人工智能背景下高校机器人工程专业课程思政教学设计探究

赵峰 张广渊

摘要：课程思政建设作为新工科专业人才培养体系的核心内容，应主动适应人工智能背景下人才培养模式的新变化，聚焦新工科人才培养目标，主动担当课程思政育人使命。文章以山东交通学院为例，从机器人工程专业建设课程思政的必要性、深度挖掘机器人工程专业课程思政素材、设计专业课程思政案例、线上线下混合式多种教学方法与实施手段、课程思政实践成效等方面，对人工智能背景下高校机器人工程专业课程思政教学设计进行探究。

关键词：人工智能；机器人工程；课程思政；混合式；教学设计；人才培养

中图分类号：G711文献标志码：A文章编号：1008-3561（2023）30-0113-03

基金项目：2020年度山东交通学院教学改革研究重大项目“人工智能和机器人工程专业融合发展研究”（2020ZD11）；2020-2022年度中国交通教育研究会交通教育科学研究课题一般课题“交通类院校机器人专业人才培养课程体系构建”（JTYB20-204）

课程思政是以构建全员、全程、全方位育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[1]。机器人工程专业课程思政要深度挖掘机器人工程专业课程知识与思想政治教育内容之间的关联性，并将思想政治教育的相关内容融入机器人工程专业教学中，通过机器人工程专业课程多层次渗透的方式达到思想政治教育的目的。

根据机器人工程新工科专业的特点，高校教师立足机器人工程专业的课程教学内容，在教学实施过程中坚持“以学生为中心”，突出机器人工程专业课程的创新性和实践性，采用多元化的思政教育育人形式，从职业道德、集体主义、社会公德、科学精神、工匠精神、协作精神、创新精神、探索精神、求真务实、知行合一等方面设计机器人工程专业的思政教育内容，能培养学生正确的人生观、价值观和道德观，把立德树人根本任务落到实处。因此，高校教师要深入挖掘机器人工程专业思政元素，让大学生既能学习到专业知识，又能提高思想政治水平。

以“工业机器人离线编程仿真技术”课程为例，教师应注重挖掘知识点对应的思政元素。“工业机器人离线编程仿真技术”课程思政教学可沿两条主线进行设计：一是在工业机器人离线编程理论教学中有机融入思政元素，二是在工业机器人离线编程实践教学中有机融入思政元素。沿着这两条主线，教师要深入挖掘课程知识点所蕴含的思政元素，实现与工业机器人离线编程仿真技术理论和实践教学的有机融合。“工业机器人离线编程仿真技术”课程思政教学包括课程内容、思政元素、实现形式等内容。课程内容包括工业机器人认知、离线编程方法、机器人工作站设计、机器人通讯设计、机器人数据类型、编程指令、中断程序、事件程序、多任务编程方法、区域监控方法、多机器人协作方法。思政元素包括工匠精神和民族自信、精益求精和创新思维、开拓创新和辩证思维、网络安全和国家安全、严谨求实和刻苦进取、勇于探索和崇尚科学、实事求是和求真务实、诚实守信和团结友善、知行合一和实践精神、职业规范和职业道德、团队协作和探索精神。实现形式有中国智能制造应用案例、图片视频、头脑风暴讨论式教学等。

机器人工程专业课程通过“课程思政+MOOC+翻转课堂教学”和“课程思政+线下课堂教学”两种课堂教学模式，在课堂中采用情景启发式、互动式、项目驱动式、讨论探究式、实验功能演示式和学生动手操作等，实施机器人工程专业的课程思政教学[2]。

1.注重课程思政+MOOC+翻转课堂教学

2021年山东交通学院（以下简称“我校”）建设完成人工智能+机器人工程微专业，并在智慧树教学平台建设完成6门MOOC专业课程：“人工智能基础”“计算机技术基础（C）”“机器人概论”“机器人三维建模技术”“工业机器人应用基础”和“工业机器人离线编程仿真技术”。MOOC+翻转课堂线上线下混合式教学模式，不仅能有效教授专业课程知识，还能促进课程思政教学的有效开展[3]。下面以“多机器人协作工作站设计与仿真”教学为例，具体说明课程思政与专业教学融合的教学设计与实施过程。

