新工科背景下工业机器人课程思政教学模式探索与实践

刘玉飞 于华 江本赤 许德章

摘  要 根据新工科背景下人才培养能力素质要求，对工业机器人课程思政教学模式进行探索，结合具体教学实施过程，从课堂教学和实践教学两个方面探讨思政教育与专业知识教育融合的具体措施，为该课程的思政教学提供思路借鉴。

关键词 新工科;工业机器人;课程思政;混合式教学模式

中图分类号：G641    文献标识码：B

文章编号：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

高等學校人才培养是育人和育才相统一的过程，建设高水平人才培养体系，必须将思想政治工作体系贯通其中，必须抓好课程思政建设，解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题[1]。思政课是落实立德树人根本任务的关键课程，能够让学生在理解专业知识的同时，自觉树立正确的世界观和价值观[2]。课程思政是一项系统工程，因教学内容更强调业务知识传授，工科专业课程思政是最为关键和最难解决的部分[3-4]。为此，工科专业课程思政应结合具体专业特点组织实施。

以安徽工程大学为例，为全面落实中共中央、国务院印发的《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》和教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件要求，学校专门制订课程思政实施方案，提出要根据不同专业性质特点分类推进课程思政建设，根据不同学科、课程的性质特点，挖掘拓展思政元素，在加强课堂教学的同时，要加大实践育人力度，引导学生运用所学理论知识去解决实际问题，让学生在实践活动中深化认识、提升感悟、锻炼成长。

工业机器人是机器人工程、智能制造工程等新工科专业重要的专业课，在培养学生专业能力方面占有重要的地位。在新工科背景下，根据人才培养能力素质要求，探索思政教育与专业教育的融合，具有重要意义[5-6]。本文将从课堂教学和实践教学两个方面探索工业机器人课程思政教学模式。

1 课程大纲修订

教学目标  培养学生工业机器人系统设计和分析的基本能力，具备从事机器人工程实践的基本素质，将思政元素融入专业知识，丰富课堂教学内容，通过思政教育与专业知识教育的有效融合，弘扬以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神，引导学生深刻理解并自觉实践行业职业规范，增强职业责任感和终身学习意识。

教材选取  突出新工科特色，内容上应以设计→分析→感知→控制→集成应用为主线，注重学科知识交叉融合、理论与实践结合。同时，根据学生特点，推荐相应参考书目，让学生适当了解机器人技术的理论基础、与智能制造技术的融合，以及机器人伦理标准。

2 课堂教学思政探索

以“机器人概述”教学为例，从课程导入、教学内容与思政元素融入、教学方法改革等方面进行思政教学过程设计。

课程导入  结合时政热点和视频，以社会热点话题如新冠疫情防控中的交通管理、医疗服务、核酸检测等工作为切入点，分析人工作业存在的高交叉感染风险，由此延伸到工业生产打磨、喷涂等恶劣工况环境，分析传统生产模式存在的生命安全威胁、生产效率低下、生态环境污染等弊端和挑战，引导学生思考：如何改变传统生产作业模式？机器人技术如何改变这一现状？通过展示机器人技术在新冠疫情防控医疗服务和核酸检测工作中的应用场景，阐述机器人技术的应用能够将人从极端危险环境中解放出来，实现对传统生产模式的变革;进一步介绍机器人在工业、农业、医疗、航天、教育娱乐等领域的成功应用案例，尤其是中国机器人市场潜力巨大。

通过融入社会热点话题，引导学生关爱社会，将个人的“小我”融入祖国的“大我”之中;通过展示传统工业生产模式存在的弊端，引导学生理解工程实践对环境、社会可持续发展的影响，培养学生的职业素养;通过阐述机器人技术对生产模式的变革，让学生理解机器人技术与人类生活和生命健康息息相关，引导学生崇尚科学，理解科学技术是第一生产力的深刻内涵，以及科学技术与人的全面发展之间的辩证关系。

教学内容与思政元素的融入

1）机器人基本概念。机器人一词虽然出现较晚，但其概念在人类想象中早已出现。西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，是世界上最早记载的机器人;春秋后期，我国著名的木匠鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”，体现了中国劳动人民的聪明智慧。通过展示我国在机器人发展历程中的璀璨成就，彰显中华民族博大精深的优秀传统文化，弘扬以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神，引导学生增强文化自信、民族自豪感和责任感，传承中华优秀文化。

2）机器人技术应用。介绍机器人在工业、农业、医疗、航天、教育娱乐等领域的应用案例以及应用中的关键核心技術。通过数字直观展示我国机器人市场需求潜力巨大，且工业机器人占据主要市场，据统计，预计2020年中国市场在全球范围内所占比重将超过40%。通过展示机器人技术与不同领域的融合，尤其是与传统文化教育的结合，引导学生感受科学精神与人文精神的交融;通过介绍亟待突破的机器人精密减速器、控制系统、伺服电机等“卡脖子”技术以及我国自主创新的举措和成就，弘扬以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神，引导学生主动为建设社会主义现代化强国和推动民族发展出力争光。

