机械控制工程课程思政元素的挖掘

陈秀梅 黄民 彭宝营 刘忠和 许博

摘  要  为了激发当代大学生的家国情怀，进行工科专业的专业课程思政建设，实现知识内容的无缝衔接，以机械控制工程课程为例进行探讨。通过对课程的知识内容重新梳理，辅以在任务驱动下的实践教学活动的达成方法，对课程思政元素进行挖掘，旨在实现课堂教学全方位、全过程、全员立体化育人。

关键词  机械控制工程；课程思政；思政元素

中图分类号：G641    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）10-0077-04

Exploration of Ideological and Political Ele-ments in Mechanical Control Engineering Course//CHEN Xiumei， HUANG Min， PENG Baoying， LIU Zhonghe， XU Bo

Abstract  In order to form correct life values and motivate the spirit of loving the motherland today， we carry out construction of ideological and poli-tical education in engineering specialty courses， and realize the connection of knowledge contents seamlessly. The author takes the course of mechani-cal control engineering as an example in this paper. The author has explored the ideological and poli-tical elements of the course by reorganizing the course knowledge， With the aid of the assessment method of task-driven practical teaching activities， so as to achieve all-round， whole-process and whole-staff three-dimensional education of classroom teaching.

Key words  mechanical control engineering; ideolo-gical and political education in curriculums; ideo-logical and political elements

Authors address  School of Electrical and Mechani-cal Engineering， Beijing Information Science and Technology University， Beijing， China， 100192

0  引言

随着中国经济的快速发展和科学技术的进步，在新时代、新形势下，教育面临新的问题。

2020年1月19—21日，习近平总书记在云南考察调研时的讲话中提到，教育同国家前途命运紧密相连。我们教育的目的就是培养社会主义建设者和接班人[1]。我们的教育绝不能培养社会主义破坏者和掘墓人，绝不能培养出一些“长着中国脸，不是中国心，没有中国情，缺少中国味”的人[2]。教师作为教育的重要参与者，如何在非思政课程的课堂教学中培养社会主义建设者和接班人？如何挖掘自己所教授课程所蕴含的思政元素并将其有机融入课堂教学，让学生共享共勉？不能唱高调、硬插入、强升华，而是要使知识内容无缝衔接，给学生留下合情合理思考的空间。

北京信息科技大学机械控制工程课程组紧紧围绕教育的根本问题——培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人，坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程；积极探索教育教学方法，将做人做事的基本道理、社会主义核心价值观的要求、实现民族复兴的理想和责任融入课堂教学，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一。本课程组教师根据机械控制工程课程的地位、作用和课程的教学内容对思政元素进行挖掘和探讨，并进行课程达成方法的思政元素挖掘，旨在为相关工科课程思政建设提供一定的参考。

1  课程地位与作用

机械控制工程是机械设计制造及其自动化专业的一门学科理论必修课。课程任务是使学生掌握反馈控制的基本原理和方法，学会机电系统数学建模及分析方法，具备对机电系统进行性能分析和设计的初步能力。从培养高级机械工程应用型人才出发，机械控制工程课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用，还为学生今后从事机械设备的设计、控制和研究工作起到增强适应能力和提高开发创新能力的作用[3]。

