機器人控制技術課課程思政建設與探索

陳奕梅 李紅利

摘? 要：將思想政治教育融入高校的課程教學和改革，實現知識傳授與價值引領相結合的課程目標已成為我國高等教育事業新趨勢，如何在工科專業課程中潤物無聲地融入思政元素是一個需要探討的問題。該文以天津工業大學機器人控制技術課程為例，分析開展課程思政的必要性，樹立課程思政的建設思路，并從教學環節、教學方法、思政目標等方面多維度地展開深入的探討，以期為我國工科專業的人才全方位培養提供參考。

關鍵詞：機器人控制技術；課程思政建設；工科專業課；思政目標；教學方法

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）19-0177-04

Abstract： Integrating Ideological and political education into the curriculum teaching and reform of universities， and realizing the curriculum goal of combining knowledge imparting with value guidance has become a new trend of China's higher education. How to naturally integrate ideological and political elements into engineering professional courses is a problem that needs to be discussed. Taking the course of Robot Control Technology of Tiangong University as an example， this paper analyzes the necessity of carrying out the ideological and political education of the course， establishes the construction ideas of curriculum ideological and political construction， and makes an in-depth discussion from the aspects of teaching links， teaching methods and ideological and political objectives， etc. The above contents were dedicated to providing a valuable reference for the all-round training of engineering professionals in China.

Keywords： Robot Control Technology; curriculum ideology and politics; engineering professional courses; ideological and political goals; teaching method

“要堅持不懈培育和弘揚社會主義核心價值觀，引導廣大師生做社會主義核心價值觀的堅定信仰者、積極傳播者、模范踐行者”[1]。這是2016年習近平總書記出席全國高校思想政治工作會議時發表的重要講話，為做好新形勢下高校思想政治工作、發展高等教育事業指明了行動方向。2020年，在教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》中[2]，明確指出，全面推進課程思政建設，就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，這是人才培養的應有之義，更是必備內容。

高校全面貫徹黨的教育方針、落實立德樹人的根本育人任務，在思政課程中要發揮主渠道的宣傳指導工作。同時，由于專業課程覆蓋面廣，課程體量大，從某種意義上來說專業課程的思想政治教育更能激發學生的共鳴[3]。開展專業課程的課程思政建設，從多角度探討課程思政在傳遞知識，培養能力的基礎上如何塑造精神是十分必要的。

一? 機器人控制技術課程思政建設的必要性

為了推動研究生控制理論相關課程的思政改革，天津工業大學控制理論教學團隊的教師圍繞立德樹人的根本任務，積極探索通過課程建設推動學科和課程思政的有機結合，培養學生多方面的能力和素質，在長期教學、科研深入交流及合作中逐漸形成默契，并于2021年獲批天津工業大學研究生課程思政教學團隊培育項目。團隊圍繞研究生控制理論核心課程，對課程進行重新梳理與規劃，挖掘課程中的思政元素，并充分體現在教學、實踐等環節，重在培養學生的辯證思維、系統思維和創新思維能力，培養工匠精神以及踏實嚴謹的科學素養，建立學生為中華民族偉大復興的科技創新奮斗終身的源動力。

機器人控制技術是綜合機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能和控制技術等多種學科的先進技術于一體的先進技術，有著巨大的發展潛力和廣闊的應用前景，是我校控制科學與工程學科的重點研究方向之一，同時，該學科各研究方向都與機器人控制技術有直接或間接的關系。

機器人控制技術作為控制科學與工程學科碩士學位的核心課以及標志性課程， 在教學和培養高質量專業人才計劃中有著重要的地位。秉承思政教育與專業教育自然融合的原則，發掘課程中蘊含的思政元素，將思政元素自然融入課程教學中，探索課程思政，提倡“知識傳授”與“價值引領”兩者并重，具有重大意義。

二? 課程建設思路

（一）? 進行課程梳理，尋找“課堂思政”的切入點

針對課程思政建設目標，課程從思政教育的角度重新審視教學內容，挖掘各知識點與思政所要求的價值體系之間的關系，從而在教授專業知識的同時，潛移默化地融入思政教育。注重以問題或工業場景來引出知識點，注重應用和國際前沿性，培養學生學習興趣。由問題引出相關知識點，再深入探究，使課堂教學過程跌宕起伏、氣氛活躍，結合知識點自然融入課程思政。

