機器人學課程的思政資源挖掘與教學實踐

王玉金，吳小勇，何 苗

(重慶理工大學 機械工程學院，重慶 巴南 400054)

引言

機器人技術在國家經濟建設、軍事裝備、星際探索、醫療教育等領域中發揮著重要的作用，不斷推動著新興技術與產業的發展與變革。為了滿足蓬勃發展的新興技術與產業對高素質專業人才的迫切需求，國內高校紛紛設立了機器人工程專業，為國家創新發展戰略提供人才支撐。而機器人學作為機器人工程專業的核心課程，是其他核心課程及選修課程的先導，其重要性不言而喻。同時，為了培養學生的家國情懷、民族自豪、文化自信、科學倫理、生態環保等意識，在學科教學中進行思想政治教育是落實立德樹人根本任務的戰略舉措，也是實現社會主義現代化強國和中華民族偉大復興的根本保障。為此，深入挖掘與組織機器人學課程中的思政資源就成為學科教師的首要任務。

一、機器人學課程思政元素分析

重慶理工大學于2018年成立了機器人工程專業，并以培養掌握機器人基礎知識和專業技能、具備創新素質和終身學習能力的高素質應用型工程技術人才為目標建立了專業課程體系。課程體系中突出強調了機器人學在人才培養過程中的先導地位。

2020年6月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》(教高〔2020〕3號)，對不同專業課程思政建設給出了綱領性指導。對于工學類專業課程，要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力；要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當[1]。對于機器人學課程，建立課程知識與思想政治教育的有機聯系是進行課程思政的基礎和前提。

(一)機器人與制造強國的關系

機器人涉及機械、自動化、計算機、人工智能等多門學科知識，是國家科技發展水平的重要標志。機器人及其相關零部件是提升智能制造水平的基礎設施，是我國能否從“制造大國”走向“制造強國”的關鍵。尤其是在美國“工業互聯網”、德國“工業4.0”、法國“新工業法國”等發展戰略的激烈競爭下，機器人更成為世界各國競相發展的核心技術。本課程將結合美國、德國、日本等發達國家的制造業發展歷程，討論機器人技術革新在國家制造水平方面的重要貢獻，啟迪學生思考中華民族的制造強國之路。

(二)機器人與工匠精神的關系

德國、美國、瑞典、日本等之所以能夠成為制造強國，究其原因，與這些國家崇尚嚴謹的工匠精神不無關系。在這種工匠精神的社會氛圍中，機器人產品的質量能夠得以保障，其品牌享譽海內外。例如，發那科、ABB、安川、庫卡已形成工業機器人的壟斷地位，給其所在國家綜合實力的提升作出了巨大貢獻。當前，我國正處于從制造大國向制造強國跨越的關鍵時期，培養一絲不茍的工匠精神，是提升我國國際競爭力的必由之路。

(三)機器人與創新意識的關系

機器人學的理論知識體系，如機械系統設計、運動學與動力學、軌跡規劃、控制與傳感等，均包含著嚴謹的邏輯思維。同時，機器人產品的研發與應用均源自對生產生活中實際應用場景的創新思考，包含著對非邏輯性思維的應用。因此，機器人學是邏輯思維與非邏輯性思維的綜合體現，并最終形成創新的理論方法和工程應用案例，推動著社會進步和發展。而社會進步又反過來要求機器人理論與技術不斷創新。因此，機器人學與創新意識密不可分，創新是機器人及其技術發展的內在動力。

(四)機器人與家國情懷的關系

近年來，我國機器人在航空航天、星際探索、深海探測、FAST天文望遠鏡等重大工程中取得了巨大成就，中國的機器人技術經受了嚴酷環境的考驗，極大地振奮了民族自豪感、提高了我國的國際聲望。此外，以沈陽新松、廣州數控、深圳固高等公司為代表的國產機器人性能有了顯著提升，在全球范圍內得到認可。本課程將分析提升國產機器人性能的有效途徑，激發學生愛國熱情、弘揚家國情懷和責任擔當。

