新工科背景下现代控制理论课程思政建设与教学设计研究

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2025）13-0185-04

Abstract：Explaining theimportanceoftheideologicalconstructionand teachingdesignof Modern ControlTheorycoursein thecontextofnewengineringdisciplines.Fromthethreeaspectsofcourseconstructionobjectives，constructionprinciples，and constructioncontents，thispaper discuses howtoconsolidatethefoundationofcorecoursesforengineringmajorsandstrengthen thefoundtionoftalentcultivationincolegesanduniversities，soastspeciallyformulatetheblendedteachingandlearing designschemeforthecourseofModernControlTheoryScientificteachingdesign，startingfromclarifyingteachingobjectives， enrichingteachingcontent，usingblendedteachingmethds，andrefoingassessmentmethods，isthemissionandresponsibilityof professionalteachersinuniversities.ItisalsotheconstructiongoalandteachingdesignpurposeofModem ControlTheorycourse.

Keywords：teachingdesign;ideologicalandpoliticalcourse;newenginering;Modern ControlTheory;highereducation

从高等教育教学的本质出发，结合工科专业的特点，借鉴已有先进教学方法，探讨在新工科背景下如何建设现代控制理论课程，如何将思政元素与课程专业知识、社会与行业需求、工程实践等元素结合。坚持以学生为中心，促进学生均衡协调发展，有效激发学生学习兴趣和潜能，增强创新精神、实践能力和社会责任感I。《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措。本文以现代控制理论课程为例，深入阐述课程思政建设的重要性，给出新工科背景下教学设计思路与内容。

一建设目标

作为自动化及相关工科专业的核心课，现代控制理论课程围绕现代控制系统展开，在阐明其基本概念和数学模型基础上，着重阐述了系统的稳定性分析和设计方法。本门课程是智能控制、过程控制的前置课程，同时也是自动控制原理的后续课程。通过学习本门课程，学生能够掌握状态空间表达式的应用，通过构建实际控制系统的数学模型，对系统内部性能进行分析，包括能控性、能观性、稳定性等。同时，学生能够熟练使用MATLAB进行系统数据分析，并利用极点配置方法设计合适的控制器和观测器

现代控制理论课程思政建设坚持以立德树人为目标，同时推进党的二十大精神进课堂、进头脑、进教材。结合新工科建设下2022版自动化专业人才培养方案修订的新知识课程体系，对标国家级一流本科课程相关要求，全面审视现代控制理论课程的精实度、章节之间的衔接度、知识体系的延展度、教学环节的有效度和学生学习的挑战度等方面，推动高校教师系统开展教学内容、教学手段、考试方法的改革和教学团队建设，建成能够体现新工科优势特色、融合业界前沿、凸显数字赋能、教学成效显著、适用范围广和受学生欢迎的现代控制理论特色课程。

二 建设原则

东北林业大学（以下简称“我校”）自动化专业现代控制理论的课程思政建设原则总结为以下三方面。

（一） 目标导向，注重实效

大学生的就业问题和考研问题是多数本科毕业生所关心的重点。首先，毕业生具备解决实际问题能力和专业技能是找到合适工作的基础。现代控制理论课程内容应与经济社会发展需求和人才培养实际相结合，完善该课程体系，坚持通专融合、优化重构教学内容，加大课程整合力度，建设创新性足、挑战度高的现代控制理论课程，应该持续提升实践教学环节比重，注重学生的动手能力。例如，在课程中加入实际案例分析，将企业中实际遇到的问题拿到课堂中讲解分析，注重应用所学知识实际解决问题的能力和执行效果，构建人才培养新模式，提高新工科背景下现代控制理论课程的教学实效。

其次，现代控制理论课程同时也是部分高校控制科学与工程学科的考研专业课，那么学生除了需要具备实际工作能力外，同时需要更多地了解前沿科学方向。在该课程的讲解过程中需融合先进的控制算法和关键性科学问题介绍，激发学生的科学创新能力，开阔大学生眼界和学识。此外，现代控制理论课程中涉及了系统稳定性分析、控制器设计等与数学知识相关的计算题、简答题，在课堂或网络课程中加人专项习题训练是非常必要的。帮助有考研打算的学生打牢基础知识，为未来考研提前做好充实准备。

（二） 立德树人，育人为本

高等教育以立德树人为本，全面贯彻党的教育方针，强化育人意识，纵深推进课程思政建设。《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》指出：大力推动以“课程思政"为目标的课堂教学改革，优化课程设置，修订专业教材，完善教学设计，加强教学管理，梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，融入课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一3]。现代控制理论在更新教育教学理念、改革教学方法和构建多元评价体系等方面深耕细作，一体化推动现代控制理论的课程内容、教材、实践和教师教法等全要素改革，持续推进教育教学改革进程。结合林业工科院校“树木树人"的特色，充分发扬“立德树人"精神，努力开创高等教育事业发展新局面。我校全面落实思政课程的建设和改革，优化课程体系，以“育人"为本，以“立德"为基，教师以身作则，打造全新的现代控制理论课程思政建设和课程体系构建。从培养方案的制定、执行、应用和推广过程中，把立德树人贯彻落实到每一处细节、每一堂课中，真正做到育人为本，立德树人。