（二）? 積極探索第二課堂“課程思政”育人模式

第一課堂以教與學方式的改革引導學生自主學習。第二課堂以專業基礎知識的進一步學習和實踐活動引導學生自我發展。工學類專業課程要注重強化學生工理教育，而第二課堂是激發學生實踐興趣培養學生實操能力的優良途徑[4]。課程組多渠道探索第二課堂“課程思政”育人模式，結合團隊的“機器人實驗室”“智能控制實驗室”，鼓勵學生通過實踐利用課堂知識分析問題、解決問題，同時在實踐過程中積極思索。提升對科技的興趣及創新能力，并樹立科技興國的遠大志向。

（三）? 建立思政課程考核體系

建立與課程思政相適應的考核體系，重點加強對學生品性的考察。針對學生在學習過程中“德、能、勤、績”等多方面表現進行考核，主要體現在課堂表現、出勤率、實驗報告等環節的考察上。通過課堂案例討論和心得體會討論等形式，綜合評價學生在掌握專業知識技能的過程中，是否樹立了正確的人生觀、價值觀、世界觀。

三? 課程建設路線

課程以課程大綱為基礎，“三全育人”思想為引領，教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》為指導，秉承思政教育與專業教育自然融合的原則，結合工程教育中的成果導向、以學生為中心以及持續改進的教學理念，創建了符合課程特點的課程思政建設路線。

1）專業教師中青有機結合，組成課程教學團隊。團隊成員以機器人實驗室的教師團隊為主，既有經驗豐富的教授、博導，又有新入職的青年骨干教師，大多數教師都承擔了機器人相關了科研項目。團隊定期組織研討活動，包括科研課題、學生培養、教學改革和師德建設等，形成了一支德才雙馨的教師隊伍。

2）基于線上線下混合教學模式，建設在線課程思政案例庫，創新教學手段。線上教學主要利用本校在線泛雅平臺，以教學視頻為內容，充分利用天津工業大學在線平臺各種豐富的管理和統計功能，更全面地掌握學生學習情況。為學生提供大量的課外資料、學習案例，特別是不斷建設和完善中的課程思政案例庫。線下教學遵循現代化多媒體教學技術為主，傳統的黑板式教學為輔等多種形式相結合的原則，同時結合線上資源的學習展開多種形式的討論。

3）發掘程中蘊含的思政元素，將思政元素自然融入專業教學。針對不同的教學環節分別設立了理想與信念、科學素養、創新意識、工匠精神以及愛國情懷等思政目標，并利用綜合對比法、案例教學法、啟發搜索法、項目驅動法、專題討論法、國情教育法，在人才培養的同時也進行了精神塑造。

4）上述方面有機融合，共同完成課程思政的培育，形成閉環。具體建設路線如圖1所示。

四? 教學環節課程思政的融入策略

在教學的各個環節，通過不同的教學方法將思政目標自然地融入到教學內容中，如圖2所示，具體方法如下。

（一）? 縱橫對比法，激發民族奮斗精神與歷史使命感

在緒論中，通過對我國西周年代的偃師機器人、春秋時期的機器鳥、漢代的計里鼓車等的介紹，使學生了解中華民族的燦爛文明。但是到了近代，隨著歐洲工業革命的興起，資本主義逐漸生產完成了從工場手工業向機器大工業的過渡，而近代機器人大多數標志性的成果便產生于這個時期的歐洲。隨后，在近一個世紀內，機器人生產、研究中心轉移到了美國、日本等國家。近幾十年來，中國的機器人研究、制造水平有了突破性的提高，例如我國的“蛟龍號”載人潛水器等項目都取得了重大突破，但是也應該認識到機器人行業中的很多關鍵的制造、控制等技術仍然落后于國際先進水平。

在教學中，通過機器人學的發展之路引導學生全面、客觀地認識中國、認識世界，既看到蒸蒸日上的發展現狀，也認清與行業的尖端領域存在的差距，激發學生樹立利用科學知識報效祖國的堅定信念。增強學生為民族工業發展而努力奮斗的決心，從而激勵學生將“知識”作為有力武器，為中華民族的偉大復興而奮斗！

（二）? 案例教學法，傳承工匠精神

在課程內容里涉及到不同類型的機器人，課程會結合相應的優秀國產機器人為學生進行相關的案例教學。

在講述機械臂的過程中，會以沈陽自動化研究所的新松機器人作為案例進行講解。同時為學生拓展介紹該所的其他產品，從水下機器人到各種工業機器人，從特種機器人再到智能物流、交通系統等，可以看到自主品牌研究領域的不斷發展以及技術與工藝的不斷創新。

