课程思政视域下“工业机器人技术及应用”教学改革实践

刘琳琳　陈淑玲　华滨

摘 要：文章以武汉软件工程职业学院工业机器人技术专业核心课程“工业机器人技术及应用”为载体，进行课程思政教学改革研究。文章分析了课程思政建设意义，进行了课程思政元素的挖掘，以工业机器人搬运工作站操作编程任务为例，介绍了课程思政教学实施的全过程。欲通过课程思政改革实践，夯实课堂育人基石，使学生在专业课程的学习过程中养成正确的思想观念，塑造良好的职业素养。

关键词：工业机器人 课程思政 教学设计

1 “工业机器人技术及应用”课程的基本情况

“工业机器人技术及应用”是高职工业机器人技术专业的核心课程，是一门涉及机械工程、自动控制技术、计算机技术、人工智能、电子技术等多学科的综合性课程[1]。作为一门技术与理论紧密结合、实践性强的课程，“工业机器人技术及应用”课程的特点决定了其教学不仅要使学生掌握相应的理论知识和专业技能，还要培养学生的职业道德和职业素养。本课程对接企业岗位需求、技能竞赛技术要求和职业技能考核要求，以就业岗位对毕业生知识、能力的需求为引领设置课程内容，通过理实一体化教学、项目式技能训练、综合案例考核等活动，形成相应的职业能力。

2 “工业机器人技术及应用”课程思政建设意义

当前，机器人产业蓬勃发展，正极大改变着人类生产和生活方式，为经济社会发展注入强劲动能[2]。通过课程思政教学改革，有助于培养全面发展的人才，使学生既具备扎实的专业知识和技能，又具有良好的思想品德和责任意识，这种人才对于国家的工业发展和社会进步具有重要作用。

工业机器人技术是一门具有较强应用和实践性的专业课程，涉及到了国内外诸多的先进技术、行业标准等。实施课程思政，有利于激发学生科技强国、技能报国的民族使命，有利于引导他们树立正确的社会主义价值取向和职业道德观念，有利于培养学生的工匠精神和职业素养，有利于培养学生的团队意识和奉献精神。

3 “工业机器人技术及应用”课程思政元素的挖掘

通过对课程内容的深入解析，以知识模块重组、技能广度延伸、德育内涵发掘为导向，深入挖掘思政元素，将价值引领和职业素养纳入知识传授和技能培养的过程中，使教书与育人协调同步、相得益彰，实现在课堂教学中全方位、全过程、全员化育人。

（1）关注科技前沿，厚植爱国情怀

关注科技前沿，积极适度地将其引入到课堂教学中，引导学生进行正面思考，培养学生的核心价值观。例如教师在介绍中国制造2025、“机器人+”应用行动实施方案等产业支撑政策，以及近年来中国工业机器人产业突飞猛进的发展势头，帮助学生树立职业信心；在讲解传感器的运用时，介绍中国北斗卫星导航系统的发展历程，提高学生的民族自豪感；在介绍控制器时，结合新冠疫情时期我国抗疫取得的一系列成就，帮助学生了解社会主义国家集中力量办大事的优势，通过展示我国智能制造产业对全球抗疫的突出贡献，让学生感受中国速度、大国的责任与担当。

（2）结合专业技能，培养工匠精神

工匠精神是一种精益求精、追求完美、勇于创新的精神[3]。工匠精神在于工作过程中的一丝不苟、精益求精、专注务实，这些能力的培养需要在课堂上逐步渗透，需要努力营造尊崇工匠精神的氛围。本門课有较多实践环节，需要学生做到手眼协调，并且能够静下心、沉住气、细致严谨。例如，在工具坐标四点法标定的过程中，待标定的TCP需要通过四个不同姿态与参照点相接触，对点位的精度要求很高，点位示教的好坏会直接影响标定质量，在任务实施的过程中，可以培养学生精益求精、严谨细致的工匠精神。此外，由于标定时对姿态要求较高，部分同学第一次标定往往失败，甚至有多次标定失败的情况，通过此过程让学生感受到机器人操作调试没有捷径可走，必须要做到专心致志、锲而不舍，同时教师通过亲身示范操作技巧、引导学生找问题，让学生给自己树立信心，培养他们战胜困难和承受挫折的能力。

（3）融通课堂内外，增强专业自信

在课程的实施过程中，帮助学生清晰地认识到工业机器人技术在现代工业生产中的重要地位，以提高他们对专业的认同感。例如可以通过“请进来、走出去”的形式，邀请企业工程师、优秀校友走进教室，为学生介绍自己工作的心路历程、收获体会，也可以组织学生到现代化企业中，了解现代企业的生产模式、工作环境、成长路径等。此外，积极引导学生进行课外实践和学科拓展，通过参加展会、博览会的方式，了解专业最新前沿资讯和未来的发展趋势，进一步提高对专业的认知，激发学生的专业学习热情。

