課程思政視域下“工業機器人技術及應用”教學改革實踐

劉琳琳　陳淑玲　華濱

摘 要：文章以武漢軟件工程職業學院工業機器人技術專業核心課程“工業機器人技術及應用”為載體，進行課程思政教學改革研究。文章分析了課程思政建設意義，進行了課程思政元素的挖掘，以工業機器人搬運工作站操作編程任務為例，介紹了課程思政教學實施的全過程。欲通過課程思政改革實踐，夯實課堂育人基石，使學生在專業課程的學習過程中養成正確的思想觀念，塑造良好的職業素養。

關鍵詞：工業機器人 課程思政 教學設計

1 “工業機器人技術及應用”課程的基本情況

“工業機器人技術及應用”是高職工業機器人技術專業的核心課程，是一門涉及機械工程、自動控制技術、計算機技術、人工智能、電子技術等多學科的綜合性課程[1]。作為一門技術與理論緊密結合、實踐性強的課程，“工業機器人技術及應用”課程的特點決定了其教學不僅要使學生掌握相應的理論知識和專業技能，還要培養學生的職業道德和職業素養。本課程對接企業崗位需求、技能競賽技術要求和職業技能考核要求，以就業崗位對畢業生知識、能力的需求為引領設置課程內容，通過理實一體化教學、項目式技能訓練、綜合案例考核等活動，形成相應的職業能力。

2 “工業機器人技術及應用”課程思政建設意義

當前，機器人產業蓬勃發展，正極大改變著人類生產和生活方式，為經濟社會發展注入強勁動能[2]。通過課程思政教學改革，有助于培養全面發展的人才，使學生既具備扎實的專業知識和技能，又具有良好的思想品德和責任意識，這種人才對于國家的工業發展和社會進步具有重要作用。

工業機器人技術是一門具有較強應用和實踐性的專業課程，涉及到了國內外諸多的先進技術、行業標準等。實施課程思政，有利于激發學生科技強國、技能報國的民族使命，有利于引導他們樹立正確的社會主義價值取向和職業道德觀念，有利于培養學生的工匠精神和職業素養，有利于培養學生的團隊意識和奉獻精神。

3 “工業機器人技術及應用”課程思政元素的挖掘

通過對課程內容的深入解析，以知識模塊重組、技能廣度延伸、德育內涵發掘為導向，深入挖掘思政元素，將價值引領和職業素養納入知識傳授和技能培養的過程中，使教書與育人協調同步、相得益彰，實現在課堂教學中全方位、全過程、全員化育人。

（1）關注科技前沿，厚植愛國情懷

關注科技前沿，積極適度地將其引入到課堂教學中，引導學生進行正面思考，培養學生的核心價值觀。例如教師在介紹中國制造2025、“機器人+”應用行動實施方案等產業支撐政策，以及近年來中國工業機器人產業突飛猛進的發展勢頭，幫助學生樹立職業信心；在講解傳感器的運用時，介紹中國北斗衛星導航系統的發展歷程，提高學生的民族自豪感；在介紹控制器時，結合新冠疫情時期我國抗疫取得的一系列成就，幫助學生了解社會主義國家集中力量辦大事的優勢，通過展示我國智能制造產業對全球抗疫的突出貢獻，讓學生感受中國速度、大國的責任與擔當。

（2）結合專業技能，培養工匠精神

工匠精神是一種精益求精、追求完美、勇于創新的精神[3]。工匠精神在于工作過程中的一絲不茍、精益求精、專注務實，這些能力的培養需要在課堂上逐步滲透，需要努力營造尊崇工匠精神的氛圍。本門課有較多實踐環節，需要學生做到手眼協調，并且能夠靜下心、沉住氣、細致嚴謹。例如，在工具坐標四點法標定的過程中，待標定的TCP需要通過四個不同姿態與參照點相接觸，對點位的精度要求很高，點位示教的好壞會直接影響標定質量，在任務實施的過程中，可以培養學生精益求精、嚴謹細致的工匠精神。此外，由于標定時對姿態要求較高，部分同學第一次標定往往失敗，甚至有多次標定失敗的情況，通過此過程讓學生感受到機器人操作調試沒有捷徑可走，必須要做到專心致志、鍥而不舍，同時教師通過親身示范操作技巧、引導學生找問題，讓學生給自己樹立信心，培養他們戰勝困難和承受挫折的能力。

