機器人工程專業課程思政元素融入探索*

王澤瑩

（上海理工大學機械工程學院，上海 200093）

《“十四五”機器人產業發展規劃》指出，機器人被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”，其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志[1]。機器人工程專業是一個多學科交叉的專業，要求學生具有較強的數學理論基礎、編程能力以及實踐動手能力。如何培養具有良好工程思維、靈活創新能力、實踐動手能力的專業型人才，是需要探討與研究的問題[2]。在專業課的教學中，應著重考慮知識傳授、實踐培養與國家急需人才的匹配性，開展以實踐為中心的課程教學，在此過程中融入愛國主義教育、辯證唯物主義思想、職業素養教育等，加強對學生綜合素質的培養。在理論課程中，從實際項目出發，引導學生思考問題本質；在實訓課中，以學生實踐為中心，充分鍛煉學生解決實際問題的能力[3]。

1 理論教學課堂

通過探索教學目標和教學內容，大多數機器人專業課程的教學可采用模塊化的“案例導入—理論講解—應用分析”教學結構，讓學生從實際出發，明確理論教學和學習目標對應的應用環節[4]。經過理論學習后學以致用，才能回歸問題本質。在教學過程中，應根據思政元素的融入情況，基于案例教學法、啟發式教學法和翻轉課堂法等方法，探索創新性教學模式。

1.1 感性認知下的案例代入

在課程開始或章節知識講解開始前，通常需要引導環節。生動形象的案例描述能讓學生更有效地代入思維，潤物細無聲地吸收歸納所傳達的思想。

1.1.1 以史為鑒

機械發展史、機器人發展史、電機發展史、制造業發展史等也是機器人工程專業中的重要課程內容。核心課程的緒論可以發展史為引，并融入后續課程中涉及的部分內容。在講述發展史的過程中，學生可了解機電行業中的故事，感受科學家與工程師艱辛奮斗的工作態度，代入體會不畏艱難的精神[5]。在講述相應故事時，通過融入思政教育，可幫助學生增加探索的勇氣，提高奮斗的決心。

在課堂故事敘述中，引導學生樂觀看待設計難題，不畏艱險、勇于創新，樹立學生的工匠精神。采用情景構建法，播放事件視頻資料或歷史故事動畫視頻，令同學深入情境，感受從無到有的設計艱辛，感染學生思想，增強對學生的自信、樂觀、勇氣等個性品質的塑造，強化思政教育。

1.1.2 民族為重

我國的基建工程從曾經的技術空白到獨立自主發展，從技術的跟隨者發展成為領跑者，中國標準逐漸成為世界標準。我國的制造業正大步向前，多種制造技術處于行業領先地位，這些技術的發展也有力保障了我國的國防建設。制造業的發展伴隨著機械與電子等各類技術的進步與更新，是知識體系的具體外在表現，其中蘊含多樣顯性思政元素[6]。

案例可從全局到局部挖掘，從大項目、大事件出發，挖掘與當前所在省市、學校有關聯的故事，令學生可更好代入情境，促進感性共情與思考。通過對相關技術發展與現狀的描述，使學生在了解課程框架與應用的同時，提高大學生的自我認同感、民族自豪感、文化自信力；通過對國防建設的講述，加強學生對國防科技的重視，激發學生的愛國情懷和凝聚力，激勵學生勇擔時代使命[5]。

1.1.3 榜樣引領

在技術發展的道路上涌現出一大批杰出人物，他們為我國工業發展作出重要貢獻。各高校的眾多優秀校友也已成為獨當一面的領域技術專家，為祖國作出重大貢獻，這些典型事跡是課程思政的絕佳元素。依托典型人物事跡，挖掘并整合忠于職守、專注奉獻、精益求精、追求完美、勇于創新品質等思政元素，利用榜樣精神激勵學生做大國工匠的傳承者，令學生萌發奮勇向上的激情與動力，掀起立志成為領域杰出專家的熱潮[7]。

將先進集體和個人事跡融入課堂教學中，將其解決的難題與相應的學科知識相融合，拓展了學生的知識框架結構，加深了其對專業知識的認識，提高了學生的問題剖析與解決技能。在優秀事跡中，滲透樂于奉獻、堅守本職的科學精神以及敬業精神與團隊精神，樹立工程學科典范，為枯燥的理論教學注入活力。

1.2 理性學習下的辯證分析

1.2.1 知識講授

現代制造系統發展的趨勢多為高精度、集成化、小型化等，同時注重系統的安全性與可靠性，而這些外顯特征均為多個部件、多重因素的耦合作用，內含多種事物發展規律，具有豐富的思政元素可以挖掘。

1）誤差與精度之間的對立關系：在機械設計中，誤差通常會導致“失之毫厘，謬以千里”的結果。在對精度要求嚴苛的層面上，培養學生一絲不茍的學術態度。唯有秉承細微嚴謹與實事求是的態度，才能在未來科研與工程中取得杰出的成績。

2）精度與成本之間的辯證關系：零件的精度通常并不是越高越好，對精度的過高要求會令成本急劇增加。從加工精度與制造成本的相互關系出發，提高學生在工業設計時的精度-成本概念，培養學生抓住問題主要矛盾并及時解決問題的能力。

3）個體與整體之間的包含關系：系統均由多個模塊組成，而每個模塊又由更小的部件組成。單個部件難以實現具有實際意義的功能，唯有各部件相互配合，并達到特定標準，才能實現系統運轉的共同目標[8]。在現代社會的高速發展中，個人、集體與社會難以各自分離，因此需要樹立大局意識，培養協作服務精神。個人需要探索潛力、提升自我，而在集體中應凝聚力量、團結統一、默契配合。這些無論是在學習生活中還是未來工作中，對學生發展都具有重要的作用。