(五)機器人學課程蘊含的生態理念、職業道德、工程倫理教育

國家經濟建設需要綠色發展理念，要走“綠水青山就是金山銀山”的人與自然和諧發展的道路。機器人的發展也不例外，利用最少的材料、最低的能耗實現既定作業任務，一直以來都是機器人乃至整個工程領域的目標。加之，機器人在森林火災預警、水質檢測、垃圾清理等領域的應用，為環境保護和生態安全提供了技術和設備支撐。因此，機器人技術天然地與生態發展理念契合。

與此相對，近年來在科學技術領域也出現了一些技術濫用的個別現象。這也為機器人技術的發展敲響了警鐘，如軍事機器人的應用是否應該受到限制和監管、情侶機器人以及陪伴機器人的推廣是否符合人的全面發展、生物機器人的開發是否符合道德倫理規范。這些問題都可以啟迪學生深入思考，形成正確的工程倫理價值和職業道德。而且，課程思政的重要目標就是提升大學生的道德素質，樹立建設中國特色社會主義的理想信念，形成正確的“三觀”。課程思政對學生的心理素質也發揮著積極作用，能夠培養學生堅強的意志力，從而在今后的職業生涯中能夠以百折不撓的精神戰勝工作中的重重挫折，形成核心競爭力。

二、機器人學課程思政資源的挖掘

課程思政是預設性與生成性的統一，也是時代性與歷史性的統一[2]。因此，針對課程思政資源的挖掘，需要在堅定社會主義育人方向的總目標下，根據教情、學情的變化，將課程思政內容靈活地融入課堂教學。與此同時，課程思政的歷史性要求教育要弘揚中華民族優秀傳統文化，其時代性就要求課程思政內容要與時俱進，要能夠反映中國特色社會主義的最新成果以及在建設中國特色社會主義過程中涌現的時代精神。因此，本課程除了教授機器人技術的理論知識和實踐技能之外，還將圍繞課程思政建設目標，從以下幾個方面挖掘課程思政資源：

(一)從機器人的發展歷史和“機器人三定律”中延伸職業道德和工程倫理教育

機器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾.恰佩克在諷刺劇《羅莎姆的萬能機器人》中首先提出的。該劇中，羅薩姆公司生產的機器人可以不知疲倦、日復一日從事繁重的工作，形同robota(奴隸)。但理想主義者海倫娜認為機器人也應該有權利，在她的技術支持下，機器人逐漸覺悟并對自己的被奴役非常不滿，于是帶頭反抗人類，最后導致人類滅亡。雖然機器人造反的情節來自于舞臺諷刺劇，但也讓世人警惕。人們開始思考，機器人的發展和應用應該符合什么樣的倫理規范？于是，1942年美國科幻作家埃薩克.阿西莫夫(Isaac Asimov)在他的科幻小說《我，機器人》中提出了“機器人三定律”，為機器人的行為提供了準繩[3]。良好的職業精神和工程倫理是科學技術人員必備的素質。從機器人的由來以及“機器人三定律”中，可以啟迪學生思考智能化時代的機器人應該遵循怎樣的原則，從而形成崇高的職業素養和工程倫理意識。

(二)從我國古代的機器人雛形中培育科技創新意識、弘揚中華民族優秀傳統文化

我國古代有很多優秀的創新設計案例，在講到機器人相關的歷史人物時，可以引入諸葛亮的木牛流馬、魯班的木鴛、馬鈞的指南車、祖沖之發明的水碓磨和千里船等等。雖然這些設計還只是機器人的雛形，但卻蘊含著我國勞動人民無窮的智慧和對生活無微不至的觀察與熱愛。例如，《南齊書·祖沖之傳》記載，祖沖之在婁縣為官期間見老翁使用石杵舂米，十分費勁，就思考有什么方法可以減輕百姓的負擔。而此時，一陣水流歡快的嘩嘩聲，給了祖沖之靈感，于是他開始查資料、一遍一遍地修改設計圖紙，最后經過反復查核，終于成功做出了依靠水力舂米的水碓磨。此類歷史人物故事很多，通過向學生講述我國古代機器人的歷史，不僅可以弘揚中華民族優秀的傳統文化，培養學生的人文精神；而且還可以吸引學生興趣，培養學生對自然、社會生活深入觀察的意識，而這些都是機器人創新設計的不竭之源。