2  课程的教学内容及要求

机械控制工程课程的教学内容及要求如表1所示。

3  课程教学目标的思政元素

针对本课程的教学要求及本专业毕业生的毕业达成要求，通过对课程理论知识内容的重新梳理、再认识，挖掘机械控制工程课程的思政内容，确定课程的教学目标。

课程教学目标1

由控制思想的萌芽——中国的自动计时漏壶、李冰父子设计修筑的都江堰液面控制工程（系统观念的体现）、中国科学家张衡研制出候风地动仪到工程控制理论的形成——工程控制的奠基人钱学森出版了《工程控制论》；从现代控制理论发展的各个关键时间节点到中国的工业4.0和两化（自动化和信息化）融合的“中国制造2025”；从中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功到2021年神舟十二号与天和天舟组合体对接，中国人首次进入自己的空间站，讲述这些内容，让学生了解中国古代的悠久历史和先人的聪明才智，中国近年来取得的伟大成就，这可以增强学生作为中国人的自豪感，坚定学生为祖国科技发展努力奋斗的决心和意志。当前国际环境日趨复杂，不稳定性与不确定性明显增加，世界进入动荡变革期，单边主义、保护主义、霸权主义对世界和平与发展构成威胁[4]，中国正在由制造大国向制造强国转变，此时机遇和挑战并存，要鼓励学生努力学习科学知识，抓住机遇、正视挑战，提升自己，发奋图强，增强学生立志科学研究的信心和强国责任。

控制系统的基本性能分析需要建立数学模型，理解微分方程、传递函数、方框图、频率特性是不同的数学模型，它们之间是有联系的，只是在不同域的呈现。它们通过同一个物理系统可以以不同的数学模型形式呈现，即不同的表现形式反映不同的性能。让学生懂得同一事物往往有多方面的特征，从不同角度可以有不同的评价，人对事物的认识会取决于他的立场、观点、方法、知识背景、认识能力等，不同的人认识的结果各不相同。让学生学会从不同角度看待问题，对待任何事情都抱有实事求是的态度；掌握方框图的简化方法，理解控制系统的数学模型及传递函数的概念；掌握机械系统电气系统建模与的基本方法。培养学生能够基于数学、自然科学、机械工程科学基本原理和数学模型方法正确表达复杂机械工程问题的能力。

课程教学目标2

要求学生掌握控制系统的时间响应概念、时域性能指标及控制系统稳态误差计算方法，掌握机械系统时域分析方法。培养学生能够运用相关知识和数学模型方法对复杂机械工程问题进行推演、分析的能力。由于受控对象的具体情况不同，各种系统对稳准快的要求各有侧重。在同一系统中，“稳、准、快”有时是相互制约的，反应速度快可能会有强烈振荡；改善稳定性，控制过程中又可能过于迟缓，精度也可能变差，即根据控制系统瞬态响应性能指标和稳态响应性能指标的相互制约。让学生明白要用联系的观点看待事情，事物之间或事物各要素之间是相互影响、相互制约的，在处理问题时要综合考虑各种因素，有所侧重和取舍，树立正确的人生观和世界观。

课程教学目标3

要求学生掌握控制系统的频率特性概念、典型环节的频率特性表示方法——乃奎斯特曲线、对数频率特性曲线；掌握控制系统瞬态响应指标和频率响应指标的关系，了解频率特性低频段、中频段和高频段的不同要求。告诉学生必须树立坚定的信念。每个人都有自己的理想，虽然在不同的社会发展阶段，人们的理想各有不同，但是在人的生命历程中，理想和信念总是如影随形、相互依存的。当把信念作为理想时，人们会有明确的奋斗目标，即使前进的道路曲折、人生的境遇复杂，也能看到未来的希望和曙光，永不迷失前进的方向。培养学生能够基于数学相关理论知识进行频域性能分析系统的能力，以及对复杂机械工程问题进行推演、分析的能力。

课程教学目标4

要求学生掌理解稳定性对机械系统的重要意义，引导学生认识社会稳定的重要意义及自身责任。稳定性是系统能够正常运行的首要条件，只有当系统是稳定的，讨论系统的快速性和准确性才有意义，对于社会这个大系统也是一样。历史证明，只有社会稳定才有国家的长治久安。稳定是社会发展的基石，离开稳定，经济社会继续前进就会成为一句空话。社会稳定既是重大的社会问题，也是重大的政治问题，不仅关系到人民群众的安居乐业，而且关系到国家和社会的安定和发展。学校的稳定、班级的稳定和宿舍的和谐稳定都是同样的道理。当代大学生有责任、有义务承担起维护国家社会安全稳定的重任，努力为实现国家“富强、民主、文明、和谐”尽自己的一份力。例如，新冠肺炎疫情暴发，国家积极应对，层层防控；全国人民听从指示，遵守防疫制度措施；各地医务工作者不惧牺牲、不怕艰苦，勇敢逆行；社会各界捐款捐物，出人出力，默默付出，无声守护。全国人民众志成城，共抗疫情，疫情被快速、有效地控制，经济得以稳定发展。