（三） 突出特点，实践创新

新工科理念的重点是“新”，核心是人工智能，工科专业高校人才培养应该将新工科的理念应用于课堂教学中。现代控制理论课程既具有一般基础理论课的概念原理多、数学公式推导复杂等特点，也具有典型的工业应用背景。为推动该课程的教育改革、进一步深化新工科理念，我校在教学中增设了在线开放课程、学生讨论平台、虚拟仿真实验等教学环节，以及电子化阅卷、阶段化考核等考试模式，为学生打造了多元化学习途径和教学体系。自动化专业学生应该注重实践动手能力，通过创新实践牵引学生进行系统性、规范性学习。依托新工科背景下的创新教育平台，通过科技比赛、创新项目等方式进一步拓展课程教学的深度和广度，提升学生创新实践能力。现代控制理论课程可以结合实际实验课程，例如林业机械化、工业生产、航天航空等典型应用。实践创新能力的培养可以提升学生的操作能力、拓展学生的知识面。进一步引导学生在老师可控范围内自主选题，完成部分创新设计。在教学过程中，学生通过实践提升组织能力、创新能力、实践能力，这种实践创新案例可以直接推广到其他课程中。

三 建设内容

（一） 教学内容体系化

在自动化课程体系中，现代控制理论课程是衔接自动控制原理与智能控制技术的关键一环，具有承前启后的重要作用。课程各章节循序渐进，脉络清晰（图1）。传统的教育模式单一，部分高校更加注重知识的教学，一定程度上忽视了思想政治教育的作用。由于工程技术领域的快速发展，以及各学科交叉融合的程度逐渐增高，新工科背景下的教育改革应注重综合性人才的培养。除了必须掌握工程核心专业知识外，学生还需学习丰富多样的人文社科知识。思想政治教育涵盖各方面知识，有助于学生对于心理与情绪管理、人际关系沟通、法律法规常识等方面能力的培养。

教师在专业课教学中要密切结合思政教育元素，强化专业课程思政教育内涵。挖掘专业知识与课程思政的联系，每节课程用五分钟时间进行思政教育，例如，在讲李雅普诺夫稳定性理论时，介绍李雅普诺夫科学研究经历和教育经历，引领学生思考李雅普诺夫的生平事迹与科学贡献所带来的启发；讲系统稳定性时，可以提前五分钟介绍我国航天航空与稳定性理论的关系，强调科技强国、家国情怀和爱国主义精神的重要性。这五分钟教师讲述内容趣味性强，相比枯燥的专业知识更为生动活泼，在舒缓学生紧张情绪的同时，更能激发学生积极性，调节课堂气氛，提高学生的注意力。

（二） 教学文件规范化

进一步加强现代控制理论课程教学大纲、教学日历、教案等教学文件的规范化制定与管理，扎实开展集体备课制、听课制、评课制、教案研讨和答疑制等教学制度。同一门课程应统一教学内容、教学方法、考试评价，严格按照教材管理办法统一规范选用教材、习题集，面向不同专业授课时应根据各专业培养目标，与该专业研究制定不同的教学案例等教学内容。经过学院组织，由几名专业教师组成现代控制理论新工科改革课程组，课程组年龄结构合理，形成老带新的模式，老教师帮助新教师形成课程体系，板书教学，新教师网上录制课程，将新方法引入到课程组中，分工明确。确保理论课程重点反复打磨，课程难点精准分析教学，定期反馈学生课堂听课情况，组织课程组成员针对课堂问题讨论分析，解决课程问题，从而形成课后作业精准化、线下课程规范化、在线课程同步化和学生问题具象化。点对点、一对一解决所有教学问题。

（三） 教学改革精准化

深入落实教育评价改革，深化落实一流本科课程建设实施方案，探索数字教育新模式，深度更新教育理念、变革教学方式、创新教学评价。强化“以学生为中心”的教育理念，深度转变学生学习方式，积极实施研究性学习、推行挑战性学习，开展翻转课堂、研讨教学、目标导向教学等教学模式，形成混合式教学高质量开展新常态，实现教学模式的创新、教师主导作用的发挥和师生良好互动的新局面，促进课程目标达成。深度构建现代控制理论课程多元化评价体系，积极探索评价内容、评价主体、评价方式等多元化路径，激发学生学习潜能，提升学生核心素养。

四教学设计

（1） 明确教学目标

现代控制理论基础作为自动化专业核心课程，旨在诠释现代控制学科的内涵，通过运用线性代数理论和恰当的物理解析，对基于状态空间表达式研究现代控制系统的实现过程进行全面、系统、由浅入深的讲授，包括现代控制系统状态空间数学模型建立方法，系统内部结构特性辨别，如能控性、能观性及稳定性等，状态变量及系统反馈调节和最优设计、观测器设计实验等知识[8]。

（二） 丰富教学内容

丰富的教学内容有助于激发学生学习兴趣，开拓学生知识储备。在教学过程中融合教学视频、实际案例、多角度分析等。课后教师多思考如何增加教学资料的查阅、深人分析对应的知识点重难点。例如讲解线性系统齐次状态方程的解时，可以从数学求解和实际系统两个角度讲解，数学角度为求解齐次微分方程，所得到的矩阵指数函数也是状态转移矩阵，同时在工程角度，系统状态随时间变化，系统的解也会随时间的变化转移。

为丰富教学内容，可以在授课中补充思政教育环节，根据现代控制理论课程特点，深度挖掘各章节的思政元素与课程内容对应关系（图2）。绪论中控制理论的发展和应用部分着重介绍我国相关领域的巨大成就，如嫦娥五号的成功发射、华为的崛起等，激发学生的家国情怀和民族精神；现代控制理论第二、三章节系统的描述和状态空间表达式的解的部分，系统经过坐标变换之后，保持系统特征值是不变的，引导学生学习坚持不懈、对自己的目标永不放弃的精神；讲到李雅普诺夫稳定性理论内容时，通过对能控性能观性的讲解，引导学生了解自觉遵守诚实守信的职业道德和规范。不论是一个国家还是一个民族，发展的基础就是稳定。当代大学生有义务担负起国家稳定发展的责任。