（3）融通課堂內外，增強專業自信

在課程的實施過程中，幫助學生清晰地認識到工業機器人技術在現代工業生產中的重要地位，以提高他們對專業的認同感。例如可以通過“請進來、走出去”的形式，邀請企業工程師、優秀校友走進教室，為學生介紹自己工作的心路歷程、收獲體會，也可以組織學生到現代化企業中，了解現代企業的生產模式、工作環境、成長路徑等。此外，積極引導學生進行課外實踐和學科拓展，通過參加展會、博覽會的方式，了解專業最新前沿資訊和未來的發展趨勢，進一步提高對專業的認知，激發學生的專業學習熱情。

（4）小組分工協作，培養團隊精神

團隊精神是大局意識、協作精神和服務精神的集中體現。在教學過程中，根據實訓設備情況將學生劃分為多個實踐小組，小組內部分責設崗，注重培養學生的管理能力和責任意識。例如在機器人示教編程實訓過程中，根據設備及班級人數情況，將學生分為3至4人的實訓小組，以小組為單位開展實操練習，組內設置組長（可兼任）、操作員、安全員、記錄員。組長負責統籌實訓開展；操作員負責調整機器人的位置與姿態、編程及調試，安全員負責觀察設備在運行過程中，人的不安全因素及環境的不安全因素，并及時發出預警，必要時候可使設備緊急停止運行；記錄員做好實訓完成情況、實施過程的記錄及設備使用情況的記錄，任務每完成一次，互換角色。在角色扮演、任務實施過程中，學生分工明確、各司其職，逐步培養學生團結協作的能力，培養他們的團隊意識、服務意識、大局意識。

（5）強化安全意識，筑牢安全防線

隨著機器人產業的發展，工業機器人在助力企業智能化轉型的同時，使用過程中的安全性是需要重點關心的話題。因不重視安全生產而引發的事故，將給社會、企業和家庭帶來巨大的災難和無法挽回的損失。工業機器人是一種機械設備，主要由金屬或塑料等剛性部件組成，工業機器人移動速度相對較快，在操作、調試和維護方面存在潛在危險。教學中，組織學生觀看工業安全生產事故視頻和安全教育警示片，強調工業安全生產的重要性，引導學生對造成工業安全事故頻發原因進行思考[5]。教師通過課堂講授、演示，結合工業機器人實訓室的實訓設備和工業機器人安全操作規程進行逐點解析，提高學生對不安全因素的認識，筑牢操作前安全教育第一道防線；學生在操作過程中規范穿著工作服、佩戴安全帽，設置安全員、操作員，各司其職，嚴格遵守安全操作規程，筑牢安全生產第二道防線；實訓后反思總結分享操作過程中出現的問題，再次敲響安全操作警鐘，讓安全生產深入學生內心。

（6）開展6S 管理，弘揚勞動精神

由于實訓教學場地沒有配備專職保潔員，為加強實訓場地6S管理，動員學生參與工具的整理、實訓設備的維護、周邊衛生的清掃，將其納入學生平時成績的一部分，讓學生形成良好的勞動習慣。在進行6S管理前，設備上工件、工具擺放雜亂，柜子內物品擺放雜亂無章，嚴重影響了學生進行實訓的安全和效率。在實施6S管理過程中，對不需要的物品進行分類處理，分類入庫或者入柜；對所有物品進行位置定制，方便學生取用；對設備上的灰塵、油污、以及房間角落的灰塵等進行徹底打掃。通過6S管理的開展，實訓室的整體面貌煥然一新，改善了實訓環境、提高了師生們的實訓效率、降低了安全風險。

