人工智能背景下高校機器人工程專業(yè)課程思政教學(xué)設(shè)計探究

趙峰 張廣淵

摘要：課程思政建設(shè)作為新工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系的核心內(nèi)容，應(yīng)主動適應(yīng)人工智能背景下人才培養(yǎng)模式的新變化，聚焦新工科人才培養(yǎng)目標，主動擔(dān)當(dāng)課程思政育人使命。文章以山東交通學(xué)院為例，從機器人工程專業(yè)建設(shè)課程思政的必要性、深度挖掘機器人工程專業(yè)課程思政素材、設(shè)計專業(yè)課程思政案例、線上線下混合式多種教學(xué)方法與實施手段、課程思政實踐成效等方面，對人工智能背景下高校機器人工程專業(yè)課程思政教學(xué)設(shè)計進行探究。

關(guān)鍵詞：人工智能；機器人工程；課程思政；混合式；教學(xué)設(shè)計；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G711文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2023）30-0113-03

基金項目：2020年度山東交通學(xué)院教學(xué)改革研究重大項目“人工智能和機器人工程專業(yè)融合發(fā)展研究”（2020ZD11）；2020-2022年度中國交通教育研究會交通教育科學(xué)研究課題一般課題“交通類院校機器人專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系構(gòu)建”（JTYB20-204）

課程思政是以構(gòu)建全員、全程、全方位育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念[1]。機器人工程專業(yè)課程思政要深度挖掘機器人工程專業(yè)課程知識與思想政治教育內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性，并將思想政治教育的相關(guān)內(nèi)容融入機器人工程專業(yè)教學(xué)中，通過機器人工程專業(yè)課程多層次滲透的方式達到思想政治教育的目的。

根據(jù)機器人工程新工科專業(yè)的特點，高校教師立足機器人工程專業(yè)的課程教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)實施過程中堅持“以學(xué)生為中心”，突出機器人工程專業(yè)課程的創(chuàng)新性和實踐性，采用多元化的思政教育育人形式，從職業(yè)道德、集體主義、社會公德、科學(xué)精神、工匠精神、協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、探索精神、求真務(wù)實、知行合一等方面設(shè)計機器人工程專業(yè)的思政教育內(nèi)容，能培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價值觀和道德觀，把立德樹人根本任務(wù)落到實處。因此，高校教師要深入挖掘機器人工程專業(yè)思政元素，讓大學(xué)生既能學(xué)習(xí)到專業(yè)知識，又能提高思想政治水平。

以“工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)”課程為例，教師應(yīng)注重挖掘知識點對應(yīng)的思政元素。“工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)”課程思政教學(xué)可沿兩條主線進行設(shè)計：一是在工業(yè)機器人離線編程理論教學(xué)中有機融入思政元素，二是在工業(yè)機器人離線編程實踐教學(xué)中有機融入思政元素。沿著這兩條主線，教師要深入挖掘課程知識點所蘊含的思政元素，實現(xiàn)與工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)理論和實踐教學(xué)的有機融合?！肮I(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)”課程思政教學(xué)包括課程內(nèi)容、思政元素、實現(xiàn)形式等內(nèi)容。課程內(nèi)容包括工業(yè)機器人認知、離線編程方法、機器人工作站設(shè)計、機器人通訊設(shè)計、機器人數(shù)據(jù)類型、編程指令、中斷程序、事件程序、多任務(wù)編程方法、區(qū)域監(jiān)控方法、多機器人協(xié)作方法。思政元素包括工匠精神和民族自信、精益求精和創(chuàng)新思維、開拓創(chuàng)新和辯證思維、網(wǎng)絡(luò)安全和國家安全、嚴謹求實和刻苦進取、勇于探索和崇尚科學(xué)、實事求是和求真務(wù)實、誠實守信和團結(jié)友善、知行合一和實踐精神、職業(yè)規(guī)范和職業(yè)道德、團隊協(xié)作和探索精神。實現(xiàn)形式有中國智能制造應(yīng)用案例、圖片視頻、頭腦風(fēng)暴討論式教學(xué)等。

機器人工程專業(yè)課程通過“課程思政+MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)”和“課程思政+線下課堂教學(xué)”兩種課堂教學(xué)模式，在課堂中采用情景啟發(fā)式、互動式、項目驅(qū)動式、討論探究式、實驗功能演示式和學(xué)生動手操作等，實施機器人工程專業(yè)的課程思政教學(xué)[2]。