（1）课堂自学任务和课程思政元素的引入。根据教学进度，教师在智慧树教学平台发布课堂自学任务：ABB工业机器人同步协作的设计方法，多机器人协作程序的建立和调试过程，查找多机器人协作的工业应用场景，自由组合协作开发团队，利用ABB工业机器人、变位机、导轨、传送带、加工装备等设计多机器人协作工作站，现场演示工作站运行效果和PPT答辩进行验收。课程思政元素：提供图文并茂的团队协作案例，如女排精神等。通过播放中国女排夺冠视频及文字报道，培养学生团队意识、协作精神和爱国主义情怀[4]。

（2）学生线上学习与线下协作设计机器人工作站，学生通过观看智慧树平台教学视频，查阅文献资料，自由组队分工协作设计多机器人协作工作站，制作答辩PPT。在设计过程中，学生遇到技术难题可通过线上或线下方式与教师进行交流。

（3）师生课堂互动，实现翻转课堂教学。教师担任课堂主持人，机器人工作站设计团队进行汇报，主要汇报机器人工作站的设计方案，进行功能演示。主讲人汇报完成后，团队其他成员进行补充，然后回答教师和其他团队成员提出的技术问题。全部汇报完成后，教师进行点评。根据多机器人协作工作站设计规则，教师可让学生参与点评，以增强学生的责任感。

“课程思政+MOOC+翻转课堂”线上线下混合式教学，真正体现了“以学生为中心”的理念，使课程思政教学与专业课程有机融合，培养了学生自主学习、创新实践能力，增强了学生发现、分析和解决问题的能力，提高了学生的团队协作精神和语言表達能力[5]。

2.注重课程思政+线下课堂教学

机器人工程专业线下课堂教学实现课程思政要做到“润物细无声”，教师就要进行合理的教学设计，选择合适的教学手段和方法，真正实现课程思政有机融入线下课程教学[6]。

（1）项目驱动法。在教学过程中，教师可引入抗击新冠病毒疫情的热点事件，采用项目驱动法，引导学生设计抗击新冠病毒疫情的机器人，用于医院、社区和公共场所的检测与消毒。在学生设计之前，教师可展示已开发完成的机器人，以激发学生的创作灵感，培养学生勇于担当的精神，让学生永远与祖国和人民同呼吸、共命运、心连心，努力学习和掌握机器人制造的核心技术，以报效祖国和人民[7]。

（2）案例教学法。实时关注工业机器人领域的最新动态和研究热点，把机器人领域的最前沿技术和最新的行业应用成果引入到机器人工程专业的课程中，并通过视频和文字资料展示给学生，激发学生学习兴趣和学习动力，培养学生的創新、拼搏和奉献精神[8]。

教师可将中国机器人之父蒋新松院士的事迹穿插在教学过程中，让学生感悟其高尚的道德情操、家国情怀，学习其不畏艰难勇攀登、科教报国、追求卓越的精神，激发学生爱国热情。

（3）头脑风暴讨论法。教师可通过设计机器人工程领域的相关问题，引导学生讨论交流，让学生进行深层次思考，帮助学生养成辩证思维，受到思想政治教育[9]。比如，教师可提出这样的问题：在人工智能和机器人时代，我们是否还需要发扬工匠精神？学生通过讨论交流能充分认识到：在智能制造时代更需要发扬工匠精神，开发高技术含量的工业产品。教师可将董明珠访谈录“在机器人时代，更需要工匠精神”引入到课堂教学中，让学生了解企业家眼中的工匠精神，将工匠精神嵌入学生头脑中，为其践行工匠精神，制造完美机器人产品打下良好基础。

（4）情景触发式教学。教师可采用情景触发式教学，激发学生学习兴趣，培养学生善于发现问题、善于思考问题和善于解决问题的能力。比如，教师可把日常生产生活中的场景引入到课堂中，让学生思考是否可以由机器人代替，实现智能化生产和智能化生活。这能引发学生积极思考，从而取得以景促思、以景促教的效果。

（5）讲练结合教学。机器人工程专业是理论和实践相结合的新工科专业，要运用讲练相结合的教学方法，培训和锻炼学生综合应用机器人的能力。因此，教师在将课程的技术难点和重点讲解清楚后，要设计机器人制造项目，让学生边学边练，鼓励学生组织团队设计开发，培养学生团结协作精神。项目完成后，教师要让学生在课堂上讲解设计思路并展示机器人工作效果。在讲解和展示过程中，学生和教师可进行讨论交流，碰撞创新火花。讲练结合，不仅能让学生扎实掌握所学的机器人理论和操作知识，还能锻炼学生综合分析、设计开发、团结协作与语言表达能力。

