新工科背景下工業機器人課程思政教學模式探索與實踐

劉玉飛 于華 江本赤 許德章

摘? 要 根據新工科背景下人才培養能力素質要求，對工業機器人課程思政教學模式進行探索，結合具體教學實施過程，從課堂教學和實踐教學兩個方面探討思政教育與專業知識教育融合的具體措施，為該課程的思政教學提供思路借鑒。

關鍵詞 新工科;工業機器人;課程思政;混合式教學模式

中圖分類號：G641? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0080-03

Exploration and Practice on Mode of Ideological and Political Teaching in Course of Industrial Robot under Background of New Engineering//LIU Yufei， YU Hua， JIANG Benchi， XU Dezhang

Abstract According to the requirement of talent cultivation ability?and quality under the new engineering background， this paper ex-plores the ideological and political teaching mode of Industrial Ro-bot， and discusses the concrete measures of integrating ideological and political education with professional knowledge education from two aspects of classroom teaching and practical teaching combining the concrete teaching implementation process， which provides a reference for the ideological and political teaching of the course.

Key words new engineering; industrial robot; ideological and political education in courses; mixed teaching mode

0 前言

高等學校人才培養是育人和育才相統一的過程，建設高水平人才培養體系，必須將思想政治工作體系貫通其中，必須抓好課程思政建設，解決好專業教育和思政教育“兩張皮”問題[1]。思政課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程，能夠讓學生在理解專業知識的同時，自覺樹立正確的世界觀和價值觀[2]。課程思政是一項系統工程，因教學內容更強調業務知識傳授，工科專業課程思政是最為關鍵和最難解決的部分[3-4]。為此，工科專業課程思政應結合具體專業特點組織實施。

以安徽工程大學為例，為全面落實中共中央、國務院印發的《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》和教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》等文件要求，學校專門制訂課程思政實施方案，提出要根據不同專業性質特點分類推進課程思政建設，根據不同學科、課程的性質特點，挖掘拓展思政元素，在加強課堂教學的同時，要加大實踐育人力度，引導學生運用所學理論知識去解決實際問題，讓學生在實踐活動中深化認識、提升感悟、鍛煉成長。

工業機器人是機器人工程、智能制造工程等新工科專業重要的專業課，在培養學生專業能力方面占有重要的地位。在新工科背景下，根據人才培養能力素質要求，探索思政教育與專業教育的融合，具有重要意義[5-6]。本文將從課堂教學和實踐教學兩個方面探索工業機器人課程思政教學模式。

1 課程大綱修訂

教學目標? 培養學生工業機器人系統設計和分析的基本能力，具備從事機器人工程實踐的基本素質，將思政元素融入專業知識，豐富課堂教學內容，通過思政教育與專業知識教育的有效融合，弘揚以愛國主義為核心的民族精神和以改革創新為核心的時代精神，引導學生深刻理解并自覺實踐行業職業規范，增強職業責任感和終身學習意識。

教材選取? 突出新工科特色，內容上應以設計→分析→感知→控制→集成應用為主線，注重學科知識交叉融合、理論與實踐結合。同時，根據學生特點，推薦相應參考書目，讓學生適當了解機器人技術的理論基礎、與智能制造技術的融合，以及機器人倫理標準。

2 課堂教學思政探索

以“機器人概述”教學為例，從課程導入、教學內容與思政元素融入、教學方法改革等方面進行思政教學過程設計。

課程導入? 結合時政熱點和視頻，以社會熱點話題如新冠疫情防控中的交通管理、醫療服務、核酸檢測等工作為切入點，分析人工作業存在的高交叉感染風險，由此延伸到工業生產打磨、噴涂等惡劣工況環境，分析傳統生產模式存在的生命安全威脅、生產效率低下、生態環境污染等弊端和挑戰，引導學生思考：如何改變傳統生產作業模式？機器人技術如何改變這一現狀？通過展示機器人技術在新冠疫情防控醫療服務和核酸檢測工作中的應用場景，闡述機器人技術的應用能夠將人從極端危險環境中解放出來，實現對傳統生產模式的變革;進一步介紹機器人在工業、農業、醫療、航天、教育娛樂等領域的成功應用案例，尤其是中國機器人市場潛力巨大。

通過融入社會熱點話題，引導學生關愛社會，將個人的“小我”融入祖國的“大我”之中;通過展示傳統工業生產模式存在的弊端，引導學生理解工程實踐對環境、社會可持續發展的影響，培養學生的職業素養;通過闡述機器人技術對生產模式的變革，讓學生理解機器人技術與人類生活和生命健康息息相關，引導學生崇尚科學，理解科學技術是第一生產力的深刻內涵，以及科學技術與人的全面發展之間的辯證關系。

教學內容與思政元素的融入

1）機器人基本概念。機器人一詞雖然出現較晚，但其概念在人類想象中早已出現。西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，是世界上最早記載的機器人;春秋后期，我國著名的木匠魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”，體現了中國勞動人民的聰明智慧。通過展示我國在機器人發展歷程中的璀璨成就，彰顯中華民族博大精深的優秀傳統文化，弘揚以愛國主義為核心的民族精神和以改革創新為核心的時代精神，引導學生增強文化自信、民族自豪感和責任感，傳承中華優秀文化。