（4）小组分工协作，培养团队精神

团队精神是大局意识、协作精神和服务精神的集中体现。在教学过程中，根据实训设备情况将学生划分为多个实践小组，小组内部分责设岗，注重培养学生的管理能力和责任意识。例如在机器人示教编程实训过程中，根据设备及班级人数情况，将学生分为3至4人的实训小组，以小组为单位开展实操练习，组内设置组长（可兼任）、操作员、安全员、记录员。组长负责统筹实训开展；操作员负责调整机器人的位置与姿态、编程及调试，安全员负责观察设备在运行过程中，人的不安全因素及环境的不安全因素，并及时发出预警，必要时候可使设备紧急停止运行；记录员做好实训完成情况、实施过程的记录及设备使用情况的记录，任务每完成一次，互换角色。在角色扮演、任务实施过程中，学生分工明确、各司其职，逐步培养学生团结协作的能力，培养他们的团队意识、服务意识、大局意识。

（5）强化安全意识，筑牢安全防线

随着机器人产业的发展，工业机器人在助力企业智能化转型的同时，使用过程中的安全性是需要重点关心的话题。因不重视安全生产而引发的事故，将给社会、企业和家庭带来巨大的灾难和无法挽回的损失。工业机器人是一种机械设备，主要由金属或塑料等刚性部件组成，工业机器人移动速度相对较快，在操作、调试和维护方面存在潜在危险。教学中，组织学生观看工业安全生产事故视频和安全教育警示片，强调工业安全生产的重要性，引导学生对造成工业安全事故频发原因进行思考[5]。教师通过课堂讲授、演示，结合工业机器人实训室的实训设备和工业机器人安全操作规程进行逐点解析，提高学生对不安全因素的认识，筑牢操作前安全教育第一道防线；学生在操作过程中规范穿着工作服、佩戴安全帽，设置安全员、操作员，各司其职，严格遵守安全操作规程，筑牢安全生产第二道防线；实训后反思总结分享操作过程中出现的问题，再次敲响安全操作警钟，让安全生产深入学生内心。

（6）开展6S 管理，弘扬劳动精神

由于实训教学场地没有配备专职保洁员，为加强实训场地6S管理，动员学生参与工具的整理、实训设备的维护、周边卫生的清扫，将其纳入学生平时成绩的一部分，让学生形成良好的劳动习惯。在进行6S管理前，设备上工件、工具摆放杂乱，柜子内物品摆放杂乱无章，严重影响了学生进行实训的安全和效率。在实施6S管理过程中，对不需要的物品进行分类处理，分类入库或者入柜；对所有物品进行位置定制，方便学生取用；对设备上的灰尘、油污、以及房间角落的灰尘等进行彻底打扫。通过6S管理的开展，实训室的整体面貌焕然一新，改善了实训环境、提高了师生们的实训效率、降低了安全风险。

4 “工业机器人技术及应用”课程思政教学实施过程

4.1 设计思路

本文以工业机器人示教编程——搬运工作站操作编程任务为例，介绍思政元素融入课程教学的过程。通过前期对学生学习特点的分析发现，学生具有一定的实践基础，但是本任务操作过程复杂且耗时较长，学生存在一定的畏难情绪；学生强调自我学习、自我任务的实施，缺乏协作意识，团队协作能力有待提高；示教过程中，对点位精度要求较高，学生在操作过程中容易抱着得过且过的心态，需要培养学生精益求精的品质；机器人运动速度快，实践过程中存在一定的安全隐患，需要提高学生的安全意识。因此在本任务在实施过程中，采取以教师为主导、学生为主体、合作探究的实践教学，将“筑牢安全防线、践行工匠精神、培育协作能力”的思政元素融入教学全过程，使知识传授、技能提升与德育相融合，有效达成教学目标。

4.2 教学过程

1、课前预热

课前，教师挖掘课程思政元素，补充、完善教学资源；设计课堂活动、优化教学环节；在智慧职教上添加课堂，发布本小节的主要知识点，包含操作视频、技术文档、任务书、运动指令小测试题目，学习任务书中明确学习任务及重难点，学生查看学习资料，自主完成课前小测试，测试题目由填空题、选择题组成，考察实操任务中所用到重要的基础知识，加深学生印象，避免后续操作编程中出错，在此过程中培养学生自主学习的能力。

2、课中加强

（1）任务引入：通过视频呈现京东物流武汉“亚洲一号”机器人作业画面：由货架穿梭车、搬运机器人、分拣机器人等物流机器人构成“机器天团”，覆盖了大部分作业场景，画面酷炫，科技感十足[4]。课程任务选取全流程无人仓中重要一环立体仓库，实现货物搬运练习。任务要求为机器人将底座从立体仓库搬运至旋转变位机并加紧，后进行RFID扫码、称重后，最后放回立体仓库。

