制。