2）機器人技術應用。介紹機器人在工業、農業、醫療、航天、教育娛樂等領域的應用案例以及應用中的關鍵核心技術。通過數字直觀展示我國機器人市場需求潛力巨大，且工業機器人占據主要市場，據統計，預計2020年中國市場在全球范圍內所占比重將超過40%。通過展示機器人技術與不同領域的融合，尤其是與傳統文化教育的結合，引導學生感受科學精神與人文精神的交融;通過介紹亟待突破的機器人精密減速器、控制系統、伺服電機等“卡脖子”技術以及我國自主創新的舉措和成就，弘揚以愛國主義為核心的民族精神和以改革創新為核心的時代精神，引導學生主動為建設社會主義現代化強國和推動民族發展出力爭光。

3）機器人技術發展趨勢。通過闡述機器人與人工智能、大數據、互聯網技術的深度融合，重點講解從傳統工業機器人發展為為人類安全工作的智能工業機器人和人機協作機器人，從“機器換人”到“人機協作”作業模式的轉變，引出機器人技術應用的社會問題，引導學生思考智能化生產模式中機器人和人的關系，關注機器人技術應用的社會熱點問題，認識到機器人技術研發應遵循的工程倫理，以及工程實踐中應遵守的職業道德和職業規范，樹立終身學習意識。

4）機器人三定律。美國科幻作家埃薩克·阿西莫夫在科幻小說I， Robot中提出“機器人三定律”：機器人不應傷害人類，且在人類受到傷害時不可袖手旁觀;機器人應遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外;機器人應能保護自己，與第一條相抵觸者除外。這三條定律依然是學術界默認的研發準則。機器人帶來的倫理挑戰不再是科幻電影和文學作品玄想的主題，已然成為人們必須面對的嚴峻現實——引導學生理解并自覺踐行職業精神和職業規范。

教學方法改革? 以互動研討教學為主，包括課堂案例討論和觀點分析，分組調研機器人技術發展現狀及趨勢，尤其是中國機器人技術應用，撰寫報告并分享感受，引導學生正確看待中國經驗，增強文化自信和民族自豪感。教學過程引入機器人領域熱點前沿，激發學生的認知規律和終身學習意識。

3 實踐教學思政探索

混合式教學模式? 為強化理論知識的學習，在教學過程中可設置機器人操作實驗，如在講授工業機器人機械系統、機器人編程等章節內容時，可以采用混合式教學模式，通過實操演示讓學生直觀理解機器人系統構成和編程方法，同時能夠很好地進行互動，利于啟發式教學的開展。在實際操作過程中可以有意設置故障類型和安全警示，能夠讓學生深刻理解安全操作規范，自覺踐行職業規范。

創新能力訓練? 通過創新專題設計或第二課堂強化工業機器人理論知識。在學生學習工業機器人課程理論知識后，開設機器人創新專題設計，以工業機器人為載體，開展機器人集成應用方案設計和實踐訓練，內容直接面向機器人工業應用場景，采用項目組形式，要求每組學生在規定時間內完成任務目標。例如，針對滾動軸承自動化裝配工藝，通過分組要求每組學生在規定時間內使用兩臺機器人協同作業，完成滾動軸承自動裝配工序動作，可設置PLC與機器人通信建立、電氣連接、程序編寫調試、機器人示教等內容，能夠訓練學生的工業機器人技術應用能力，進一步強化工業機器人課程理論知識。在項目執行過程中，需要學生主動獲取機、電、氣等多學科交叉知識并靈活應用，啟發學生思考如何提高裝配效率，從而激發學生的創新思維。同時，學生通過機器人協作完成滾動軸承自動裝配，既體現了機器人的協同作業，也讓學生深刻理解了團隊協作的重要性。

4 預期效果

教師能夠轉變教育教學理念，挖掘工業機器人專業知識所蘊含的思政元素，從課堂教學和實踐教學兩個方面將思政教育與專業知識教育有機融合，豐富課堂教學內容;學生能夠理解蘊涵在工業機器人專業知識中的思想政治元素，深刻理解并自覺實踐行業職業精神和職業規范，增強職業責任感和終身學習意識。

總之，通過設計工業機器人課程思政教育內容，挖掘專業知識所蘊含的思政元素，能夠將思政教育與專業知識教育有機融合，豐富課堂教學內容和專業課內涵，促進教育教學理念轉變，實現新工科專業課程思政育人目標。

參考文獻

[1]教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[A/OL].（2020-06-01）[2020-10-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2]姜順.“現代控制理論”課程思政教學案例建設研究[J].教育教學論壇，2020（40）：35-36.

[3]陸道坤.課程思政推行中若干核心問題及解決思路：基于專業課程思政的探討[J].思想理論教育，2018（3）：64-69.

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[5]金曉怡，張航，杭魯濱.“新工科”背景下《機械設計》課程思政教學建設[J].教育教學論壇，2019（42）：34-35.

[6]陳小勤，周丹，王淑偉，等.工業機器人在本科工程訓練實踐教學中的探討[J].中國教育技術裝備，2020（12）：132-133，136.

*項目來源：安徽省高等學校省級質量工程教學研究項目“以知識點為粒度的人工智能類專業課程體系構建”（2019jyxm0225）;安徽工程大學本科教學質量提升計劃教學研究項目“‘人工智能+’理念下機器人專業人才培養模式創新探索與實踐”（2019jyxm55）。

作者：劉玉飛，安徽工程大學機械工程學院（人工智能學院）教學秘書，副教授，研究方向為機器人技術;于華，安徽工程大學機械工程學院（人工智能學院），副教授，研究方向為制造裝備技術;江本赤，安徽工程大學機械工程學院（人工智能學院）副院長，副教授，研究方向為智能制造技術;許德章，安徽工程大學機械工程學院（人工智能學院）院長，教授，研究方向為機器人技術（241000）。