1.注重課程思政+MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

2021年山東交通學(xué)院（以下簡稱“我?！保┙ㄔO(shè)完成人工智能+機器人工程微專業(yè)，并在智慧樹教學(xué)平臺建設(shè)完成6門MOOC專業(yè)課程：“人工智能基礎(chǔ)”“計算機技術(shù)基礎(chǔ)（C）”“機器人概論”“機器人三維建模技術(shù)”“工業(yè)機器人應(yīng)用基礎(chǔ)”和“工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)”。MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂線上線下混合式教學(xué)模式，不僅能有效教授專業(yè)課程知識，還能促進課程思政教學(xué)的有效開展[3]。下面以“多機器人協(xié)作工作站設(shè)計與仿真”教學(xué)為例，具體說明課程思政與專業(yè)教學(xué)融合的教學(xué)設(shè)計與實施過程。

（1）課堂自學(xué)任務(wù)和課程思政元素的引入。根據(jù)教學(xué)進度，教師在智慧樹教學(xué)平臺發(fā)布課堂自學(xué)任務(wù)：ABB工業(yè)機器人同步協(xié)作的設(shè)計方法，多機器人協(xié)作程序的建立和調(diào)試過程，查找多機器人協(xié)作的工業(yè)應(yīng)用場景，自由組合協(xié)作開發(fā)團隊，利用ABB工業(yè)機器人、變位機、導(dǎo)軌、傳送帶、加工裝備等設(shè)計多機器人協(xié)作工作站，現(xiàn)場演示工作站運行效果和PPT答辯進行驗收。課程思政元素：提供圖文并茂的團隊協(xié)作案例，如女排精神等。通過播放中國女排奪冠視頻及文字報道，培養(yǎng)學(xué)生團隊意識、協(xié)作精神和愛國主義情懷[4]。

（2）學(xué)生線上學(xué)習(xí)與線下協(xié)作設(shè)計機器人工作站，學(xué)生通過觀看智慧樹平臺教學(xué)視頻，查閱文獻資料，自由組隊分工協(xié)作設(shè)計多機器人協(xié)作工作站，制作答辯PPT。在設(shè)計過程中，學(xué)生遇到技術(shù)難題可通過線上或線下方式與教師進行交流。

（3）師生課堂互動，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。教師擔(dān)任課堂主持人，機器人工作站設(shè)計團隊進行匯報，主要匯報機器人工作站的設(shè)計方案，進行功能演示。主講人匯報完成后，團隊其他成員進行補充，然后回答教師和其他團隊成員提出的技術(shù)問題。全部匯報完成后，教師進行點評。根據(jù)多機器人協(xié)作工作站設(shè)計規(guī)則，教師可讓學(xué)生參與點評，以增強學(xué)生的責(zé)任感。

“課程思政+MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂”線上線下混合式教學(xué)，真正體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的理念，使課程思政教學(xué)與專業(yè)課程有機融合，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實踐能力，增強了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，提高了學(xué)生的團隊協(xié)作精神和語言表達能力[5]。

2.注重課程思政+線下課堂教學(xué)

機器人工程專業(yè)線下課堂教學(xué)實現(xiàn)課程思政要做到“潤物細無聲”，教師就要進行合理的教學(xué)設(shè)計，選擇合適的教學(xué)手段和方法，真正實現(xiàn)課程思政有機融入線下課程教學(xué)[6]。

（1）項目驅(qū)動法。在教學(xué)過程中，教師可引入抗擊新冠病毒疫情的熱點事件，采用項目驅(qū)動法，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計抗擊新冠病毒疫情的機器人，用于醫(yī)院、社區(qū)和公共場所的檢測與消毒。在學(xué)生設(shè)計之前，教師可展示已開發(fā)完成的機器人，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作靈感，培養(yǎng)學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)?shù)木瘢寣W(xué)生永遠與祖國和人民同呼吸、共命運、心連心，努力學(xué)習(xí)和掌握機器人制造的核心技術(shù)，以報效祖國和人民[7]。

（2）案例教學(xué)法。實時關(guān)注工業(yè)機器人領(lǐng)域的最新動態(tài)和研究熱點，把機器人領(lǐng)域的最前沿技術(shù)和最新的行業(yè)應(yīng)用成果引入到機器人工程專業(yè)的課程中，并通過視頻和文字資料展示給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、拼搏和奉獻精神[8]。