(三)以近年來我國在機器人領域的巨大成就，培養科技強國的認知、精益求精的大國工匠精神，堅定“四個自信”

近年來，我國機器人技術取得了巨大的成就，很多重大工程應用享譽海內外，極大地提升了國人的自豪感。例如，中國天眼(500米口徑球面射電望遠鏡FAST)采用了并聯機器人技術來驅動，而這離不開“中國天眼之父”南仁東對夢想的執著追求和堅守。南仁東放棄國外的高薪和優越的環境，歷盡艱辛，終于建成了屬于我國的大口徑射電望遠鏡，極大地提升了我國在天文和科技領域的國際話語權。2021年6月，備受矚目的中國空間站迎來了7自由度機械臂，它可以用于空間站的日常檢查、維護，也可以用于對接飛船、捕獲衛星等，這讓中國空間站如虎添翼。此外，我國的嫦娥系列月球探測車、蛟龍號載人潛水器等重大工程實踐，機器人及其技術都在其中發揮著重大作用。

這些重大工程項目的成功，離不開科學家和工程師的艱苦奮斗，展現了愛國奉獻和精益求精的大國工匠精神。他們的愛崗敬業、家國情懷和人格魅力值得世人學習。將我國在機器人領域的巨大成就融入課程教學，讓學生知道機器人在國家科技發展中的重要地位，培養學生對科技強國的認知，同時也認識到祖國之強大，激發其作為一個中國人的自豪感和愛國情懷，從而樹立對中國特色社會主義的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。

(四)以特種機器人鑄就人文關懷、生態意識、社會責任和使命擔當

人們對社會美好生活的迫切需求，促進了機器人技術的進步和發展，各種類型的特種機器人被開發出來解決生產生活問題。例如，針對肢體殘障患者，開發了可用于助力和康復訓練的外骨骼機器人、康復機器人。針對廢墟搜救困難的問題，科研人員開發了災難救援機器人，可以深入到廢墟深處探測生命體征，并為受災人員供給藥品、水等急需物資。此外，為了提升機器人技術水平，研究工作者們向自然界學習，研制了性能優越的各類仿生機器人，如模仿自然界中生物體利用自身肢體進行翻滾運動而開發了輪-足復合機器人；借鑒魚類在游動速度、噪聲、能耗等方面的優越性能，開發了各類仿生水下機器人。仿生機器人的研究天然地契合我國的綠色發展道路，符合生態文明建設的內涵[4]。將各種類型的特種機器人以案例的形式向學生闡述，對學生思想政治教育大有裨益。例如，以災難救援、醫療養老為切入點，喚起學生的同情心，引起學生開發救援機器人、醫療輔助機器人的強烈愿望，從而培養學生的社會責任感和使命擔當；以仿生機器人為切入點，可以引導學生對自然的觀察和思考，從而培養創新思維能力和生態環保意識。

三、機器人學課程思政的組織與實施

將課程思政資源自然地融入課程教學，進行隱性思政教育，是激發課程思政資源教育效力的必然要求[5]。機器人學課程是理論與實踐并重的課程，需要將課程思政內容貫穿于理論和實踐教學的全過程。采取的措施主要包括：

(一)課堂講授與課外觀影

課堂講授是理論知識教學的主要手段。對于機器人的核心教學內容，利用多媒體課件完成講解，幫助學生掌握機器人學的全貌、研究現狀和發展趨勢。在多媒體課件中，以短視頻的形式呈現我國在機器人領域的重大成果，如我國空間站的7自由度機械臂、嫦娥系列月球探測車、蛟龍號載人潛水器等，激發學生科技報國的情懷。同時，機器人的火熱也離不開電視電影行業的推動。很多機器人題材類的電影、電視節目都是非常優秀的課程思政資源，如電影類的有：機器人總動員、超能陸戰隊、戰斗天使阿麗塔等，電視類節目有：機智過人、智造將來等。課程將向學生推薦經典的機器人類電影電視節目，讓學生在鋼鐵科技中探尋真善美的真諦，樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀。