要求学生掌握系统稳定性的判断方法；理解控制系统稳定性概念及相对稳定性，为保证系统在受到不确定、随机的扰动时，仍能保持稳定性能，要留有一定的稳定裕量的要求。让学生加强自身能力，事先做好充分准备，才能“以不变应万变”，遇到突发事件保持沉着冷静；掌握闭环系统的稳定性分析及判别方法。让学生能够通过稳定的充分必要条件识别和判断复杂机械系统的工作状况，具备运用奈奎斯特曲线、伯德图对系統的稳定情况进行分析的能力。

课程教学目标5

要求学生掌握控制系统校正方式——串联校正、反馈校正，理解控制系统校正的概念、实质和方法；掌握PID控制的基本原理，及其在工业控制中的应用现状；具备通过文献检索工具、调研和查阅分析有关技术资料，能够针对特定系统，调研和分析复杂机械工程问题的解决方案能力。通过控制系统各性能指标之间的关系，寻求控制系统的最佳性能，培养学生的辩证思维，让学生客观、全面地认识事物，统观全局，树立全局意识，不能只看见局部，看不见主体，只停留在表面，看不到实质，有效地防止错误，防止僵化。

4  课程目标的达成方式

课堂教学以案例教学为主，注重工程项目的引入。学生以小组为单位，辅以在任务驱动下的实践教学活动。教师在课堂教学中为学生展示实践活动成果设置专门的时间，结合身边的事例，给学生以启迪和思考，让学生认识到“科技兴则民族兴，科技强则国家强”“青年兴则国家兴，青年强则国家强”[5]，从而认识自己肩负的重任，看到目前新环境、新形势下的挑战与机遇，能够为实现第二个百年奋斗目标而把握好当下，主动努力学习科学知识。

作业的数量按学生完成作业时间与听课时间之比为1∶1安排，作业题内容必须包括基本概念、基本理论、设计计算等方面的内容，以提高学生的工程意识与实践技能。通过实际系统的设计综合，学生能更好地应用所学理论知识，树立全局观念，增强独立解决问题、处理问题的能力，提高工程意识与工程技能。

让学生参与教师的科研项目，培养学生利用、查阅手册、文献等技术资料的能力。在科研项目的进行中，将课堂理论知识和工程实际相联系，培养学生的实践能力及创新能力。除了实验内容是课程考核的一部分，每个学生必须完成之外，参与科研项目或者大学生创新项目也作为考核的参考。在有条件的情况下，鼓励教师积极采用多媒体教学、工程案例教学、工程实践项目引入等创新手段教学。

5  结束语

教育事关国家发展、事关民族未来，教育是国之大计、党之大计[2]。课程思政建设是一个长期的任务，机械控制工程课程组紧紧围绕本专业人才培养目标和毕业要求，在课程体系中有机融入思政内容，将专业理论知识与思政元素有机融合，教科技知识，育民族精神，培养学生的职业道德素养、家国情怀和使命担当[6]，实现高级机械工程应用型人才的培养目标。

6  参考文献

[1] 习近平.培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[M]//十九大以来重要文献选编（上）.北京：中央文献出版社，2019.

[2] 陈秀梅，黄民，彭宝营，等.基于工程教育认证的机械控制工程课程的教学改革探讨[J].教育教学论坛，2018（17）：148-150.

[3] 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议[M].北京：人民出版社，2020.

[4] 刘强，王欢，孙国兴.机械原理课程中的思政教育探讨[J].现代商贸工业，2021，42（5）：145-146.

[5] 习近平出席全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会并发表重要讲话[EB/OL].（2016-05-30）[2020-11-15].http：//www.81.cn/xue-xi/2016-05/30/content_9289329.htm？from=singlemessage.

[6] 黎书文.课程思政在“机械设计”课程中的实践与探索研究[J].工业和信息化教育，2021（3）：14-18.