4 “工業機器人技術及應用”課程思政教學實施過程

4.1 設計思路

本文以工業機器人示教編程——搬運工作站操作編程任務為例，介紹思政元素融入課程教學的過程。通過前期對學生學習特點的分析發現，學生具有一定的實踐基礎，但是本任務操作過程復雜且耗時較長，學生存在一定的畏難情緒；學生強調自我學習、自我任務的實施，缺乏協作意識，團隊協作能力有待提高；示教過程中，對點位精度要求較高，學生在操作過程中容易抱著得過且過的心態，需要培養學生精益求精的品質；機器人運動速度快，實踐過程中存在一定的安全隱患，需要提高學生的安全意識。因此在本任務在實施過程中，采取以教師為主導、學生為主體、合作探究的實踐教學，將“筑牢安全防線、踐行工匠精神、培育協作能力”的思政元素融入教學全過程，使知識傳授、技能提升與德育相融合，有效達成教學目標。

4.2 教學過程

1、課前預熱

課前，教師挖掘課程思政元素，補充、完善教學資源；設計課堂活動、優化教學環節；在智慧職教上添加課堂，發布本小節的主要知識點，包含操作視頻、技術文檔、任務書、運動指令小測試題目，學習任務書中明確學習任務及重難點，學生查看學習資料，自主完成課前小測試，測試題目由填空題、選擇題組成，考察實操任務中所用到重要的基礎知識，加深學生印象，避免后續操作編程中出錯，在此過程中培養學生自主學習的能力。

2、課中加強

（1）任務引入：通過視頻呈現京東物流武漢“亞洲一號”機器人作業畫面：由貨架穿梭車、搬運機器人、分揀機器人等物流機器人構成“機器天團”，覆蓋了大部分作業場景，畫面酷炫，科技感十足[4]。課程任務選取全流程無人倉中重要一環立體倉庫，實現貨物搬運練習。任務要求為機器人將底座從立體倉庫搬運至旋轉變位機并加緊，后進行RFID掃碼、稱重后，最后放回立體倉庫。

（2）課堂講授：教師明確機器人搬運的任務要點，學生根據所學的理論知識設計搬運過程、規劃搬運路徑。教師講解IO指令、寄存器指令的用法，運用云課堂小測試功能進行指令知識的測試。教師通過圖片、視頻資源等介紹機器人在作業過程中曾經出現過的安全事故，例如立體倉庫倒塌、機器人末端工具與工件或者料倉碰撞事故、信號觸發錯誤導致工件掉落問題，在任務開始之前進行安全教育，強化安全生產意識，為學生實訓安全敲響第一道警鐘，營造出“安全在我心，精益又求精”的學習氛圍。

（3）合作探究：教師和學生正確佩戴安全帽后進入實訓場地，教師講授實操前準備工作及機器人安全操作規范，重點強調機器人運行、速度調節等方面涉及安全的問題，對可能出現的問題進行預警，在此過程中強調操作規程的重要性，培養學生的職業道德操守，同時強化學生的安全意識。隨后學生分組實踐，引導學生合理分配小組成員中組長、操作員、安全員、記錄員的任務。組長負責統籌協調任務的實施；操作員負責操控示教器，調整機器人的位置與姿態、編寫機器人程序并調試;安全員負責觀察機器人與工件、外圍設備之間的位置關系，及時發出機器人干涉預警；記錄員做好操作不規范和錯誤記錄。單次調試完成后四位學生角色互換。在此過程中，培養學生的團結協作精神，同時組內傳幫帶，學生在互相學習過程中進一步強化知識和技能的提升。

