机器人工程专业课程思政元素融入探索.pdf

1902023 年 10 月下Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究机器人工程专业课程思政元素融入探索*王泽莹（上海理工大学机械工程学院，上海 200093）摘要：在新工科背景下，为满足智能制造对高素质机器人工程技术人才的需求，在培养学生理论知识与应用实践的同时，需要将思政教育润物细无声般融入教学过程。笔者基于机器人工程专业课特性，分别从理论课堂与实践课堂两个维度分析了思政元素的特征与融入措施。结果表明，课程思政元素的有效融入，使学生在专业学习的过程中锻炼了工程思维能力，有利于培养学生的工匠精神。关键词：机器人工程；智能制造；理论课堂；实践课堂；课程思政中图分类号：G641 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.20.050“十四五”机器人产业发展规划 指出，机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志1。机器人工程专业是一个多学科交叉的专业，要求学生具有较强的数学理论基础、编程能力以及实践动手能力。如何培养具有良好工程思维、灵活创新能力、实践动手能力的专业型人才，是需要探讨与研究的问题2。在专业课的教学中，应着重考虑知识传授、实践培养与国家急需人才的匹配性，开展以实践为中心的课程教学，在此过程中融入爱国主义教育、辩证唯物主义思想、职业素养教育等，加强对学生综合素质的培养。在理论课程中，从实际项目出发，引导学生思考问题本质；在实训课中，以学生实践为中心，充分锻炼学生解决实际问题的能力3。1 理论教学课堂通过探索教学目标和教学内容，大多数机器人专业课程的教学可采用模块化的“案例导入 理论讲解应用分析”教学结构，让学生从实际出发，明确理论教学和学习目标对应的应用环节4。经过理论学习后学以致用，才能回归问题本质。在教学过程中，应根据思政元素的融入情况，基于案例教学法、启发式教学法和翻转课堂法等方法，探索创新性教学模式。1.1 感性认知下的案例代入在课程开始或章节知识讲解开始前，通常需要引导环节。生动形象的案例描述能让学生更有效地代入思维，润物细无声地吸收归纳所传达的思想。1.1.1以史为鉴机械发展史、机器人发展史、电机发展史、制造业发展史等也是机器人工程专业中的重要课程内容。核心课程的绪论可以发展史为引，并融入后续课程中涉及的部分内容。在讲述发展史的过程中，学生可了解机电行业中的故事，感受科学家与工程师艰辛奋斗的工作态度，代入体会不畏艰难的精神5。在讲述相应故事时，通过融入思政教育，可帮助学生增加探索的勇气，提高奋斗的决心。在课堂故事叙述中，引导学生乐观看待设计难题，不畏艰险、勇于创新，树立学生的工匠精神。采用情景构建法，播放事件视频资料或历史故事动画视频，令同学深入情境，感受从无到有的设计艰辛，感染学生思想，增强对学生的自信、乐观、勇气等个性品质的塑造，强化思政教育。1.1.2民族为重我国的基建工程从曾经的技术空白到独立自主发展，从技术的跟随者发展成为领跑者，中国标准逐渐成为世界标准。我国的制造业正大步向前，多种制造技术处于行业领先地位，这些技术的发展也有力保障了我国的国防建设。制造业的发展伴随着机械与电子等各类技术的进步与更新，是知识体系的具体外在表现，其中蕴含多样显性思政元素6。案例可从全局到局部挖掘，从大项目、大事件出发，挖掘与当前所在省市、学校有关联的故事，令学生可更好代入情境，促进感性共情与思考。通过对相关技术发展与现状的描述，使学生在了解课程框架与应用的同时，提高大学生的自我认同感、民族自豪感、文化自信力；通过对国防建设的讲述，加强学生对国防科技的重视，激发学生的爱国情怀和凝聚力，基金项目：上海高校青年教师培养资助计划项目（ZZ202203068）作者简介：王泽莹（1993），女，山东济南人，博士研究生，讲师，研究方向为电学检测与模式识别技术等。