机器人工程专业课程在教学过程中综合运用多种教学方法，同时有机融入课程思政教学，注重培养学生专业素质，不仅加深了学生对机器人专业知识的理解，提升了学生综合应用能力，还引导学生树立了正确的价值观，培养了学生求真务实、精益求精、严谨治学的精神，激发了学生报效祖国、服务社会的家国情怀。首先，课程思政端正了学生的学习态度。在上课过程中，学生听课的专注度和互动性得到增强，在课上和课下与教师积极讨论机器人工程专业前沿发展动态和专业课程知识的频次明显提高。其次，课程思政提高了学生的创新实践能力。机器人工程专业学生积极踊跃参加各种科技竞赛，在中国机器人及人工智能大赛、中国高校智能机器人创意大赛、RoboCom机器人开发大赛等比赛中获得多项国赛奖励和省赛奖励，有效提升了学生团结协作、创新创业和综合实践能力。最后，课程思政使学生树立了正确的职业发展理念。学生都有清晰的职业发展路径，有效提高了我校机器人工程专业学生的就业率和考研率。多名2022届机器人工程毕业生考上知名大学研究生，如山东大学、天津工业大学、华北电力大学、山东科技大学等。

从专业课程的思政元素挖掘、思政教学设计、线上线下混合式教学方法和实施手段等方面设计和实施机器人工程专业课程思政，能取得良好的教学效果，有效提高机器人工程专业人才的思想政治素质，有助于培养德智体美劳全面发展的、具有创新创业精神的机器人工程应用型人才。

参考文献：

[1]楚国清，王勇.“大思政课”格局下统筹思政课程与课程思政协同育人的蝴蝶结模式[J].北京联合大学学报，2022，20（03）：10-15.

[2]周跃进.“多元统计分析”课程“翻转课堂+课程思政”教学模式探索[J].安徽理工大学学报，2021，23（05）：96-101.

[3]林旭梅，朱文杰，唐旭等.课程思政在“机器人学”课程中的应用探索[J].教育教学论坛，2022（11）：109-112.

[4]金光，王子铭.课程思政融入机器人技术课程的探索和实践[J].湖北开放职业学院学报，2022，35（03）：75-76.

[5]刘玉飞，于华，江本赤等.新工科背景下工业机器人课程思政教学模式探索与实践[J].中国教育技术装备，2021（06）：80-81+84.

[6]饶政华，王洪才，陈卓等.新工科背景下能源动力类专业课程思政建设的三重逻辑[J].高教学刊，2022（27）：7-9+14.

[7]张献，贲可荣，魏娜等.人工智能课程思政核心元素探讨与思政素材建设[J].计算机教育，2022（08）：62-65.

[8]郭璘，宛岩，张水潮等.新工科背景下交通工程专业课程思政体系构建初探[J].宁波工程学院学报，2022，34（03）：102-106.

[9]杨金，樊敏，鲁世斌等.“新工科”专业课程中的思政创新模式探索[J].合肥师范学院学报，2021，39（06）：82-84+98.

Exploration of Ideological and Political Teaching Design for Robot Engineering Courses in Universities under the Background of Artificial Intelligence

Zhao Feng， Zhang Guangyuan

（School of Information Science and Electrical Engineering（School of Artificial Intelligence）， Shandong Jiaotong University， Jinan 250357， China）

Abstract： As the core content of the new engineering professional talent training system， the ideological and political construction of the curriculum should actively adapt to the new changes in talent training models under the background of artificial intelligence， focus on the goals of new engineering talent training， and take on the mission of ideological and political education of the curriculum. The article takes Shandong Jiaotong university as an example to explore the necessity of constructing ideological and political courses in the field of robotics engineering， deeply exploring ideological and political materials for robotics engineering courses， designing ideological and political cases for professional courses， implementing various online and offline mixed teaching methods and implementation methods， and achieving practical results in ideological and political courses in universities under the background of artificial intelligence.

Key words： artificial intelligence； robotic engineering； curriculum ideological and political education； blended； teaching design； personneltraining