（4）考核評價：采取量化考核和非量化考核評價方式，量化考核考察學生的知識水平（運動規劃、指令的用法）、技能水平（程序的編寫和調試）、 職業能力（勞動紀律、6S管理、安全素養）；非量化考核包括評選最佳團隊，激發學生團隊意識、評選最活躍個人，讓優秀的學生被認可、讓努力的學生被尊重，以此激發學生的學習積極性。教師采用在線excel表格的形式，將學生的任務完成情況進行匯總，讓學生實時看到自己小組的得分情況，有效提升小組之間的競爭。小組所有同學實踐結束后，對比組內各成員的視頻作業，采取組間比趕超的方式，推選出點位示教“精準”、軌跡規劃最優的同學，該同學獲評“小組工匠”稱號，將獲得額外加分獎勵。在此過程中，使學生認識到“要以嚴謹認真地態度去對待每一項任務”。教師綜合學生互評、實訓報告、任務完成質量、職業素養進行評價。

（5）總結分享：任務實施完成后，組間交流經驗、反思總結。各成員總結自己在實踐過程中出現的問題以及解決方法，記錄員將所有問題記錄下來，鞏固學習成效。待所有學生任務完成，教師將各小組任務實施考核情況進行公布，組織學生總結梳理，各小組代表進行成果展示，并總結任務執行過程中存在的問題及解決辦法。根據小組代表反饋的信息，進行小組PK。各小組都會出現部分問題，教師進行錯誤演示，請同學們來找茬。最后總結工業機器人搬運工作流程，對機器人搬運工作站實際生產過程中的要點進行梳理。

3、課后拓展

梳理學生易混淆的知識點，通過智慧職教云課堂布置課后練習題及拓展學習任務。利用平臺上的問卷調查和教學效果評價模塊，收集學生在學習過程中遇到的問題和對教學的建議，做好教學反思。

4.3 教學反思總結

在教學對象上堅持以學生為中心，課程內容對接行業的典型應用場景，提升學生對專業的認同度。采用能力遞進的項目式教學，學生在做中學、做中悟、做中會，對學生綜合素質的培養貫穿課程教學的全過程。在教學過程中，學生以小組為單位反復探究，采取正向激勵的方式，將知識吸收、技能培養、安全意識、工匠精神、團隊合作等融入考核評價，鼓勵學生在日常學習實踐過程中注重職業素養的培養，營造你追我趕的學習氛圍，培養了學生“精益求精、團結協作”的職業精神，有效達成教學目標，反饋良好。

5 結語

課程是新時代大學生接受價值觀教育的主要載體，專業課程在吸引學生、感染學生、引起學生共鳴等方面具有優勢?！肮I機器人技術及應用”課程立足立德樹人的教育根本，結合課程的內容和特點，深入挖掘課程所蘊含的思政元素，探索課程思政的融入方式，精心設計教學、優化教學過程，根據課程性質設計相應教學環節，將思政元素融入到學習任務中，體現在學習評價方案中，在教學過程中將價值引領、知識傳授、技能培養相融合，為培養德才兼備的工業機器人技術技能型人才而助力。

基金資助：武漢市教育局2021年市屬高校教研課題“思政視域下《工業機器人技術及應用》課程教學改革與實踐”（項目編號：2021103）。

參考文獻：

[1]韓建海， 劉延斌， and 庫祥臣.““機器人學”課程教學改革與實踐.”中國電力教育 000.008（2013）：81-82.

[2]《“機器人+”應用行動實施方案》.

[3]譚小芳等.“高職院校培養學生”工匠精神“實踐途徑研究.”安徽電子信息職業技術學院學報 17.2（2018）：4.

[4]劉芳， and 楊雪英. “新冠肺炎疫后交通運輸新業態發展情景研判及對策建議.” 交通運輸研究 6.3（2020）：9.

[5]朱立. 河南省高校突發事件應急管理研究——以H學院為例. Diss. 鄭州大學.