1.2.2 應用分析

對于面向工程實踐培養的目標，課程中需要結合實際項目案例介紹具體應用并分析問題的發現與解決。先進技術在迭代的過程中離不開問題的發現與改進，在講解知識時，可以前一代技術為例引入講解，通過對老技術的抽絲剝繭發現關鍵問題所在，進而引導學生思考解決問題的方案，進而導入當前現有新方法的解決方案，同時體驗先進技術的蓬勃發展。通過問題的發現與解決，培養學生的創新型工程思維。通過對先進技術結合理論知識的解析，激發學生對學術研究和機器人領域前沿技術的興趣，鼓勵學生掌握扎實的基礎理論，激勵其主觀能動性和積極進取精神。

在宏觀上，通過對典型項目的整體介紹與重點細節描述，考核學生辯證地認識、分析和解決問題的能力，培養學生的宏觀描述能力與系統性理解能力。在細節上，引入零部件的性能要求、具體應用場景以及故障現象場景，培養學生的實際動手能力。

1.2.3 研討互動

為了能生動形象地展示豐富的教學素材和案例，多數機器人專業課程采用多媒體教學形式。在師生互動層面，倡導教師在教學過程中引導式地精講，促進學生思考式理解而非死記硬背[9]。課堂中多采用啟發式研討，即教師首先提出問題，然后引導學生逐層解析問題，思考如何解決，并對學生所提方案加以修正、補充、總結，最終介紹最優設計方案。通過該過程，鍛煉學生發現問題、解析問題、解決問題的能力，深入掌握從理論到實踐的實際過程，培養工程思維。

為使教與學有機結合，形成良好的互動氣氛，教師在授課時可以隨機請學生在課堂中回答問題，并讓另一位學生對回答進行評判。這種方法能夠調節課堂氛圍，利于集中學生的學習注意力，促進學生對課堂知識的消化吸收，加深理解。這種模式雖然沒有直接引入思政的實際知識，但能潛移默化地鍛煉學生的分析判斷力、決策能力和表達的勇氣，實現思政潤物細無聲融入教學這一初衷。

在教學方法上，采用“翻轉課堂+融合課堂”的模式可令學生更有效深入掌握知識與技能[10]。通過設置知識點關鍵詞的方法，要求學生分組檢索相關素材并形成報告，同時上傳到線上平臺，通過討論投票推薦優秀組在課堂上進行講解。這種競爭機制與學生翻轉講解的方式能直接提高學生的課程參與度，引導學生關注行業發展，提高學生的檢索與分析能力，激發學生的學習熱情，培養學生的語言表達能力。

2 課程實驗與工程實踐課堂

課程實驗是連接理論知識與實踐應用的橋梁，是促進培養學生實踐能力和創造性思維模式的有效手段。實訓課程的設置具備理論教育與應用型教育融合的性質，其核心是培養學生以應用為驅動的創新能力和解決實際問題的實踐能力[11]。根據學生掌握知識的思維模式，在合適環節融入與課程相關的思政元素，鼓勵學生以教學資源為載體，提升應用能力與綜合素質。

2.1 實踐準備

機器人工程專業的實訓課程主要分為機械操作與電學操作兩大類，均具有較強的實踐性，對學生提出高安全性、高協作性、高動手性要求。安全性是生產制造中不斷強調的重點，在實踐環節中需要重點反復強調安全操作，培養學生以人為本、安全發展的工程理念，培養學生認真負責、踏實敬業的工作態度，培養學生規范化操作的良好習慣。合作與分工是實訓課的必要元素。實踐環節正式開始前，要求學生提前預習并劃分小組，組內每位成員明確具體分工任務，統籌兼顧、逐步開展，提高學生的分析能力、綜合設計能力和工程實踐能力。

2.2 實踐過程

實驗過程以學生為主體開展，由學生收集并整理與實驗實訓內容的相關材料。在理解相關理論知識體系與學習要點的前提下，首先帶領學生熟悉實驗現場設備，熟悉理論中提到的系統、主體結構及重要部件，培養學生的局部與整體配合的思維。具體實施方案是在教學過程中以“小組”為單位，以“小組”團隊的形式參與實驗實訓教學。經歷一次實驗實訓內容訓練過程后，集中學生們的智慧，形成一個解決問題的“小組”團隊，并且培養學生之間友善、團結協作的精神。在這個過程中，頭腦風暴和知識復盤是重要的方法。學生主動回顧理論與實驗實訓知識，運用已掌握的知識分析與解決實際工作中遇到的問題。通過分組實操課培養學生的創新能力與職業技能，讓學生在項目實操中養成良好的設備操作習慣，逐步建立質量為先、精益求精的意識，達到與思政課程“同向同行、協同育人”的目的。

在實驗實訓過程中，學生難免遇到各種問題。對于共性的、方法上的問題，教師注意及時分析與總結，并給出有理有據且切實可行的解決方案。對于操作上、技術上的問題，優先鼓勵學生組內解決，組內解決不了的可建立組間互幫機制，鼓勵組間問題排查互助，培養學生的團體合作意識，培養大局意識、協作意識與服務精神，同時發揮學生的主觀能動性。

3 結語

綜上所述，在課程建設中應充分考慮理論課程與實踐課程的特性，抓住課程各部分內容之間的內在聯系，合理融入思政元素，充分培養學生的工程思維，挖掘工程潛力。踐行新工科背景下機器人工程專業的思政課程建設，將傳道授業與立德樹人相結合，培養學生的愛國情懷與工匠精神，激發其責任使命感。思政課程的有效構建可以激發學生學習興趣，促進學生綜合素質提升，培養具有工程創新意識、團隊合作精神的先進機器人工程技術人才。