案例应用课程：控制工程基础                     

课程代码：N19ZY03058

课程类型：应用创新课程

课程开课部门：智能制造学部

授课对象：机械电子工程专业学生

案例设计者：周桂宇

一、案例应用章节或知识点

本案例应用的知识点：控制工程基础稳定性分析——代数稳定性判据。

二、案例意义与育人目标

案例以控制工程基础在工程应用中三大核心要素“稳定性、准确性、快速性”为主线，在教学过程中，围绕“创新型应用”人才培养目标，教学内容融入“隐性思政”，教学方法体现“泛在思政”，共同培养具有理论知识及社会责任感的创新型应用人才。

三、案例内容

思政元素挖掘：三大核心要素中，稳定性占据第一位，是控制系统在工程应用中的奠基石，在系统稳定的前提下，提高系统的准确性和快速性。国家、社会也是如此，作为新时代新青年应自觉维护国家稳定；快速性和准确性是一对矛盾的指标，应学会在保证系统稳定的前提下，优先满足首要指标，抓主要矛盾，不可只顾一种性能需求而忽略另一种性能诉求，顾全大局，实现合作共赢。进而从系统稳定性的概念培养学生的抗挫折能力，教会学生深刻体会保持系统稳定、社会稳定和抵抗外界干扰因素的重要性，使学生认识到遇到挫折，应以积极的心态改变自己的“固有特性”，使个人“系统”在干扰存在的情况下依然能保持稳定。

设计思路：系统稳定性的基本概念——系统稳定的充分必要条件——劳斯判据（代数稳定性判据）。

教学方法：讲授、案例教学、研讨式学习、问题导向、小组活动等方式。

教学过程

控制系统能在工程中应用的首要前提是系统必须稳定，分析系统的稳定性是控制理论最重要的组成部分之一。教材中本节内容安排在介绍系统稳定性的基本概念，引出使系统稳定的充分必要条件之后，讲述劳斯判据（代数稳定性判据）判定相应的闭环系统的稳定性。在此基础上，进而讨论系统的相对稳定性问题。

劳斯判据（代数稳定性判据）主要教学内容如下：

1．学习并掌握使用劳斯判据判断系统稳定性的充要条件；

2．满足充要条件基础上，根据闭环传递函数特征方程列写劳斯表；

3．根据劳斯判据对劳斯表进行代数运算，对标劳斯判据，判断系统稳定性，若劳斯阵列第一列计算出的值全为正值，则系统稳定；

4．掌握劳斯判据使用过程中两种特殊情况的解决方案。

在《控制工程基础》通过劳斯判据判断系统稳定性教学过程中，通过讲授、案例教学、研讨式学习、问题导向、小组活动等方式开展课堂教学，稳步开展课堂改革探索。围绕“创新型应用”人才培养目标，教学内容融入“隐性思政”，教学方法体现“泛在思政”，共同培养具有社会责任感的创新型应用人才。

判断系统稳定性的方法之一为本节主要内容：劳斯判据（代数稳定性判据），使用该方法需满足两个充要条件：闭环传递函数的特征方程不缺项以及每项常数为正数。在此前提下，通过列写劳斯阵列计算出对应行列的值，根据值的特征判断系统的稳定性。在计算过程中，难点掌握计算过程中的两种特殊情况：某一行第一列的值全为0或者某一行所有值全为0。以此根据劳斯判据判断系统稳定性。教学设计思路如图1所示：

四、育人效果

本案例在讲解劳斯判据（代数稳定性判据）过程中融入思政内容，学生能够积极参与讨论，提出一些正能量的独到见解，学生学习的积极性和学习效果得到很大的提高，课程的成绩也稳步提升。学生上完《控制工程基础》思政课程之后，能够积极参与“大学生创新创业竞赛”“挑战杯”“互联网+”等各级各类创新创业项目大赛，并取得优异成绩，同时凝练成果申请专利、发表高质量论文等，充分说明了课程思政教育对学生学习并掌运用专业知识起到了促进作用。部分获奖证书及成果如图所示。

部分学生上课笔记反馈：

部分学生作业反馈：