(二)學科競賽與項目實踐

實踐能力的培養是機器人學的重要目標之一，學生只有親身參與實踐才能深刻領會教學內容。而且，實踐也是培養創新能力、促進道德觀念內化的基礎[6]。源自認知科學的具身認知理論認為，道德觀念的內化離不開身體及其活動的參與。學生通過實踐，可以獲得豐富的感知覺體驗，進而在知行合一中主動內化課程思政內容，友善、誠信、愛國、擔當等思想政治意識油然而生[7]。

機器人學課程的實踐主要包括學科競賽和項目實踐。學科競賽是創新實踐能力培養的主要形式，且經過多年經驗積累，我國已形成了較為完善的學科競賽體系。由于機器人技術的多學科綜合特性，適合機器人工程專業的學科競賽較多，如：全國大學生機械創新設計大賽、中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生過程裝備實踐與創新大賽、RoboMaster、RoboCup等。這些學科競賽的主題都具有鮮明的價值引領作用。例如，歷屆全國大學生機械創新設計大賽的主題包括：“健康與愛心”“綠色與環境”“珍愛生命?奉獻社會”“自然·和諧”等。鼓勵學生參加此類競賽，以競賽主題引導學生去發現和解決生活實際問題，從而培養學生的人文精神、生態意識以及社會責任等。而且，在團隊交流的過程中，還有助于學生團隊協作能力的提升，幫助學生更好地融入社會生活。

此外，為了更好地實施三全育人，重慶理工大學機器人工程專業本科生實行全程導師制。學生可根據自己的興趣愛好以及對未來的規劃，選擇全程導師，并參與到導師的科研項目中。導師的科研項目均來自于理論發展或生產生活的迫切需求。學生參與其中，不僅能夠檢驗所學知識、培養分析問題和解決問題的能力，還能在項目實踐中培養精益求精的工匠精神。

(三)小組交流與辯論

結合提煉的課程思政資源，在課內選擇若干專題進行問題導入，但并不作深入討論。學生根據自己的興趣選擇專題進行組隊，成為正方或反方辯論小組。在課外，由興趣小組進行內部交流，并通過查閱文獻、組織材料，撰寫研究報告并制作PPT，進行小組辯論。辯論的主題包括：自主機器人能否成為道德主體、軍事機器人是否應該具有自主決策的能力、為機器人建立電子法是否可行、智能機器人是否應該享有權利、情侶機器人是否存在社會危害等[8]。通過辯論和教師點評，幫助學生澄清價值觀念，形成正確的職業道德和工程倫理觀念。

四、結語

機器人現已進入社會生產生活的各個領域，當代大學生在今后的生活和工作中將越來越多地與機器人為伍，形成人與機器人和諧共融的新生態。為此，一方面，通過機器人學課程來教授學生機器人相關知識和技能，是課程的基本要求；而在課程中進行思想政治教育則是更為重要的另一方面。因為教育是為我國社會主義建設培養具有堅定的理想信念、深厚的愛國主義情懷、高尚的品德修養、廣博的知識見解、具備綜合素質和奮斗精神的高素質人才。為了更好地將社會主義核心價值觀、家國情懷、科學倫理、工匠精神等思政內容融入課程教學中，本文在分析機器人學所蘊含的思政元素基礎上，深入挖掘機器人學的思政資源，并將思政內容融入課堂教學與實踐實訓中，使理論與實踐形成同向同行的教育合力。本文對課程思政的探索還僅限于機器人學這一門課程，且討論還比較淺顯，僅起到拋磚引玉的作用。各專業課教師要充分發揚學科育人的責任和擔當，研究各門課程的特點及其與思想政治教育的融合路徑，將知識傳授和價值引領融為一體，實現課程育人價值的回歸。