3）机器人技术发展趋势。通过阐述机器人与人工智能、大数据、互联网技术的深度融合，重点讲解从传统工业机器人发展为为人类安全工作的智能工业机器人和人机协作机器人，从“机器换人”到“人机协作”作业模式的转变，引出机器人技术应用的社会问题，引导学生思考智能化生产模式中机器人和人的关系，关注机器人技术应用的社会热点问题，认识到机器人技术研发应遵循的工程伦理，以及工程实践中应遵守的职业道德和职业规范，树立终身学习意识。

4）机器人三定律。美国科幻作家埃萨克·阿西莫夫在科幻小说I， Robot中提出“机器人三定律”：机器人不应伤害人类，且在人类受到伤害时不可袖手旁观;机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外;机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。这三条定律依然是学术界默认的研发准则。机器人带来的伦理挑战不再是科幻电影和文学作品玄想的主题，已然成为人们必须面对的严峻现实——引导学生理解并自觉践行职业精神和职业规范。

教学方法改革  以互动研讨教学为主，包括课堂案例讨论和观点分析，分组调研机器人技术发展现状及趋势，尤其是中国机器人技术应用，撰写报告并分享感受，引导学生正确看待中国经验，增强文化自信和民族自豪感。教学过程引入机器人领域热点前沿，激发学生的认知规律和终身学习意识。

3 实践教学思政探索

混合式教学模式  为强化理论知识的学习，在教学过程中可设置机器人操作实验，如在讲授工业机器人机械系统、机器人编程等章节内容时，可以采用混合式教学模式，通过实操演示让学生直观理解机器人系统构成和编程方法，同时能够很好地进行互动，利于启发式教学的开展。在实际操作过程中可以有意设置故障类型和安全警示，能够让学生深刻理解安全操作规范，自觉践行职业规范。

创新能力训练  通过创新专题设计或第二课堂强化工业机器人理论知识。在学生学习工业机器人课程理论知识后，开设机器人创新专题设计，以工业机器人为载体，开展机器人集成应用方案设计和实践训练，内容直接面向机器人工业应用场景，采用项目组形式，要求每组学生在规定时间内完成任务目标。例如，针对滚动轴承自动化装配工艺，通过分组要求每组学生在规定时间内使用两台机器人协同作业，完成滚动轴承自动装配工序动作，可设置PLC与机器人通信建立、电气连接、程序编写调试、机器人示教等内容，能够训练学生的工业机器人技术应用能力，进一步强化工业机器人课程理论知识。在项目执行过程中，需要学生主动获取机、电、气等多学科交叉知识并灵活应用，启发学生思考如何提高装配效率，从而激发学生的创新思维。同时，学生通过机器人协作完成滚动轴承自动装配，既体现了机器人的协同作业，也让学生深刻理解了团队协作的重要性。

4 预期效果

教师能够转变教育教学理念，挖掘工业机器人专业知识所蕴含的思政元素，从课堂教学和实践教学两个方面将思政教育与专业知识教育有机融合，丰富课堂教学内容;学生能够理解蕴涵在工业机器人专业知识中的思想政治元素，深刻理解并自觉实践行业职业精神和职业规范，增强职业责任感和终身学习意识。

总之，通过设计工业机器人课程思政教育内容，挖掘专业知识所蕴含的思政元素，能够将思政教育与专业知识教育有机融合，丰富课堂教学内容和专业课内涵，促进教育教学理念转变，实现新工科专业课程思政育人目标。

参考文献

[1]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[A/OL].（2020-06-01）[2020-10-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2]姜顺.“现代控制理论”课程思政教学案例建设研究[J].教育教学论坛，2020（40）：35-36.

[3]陆道坤.课程思政推行中若干核心问题及解决思路：基于专业课程思政的探讨[J].思想理论教育，2018（3）：64-69.

[4]邓建华，冯焕焕.课程思政目标构建路径[J].教育现代化，2019（88）：127-129.

[5]金晓怡，张航，杭鲁滨.“新工科”背景下《机械设计》课程思政教学建设[J].教育教学论坛，2019（42）：34-35.

[6]陈小勤，周丹，王淑伟，等.工业机器人在本科工程训练实践教学中的探讨[J].中国教育技术装备，2020（12）：132-133，136.

*项目来源：安徽省高等学校省级质量工程教学研究项目“以知识点为粒度的人工智能类专业课程体系构建”（2019jyxm0225）;安徽工程大学本科教学质量提升计划教学研究项目“‘人工智能+’理念下机器人专业人才培养模式创新探索与实践”（2019jyxm55）。

作者：刘玉飞，安徽工程大学机械工程学院（人工智能学院）教学秘书，副教授，研究方向为机器人技术;于华，安徽工程大学机械工程学院（人工智能学院），副教授，研究方向为制造装备技术;江本赤，安徽工程大学机械工程学院（人工智能学院）副院长，副教授，研究方向为智能制造技术;许德章，安徽工程大学机械工程学院（人工智能学院）院长，教授，研究方向为机器人技术（241000）。