2023 年 10 月下191Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究激励学生勇担时代使命5。1.1.3榜样引领在技术发展的道路上涌现出一大批杰出人物，他们为我国工业发展作出重要贡献。各高校的众多优秀校友也已成为独当一面的领域技术专家，为祖国作出重大贡献，这些典型事迹是课程思政的绝佳元素。依托典型人物事迹，挖掘并整合忠于职守、专注奉献、精益求精、追求完美、勇于创新品质等思政元素，利用榜样精神激励学生做大国工匠的传承者，令学生萌发奋勇向上的激情与动力，掀起立志成为领域杰出专家的热潮7。将先进集体和个人事迹融入课堂教学中，将其解决的难题与相应的学科知识相融合，拓展了学生的知识框架结构，加深了其对专业知识的认识，提高了学生的问题剖析与解决技能。在优秀事迹中，渗透乐于奉献、坚守本职的科学精神以及敬业精神与团队精神，树立工程学科典范，为枯燥的理论教学注入活力。1.2 理性学习下的辩证分析1.2.1知识讲授现代制造系统发展的趋势多为高精度、集成化、小型化等，同时注重系统的安全性与可靠性，而这些外显特征均为多个部件、多重因素的耦合作用，内含多种事物发展规律，具有丰富的思政元素可以挖掘。1）误差与精度之间的对立关系：在机械设计中，误差通常会导致“失之毫厘，谬以千里”的结果。在对精度要求严苛的层面上，培养学生一丝不苟的学术态度。唯有秉承细微严谨与实事求是的态度，才能在未来科研与工程中取得杰出的成绩。2）精度与成本之间的辩证关系：零件的精度通常并不是越高越好，对精度的过高要求会令成本急剧增加。从加工精度与制造成本的相互关系出发，提高学生在工业设计时的精度-成本概念，培养学生抓住问题主要矛盾并及时解决问题的能力。3）个体与整体之间的包含关系：系统均由多个模块组成，而每个模块又由更小的部件组成。单个部件难以实现具有实际意义的功能，唯有各部件相互配合，并达到特定标准，才能实现系统运转的共同目标8。在现代社会的高速发展中，个人、集体与社会难以各自分离，因此需要树立大局意识，培养协作服务精神。个人需要探索潜力、提升自我，而在集体中应凝聚力量、团结统一、默契配合。这些无论是在学习生活中还是未来工作中，对学生发展都具有重要的作用。1.2.2应用分析对于面向工程实践培养的目标，课程中需要结合实际项目案例介绍具体应用并分析问题的发现与解决。先进技术在迭代的过程中离不开问题的发现与改进，在讲解知识时，可以前一代技术为例引入讲解，通过对老技术的抽丝剥茧发现关键问题所在，进而引导学生思考解决问题的方案，进而导入当前现有新方法的解决方案，同时体验先进技术的蓬勃发展。通过问题的发现与解决，培养学生的创新型工程思维。通过对先进技术结合理论知识的解析，激发学生对学术研究和机器人领域前沿技术的兴趣，鼓励学生掌握扎实的基础理论，激励其主观能动性和积极进取精神。在宏观上，通过对典型项目的整体介绍与重点细节描述，考核学生辩证地认识、分析和解决问题的能力，培养学生的宏观描述能力与系统性理解能力。在细节上，引入零部件的性能要求、具体应用场景以及故障现象场景，培养学生的实际动手能力。1.2.3研讨互动为了能生动形象地展示丰富的教学素材和案例，多数机器人专业课程采用多媒体教学形式。在师生互动层面，倡导教师在教学过程中引导式地精讲，促进学生思考式理解而非死记硬背9。课堂中多采用启发式研讨，即教师首先提出问题，然后引导学生逐层解析问题，思考如何解决，并对学生所提方案加以修正、补充、总结，最终介绍最优设计方案。通过该过程，锻炼学生发现问题、解析问题、解决问题的能力，深入掌握从理论到实践的实际过程，培养工程思维。为使教与学有机结合，形成良好的互动气氛，教师在授课时可以随机请学生在课堂中回答问题，并让另一位学生对回答进行评判。这种方法能够调节课堂氛围，利于集中学生的学习注意力，促进学生对课堂知识的消化吸收，加深理解。这种模式虽然没有直接引入思政的实际知识，但能潜移默化地锻炼学生的分析判断力、决策能力和表达的勇气，实现思政润物细无声融入教学这一初衷。