教師可將中國機器人之父蔣新松院士的事跡穿插在教學(xué)過程中，讓學(xué)生感悟其高尚的道德情操、家國情懷，學(xué)習(xí)其不畏艱難勇攀登、科教報國、追求卓越的精神，激發(fā)學(xué)生愛國熱情。

（3）頭腦風(fēng)暴討論法。教師可通過設(shè)計機器人工程領(lǐng)域的相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生討論交流，讓學(xué)生進行深層次思考，幫助學(xué)生養(yǎng)成辯證思維，受到思想政治教育[9]。比如，教師可提出這樣的問題：在人工智能和機器人時代，我們是否還需要發(fā)揚工匠精神？學(xué)生通過討論交流能充分認識到：在智能制造時代更需要發(fā)揚工匠精神，開發(fā)高技術(shù)含量的工業(yè)產(chǎn)品。教師可將董明珠訪談錄“在機器人時代，更需要工匠精神”引入到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生了解企業(yè)家眼中的工匠精神，將工匠精神嵌入學(xué)生頭腦中，為其踐行工匠精神，制造完美機器人產(chǎn)品打下良好基礎(chǔ)。

（4）情景觸發(fā)式教學(xué)。教師可采用情景觸發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、善于思考問題和善于解決問題的能力。比如，教師可把日常生產(chǎn)生活中的場景引入到課堂中，讓學(xué)生思考是否可以由機器人代替，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)和智能化生活。這能引發(fā)學(xué)生積極思考，從而取得以景促思、以景促教的效果。

（5）講練結(jié)合教學(xué)。機器人工程專業(yè)是理論和實踐相結(jié)合的新工科專業(yè)，要運用講練相結(jié)合的教學(xué)方法，培訓(xùn)和鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用機器人的能力。因此，教師在將課程的技術(shù)難點和重點講解清楚后，要設(shè)計機器人制造項目，讓學(xué)生邊學(xué)邊練，鼓勵學(xué)生組織團隊設(shè)計開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作精神。項目完成后，教師要讓學(xué)生在課堂上講解設(shè)計思路并展示機器人工作效果。在講解和展示過程中，學(xué)生和教師可進行討論交流，碰撞創(chuàng)新火花。講練結(jié)合，不僅能讓學(xué)生扎實掌握所學(xué)的機器人理論和操作知識，還能鍛煉學(xué)生綜合分析、設(shè)計開發(fā)、團結(jié)協(xié)作與語言表達能力。

機器人工程專業(yè)課程在教學(xué)過程中綜合運用多種教學(xué)方法，同時有機融入課程思政教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，不僅加深了學(xué)生對機器人專業(yè)知識的理解，提升了學(xué)生綜合應(yīng)用能力，還引導(dǎo)學(xué)生樹立了正確的價值觀，培養(yǎng)了學(xué)生求真務(wù)實、精益求精、嚴謹治學(xué)的精神，激發(fā)了學(xué)生報效祖國、服務(wù)社會的家國情懷。首先，課程思政端正了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。在上課過程中，學(xué)生聽課的專注度和互動性得到增強，在課上和課下與教師積極討論機器人工程專業(yè)前沿發(fā)展動態(tài)和專業(yè)課程知識的頻次明顯提高。其次，課程思政提高了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。機器人工程專業(yè)學(xué)生積極踴躍參加各種科技競賽，在中國機器人及人工智能大賽、中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽、RoboCom機器人開發(fā)大賽等比賽中獲得多項國賽獎勵和省賽獎勵，有效提升了學(xué)生團結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和綜合實踐能力。最后，課程思政使學(xué)生樹立了正確的職業(yè)發(fā)展理念。學(xué)生都有清晰的職業(yè)發(fā)展路徑，有效提高了我校機器人工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率和考研率。多名2022屆機器人工程畢業(yè)生考上知名大學(xué)研究生，如山東大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、華北電力大學(xué)、山東科技大學(xué)等。

從專業(yè)課程的思政元素挖掘、思政教學(xué)設(shè)計、線上線下混合式教學(xué)方法和實施手段等方面設(shè)計和實施機器人工程專業(yè)課程思政，能取得良好的教學(xué)效果，有效提高機器人工程專業(yè)人才的思想政治素質(zhì)，有助于培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的、具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的機器人工程應(yīng)用型人才。

參考文獻：

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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