（2）课堂讲授：教师明确机器人搬运的任务要点，学生根据所学的理论知识设计搬运过程、规划搬运路径。教师讲解IO指令、寄存器指令的用法，运用云课堂小测试功能进行指令知识的测试。教师通过图片、视频资源等介绍机器人在作业过程中曾经出现过的安全事故，例如立体仓库倒塌、机器人末端工具与工件或者料仓碰撞事故、信号触发错误导致工件掉落问题，在任务开始之前进行安全教育，强化安全生产意识，为学生实训安全敲响第一道警钟，营造出“安全在我心，精益又求精”的学习氛围。

（3）合作探究：教师和学生正确佩戴安全帽后进入实训场地，教师讲授实操前准备工作及机器人安全操作规范，重点强调机器人运行、速度调节等方面涉及安全的问题，对可能出现的问题进行预警，在此过程中强调操作规程的重要性，培养学生的职业道德操守，同时强化学生的安全意识。随后学生分组实践，引导学生合理分配小组成员中组长、操作员、安全员、记录员的任务。组长负责统筹协调任务的实施；操作员负责操控示教器，调整机器人的位置与姿态、编写机器人程序并调试;安全员负责观察机器人与工件、外围设备之间的位置关系，及时发出机器人干涉预警；记录员做好操作不规范和错误记录。单次调试完成后四位学生角色互换。在此过程中，培养学生的团结协作精神，同時组内传帮带，学生在互相学习过程中进一步强化知识和技能的提升。

（4）考核评价：采取量化考核和非量化考核评价方式，量化考核考察学生的知识水平（运动规划、指令的用法）、技能水平（程序的编写和调试）、 职业能力（劳动纪律、6S管理、安全素养）；非量化考核包括评选最佳团队，激发学生团队意识、评选最活跃个人，让优秀的学生被认可、让努力的学生被尊重，以此激发学生的学习积极性。教师采用在线excel表格的形式，将学生的任务完成情况进行汇总，让学生实时看到自己小组的得分情况，有效提升小组之间的竞争。小组所有同学实践结束后，对比组内各成员的视频作业，采取组间比赶超的方式，推选出点位示教“精准”、轨迹规划最优的同学，该同学获评“小组工匠”称号，将获得额外加分奖励。在此过程中，使学生认识到“要以严谨认真地态度去对待每一项任务”。教师综合学生互评、实训报告、任务完成质量、职业素养进行评价。

（5）总结分享：任务实施完成后，组间交流经验、反思总结。各成员总结自己在实践过程中出现的问题以及解决方法，记录员将所有问题记录下来，巩固学习成效。待所有学生任务完成，教师将各小组任务实施考核情况进行公布，组织学生总结梳理，各小组代表进行成果展示，并总结任务执行过程中存在的问题及解决办法。根据小组代表反馈的信息，进行小组PK。各小组都会出现部分问题，教师进行错误演示，请同学们来找茬。最后总结工业机器人搬运工作流程，对机器人搬运工作站实际生产过程中的要点进行梳理。

3、课后拓展

梳理学生易混淆的知识点，通过智慧职教云课堂布置课后练习题及拓展学习任务。利用平台上的问卷调查和教学效果评价模块，收集学生在学习过程中遇到的问题和对教学的建议，做好教学反思。

4.3 教学反思总结

在教学对象上坚持以学生为中心，课程内容对接行业的典型应用场景，提升学生对专业的认同度。采用能力递进的项目式教学，学生在做中学、做中悟、做中会，对学生综合素质的培养贯穿课程教学的全过程。在教学过程中，学生以小组为单位反复探究，采取正向激励的方式，将知识吸收、技能培养、安全意识、工匠精神、团队合作等融入考核评价，鼓励学生在日常学习实践过程中注重职业素养的培养，营造你追我赶的学习氛围，培养了学生“精益求精、团结协作”的职业精神，有效达成教学目标，反馈良好。

5 结语

课程是新时代大学生接受价值观教育的主要载体，专业课程在吸引学生、感染学生、引起学生共鸣等方面具有优势。“工业机器人技术及应用”课程立足立德树人的教育根本，结合课程的内容和特点，深入挖掘课程所蕴含的思政元素，探索课程思政的融入方式，精心设计教学、优化教学过程，根据课程性质设计相应教学环节，将思政元素融入到学习任务中，体现在学习评价方案中，在教学过程中将价值引领、知识传授、技能培养相融合，为培养德才兼备的工业机器人技术技能型人才而助力。

基金资助：武汉市教育局2021年市属高校教研课题“思政视域下《工业机器人技术及应用》课程教学改革与实践”（项目编号：2021103）。

参考文献：

[1]韩建海， 刘延斌， and 库祥臣.““机器人学”课程教学改革与实践.”中国电力教育 000.008（2013）：81-82.

[2]《“机器人+”应用行动实施方案》.

[3]谭小芳等.“高职院校培养学生”工匠精神“实践途径研究.”安徽电子信息职业技术学院学报 17.2（2018）：4.

[4]刘芳， and 杨雪英. “新冠肺炎疫后交通运输新业态发展情景研判及对策建议.” 交通运输研究 6.3（2020）：9.

[5]朱立. 河南省高校突发事件应急管理研究——以H学院为例. Diss. 郑州大学.