在教学方法上，采用“翻转课堂+融合课堂”的模式可令学生更有效深入掌握知识与技能10。通过设置知识点关键词的方法，要求学生分组检索相关素材并形成报告，同时上传到线上平台，通过讨论投票推1922023 年 10 月下Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究荐优秀组在课堂上进行讲解。这种竞争机制与学生翻转讲解的方式能直接提高学生的课程参与度，引导学生关注行业发展，提高学生的检索与分析能力，激发学生的学习热情，培养学生的语言表达能力。2 课程实验与工程实践课堂课程实验是连接理论知识与实践应用的桥梁，是促进培养学生实践能力和创造性思维模式的有效手段。实训课程的设置具备理论教育与应用型教育融合的性质，其核心是培养学生以应用为驱动的创新能力和解决实际问题的实践能力11。根据学生掌握知识的思维模式，在合适环节融入与课程相关的思政元素，鼓励学生以教学资源为载体，提升应用能力与综合素质。2.1 实践准备机器人工程专业的实训课程主要分为机械操作与电学操作两大类，均具有较强的实践性，对学生提出高安全性、高协作性、高动手性要求。安全性是生产制造中不断强调的重点，在实践环节中需要重点反复强调安全操作，培养学生以人为本、安全发展的工程理念，培养学生认真负责、踏实敬业的工作态度，培养学生规范化操作的良好习惯。合作与分工是实训课的必要元素。实践环节正式开始前，要求学生提前预习并划分小组，组内每位成员明确具体分工任务，统筹兼顾、逐步开展，提高学生的分析能力、综合设计能力和工程实践能力。2.2 实践过程实验过程以学生为主体开展，由学生收集并整理与实验实训内容的相关材料。在理解相关理论知识体系与学习要点的前提下，首先带领学生熟悉实验现场设备，熟悉理论中提到的系统、主体结构及重要部件，培养学生的局部与整体配合的思维。具体实施方案是在教学过程中以“小组”为单位，以“小组”团队的形式参与实验实训教学。经历一次实验实训内容训练过程后，集中学生们的智慧，形成一个解决问题的“小组”团队，并且培养学生之间友善、团结协作的精神。在这个过程中，头脑风暴和知识复盘是重要的方法。学生主动回顾理论与实验实训知识，运用已掌握的知识分析与解决实际工作中遇到的问题。通过分组实操课培养学生的创新能力与职业技能，让学生在项目实操中养成良好的设备操作习惯，逐步建立质量为先、精益求精的意识，达到与思政课程“同向同行、协同育人”的目的。在实验实训过程中，学生难免遇到各种问题。对于共性的、方法上的问题，教师注意及时分析与总结，并给出有理有据且切实可行的解决方案。对于操作上、技术上的问题，优先鼓励学生组内解决，组内解决不了的可建立组间互帮机制，鼓励组间问题排查互助，培养学生的团体合作意识，培养大局意识、协作意识与服务精神，同时发挥学生的主观能动性。3 结语综上所述，在课程建设中应充分考虑理论课程与实践课程的特性，抓住课程各部分内容之间的内在联系，合理融入思政元素，充分培养学生的工程思维，挖掘工程潜力。践行新工科背景下机器人工程专业的思政课程建设，将传道授业与立德树人相结合，培养学生的爱国情怀与工匠精神，激发其责任使命感。思政课程的有效构建可以激发学生学习兴趣，促进学生综合素质提升，培养具有工程创新意识、团队合作精神的先进机器人工程技术人才。参考文献：1 “十四五”机器人产业发展规划 解读 J.自动化博览，2022，39(3)：14-15.2 吴文强，朱大昌，江帆，等.机器人工程专业创新型人才培养方案探索J.高教学刊，2017(15)：43-45.3 陈超波，薛艳平，李继超，等.面向工程创新的机器人工程专业课程体系研究J.教育教学论坛，2020(8)：298-300.4 张建化，杜雨馨，闻东东，等.机器人工程专业导论课程思政教学设计与实践J.湖北开放职业学院学报，2022，35(15)：73-75.5 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