在講解移動機器人的過程中以大疆創新的無人機為例，詳細介紹了四旋翼無人機的建模、定位、導航以及控制技術，體現了自主產品的智能化以及核心技術水平的飛速發展。

在傳授知識與技術的同時，也注重講解以這些企業為代表的中國制造業的使命、責任與擔當，做到了“中國速度”與“中國質量”并重。鼓勵學生利用自己的專業知識和技術，投身到祖國建設中。

（三）? 啟發探索法，鼓勵創新意識

在教學方法中，根據教學內容選擇前沿性學術研究成果作為教學案例。通過問題分析、查閱文獻、方案設計以及問題解決等，啟發學生自主完成相關環節的開發與實現，并通過不同小組之間不同方法的設計效果，對算法進行分析總結。

在機器人避障問題中，首先為學生簡單介紹了常用的幾種路徑規劃及避障算法，接著將教師科研項目中的一部分作為案例，要求學生分組進行仿真實現。由于基本算法套用到該案例中無法達到預期的效果，因此，學生必須查閱資料進行算法的改進與調整。最后，會根據各組的實現效果進行討論，在討論中大家會意識到自己設計方法的不足，同時也會因此受到啟發，迸發出新的思路進行方案的二次改進。通過這樣的案例教學，充分激發了學生的創新意識，并且也提升了學生分析問題解決問題的能力。

（四）? 項目驅動法，培養國際視野和學術志趣

依托團隊先進的實驗室平臺，并結合團隊的科研項目與科研成果，以第二課堂的形式，進行現場教學和專題研討。“機器人實驗室”有多種先進的機器人設備，團隊圍繞“機器人控制”相關課題共有7項國家及省部級縱向課題以及多項橫向課題。

實驗室的主要研究成果集中在機器人協調控制、機器人定位以及飛行器控制領域。成果除了完成各項課題，還申請了十余項發明專利，并有成果已經在企業中得到了推廣應用。實驗室涉及的研究內容與課程內容非常吻合。通過在實驗室的現場教學使學生加深了對多種機器結構與性能的認知；通過對實驗室研究成果的介紹，使其對機器人控制技術的先進技術及應用有了更深一步地了解；同時，對團隊即將開展的研究方向進行了介紹，并讓學生在查閱資料的基礎上對機器人技術的應用發展趨勢以及在自己研究方向的相關應用進行了研討，使學生看到了該技術的廣闊的應用范圍及應用前景、激發了其對機器人技術的興趣以及專業的歸屬感。

（五）? 專題討論法，強化科研倫理及科學素養

根據課堂內容經常給學生布置一些思考問題，在下次的課堂上做一些簡短的討論。這些內容除了專業知識領域，還有一些社會意義的話題，比如“機器人的發展對社會的多重影響”以及“未來我們能完全依賴機器人嗎”等。在討論中，學生列舉了日本川崎重工和德國大眾汽車等機器人相關事故，分析了汽車自動駕駛目前的進展與瓶頸，討論了機器人的倫理問題。通過思考，學生更清晰地意識到了作為一個科技工作者的責任，要對所從事的專業心存敬畏，要堅守自己的科研的初心和道德底線。同時，因為機器人是高精尖端的技術，作為從業人員，更應該具有踏實嚴謹的學術態度，力戒浮躁之風[5]。

（六）? 國情教育法，引導學生把握國家發展戰略的機遇

在課程中，將結合《中國制造2025》及《“十四五”機器人產業發展規劃》[6]，讓學生對我國機器人產業的現狀及發展目標有進一步的了解。

“十三五”以來，我國工業機器人產業呈現出良好的發展勢頭，產業規模快速增長，2020年機器人產業營業收入突破1 000億元，機器人密度達到246臺/萬人，是全球平均水平的近兩倍。目前我國已經轉向高質量發展階段，到2025年，我國將成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地，建成3～5個有國際影響力的產業集群，制造業機器人密度實現翻番。到2035年，機器人產業綜合實力達到國際領先水平。

在規劃中，還詳細地闡明了主要任務及保障措施，通過對政策的解讀，引導學生了解未來的行業布局、發展方向以及強有力的支持保障，引導其將個人夢同中國夢緊密聯系在一起，增強學生的中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信和文化自信。

五? 結束語

寓教于學，效果良好的課程思政建設離不開精心的課程思政內容的梳理以及教學方法的設計。團隊在機器人控制技術課程思政建設過程中，不斷總結經驗教訓，從知識傳遞、能力培養以及精神建設等方面將思政內容自然融入到研究生專業課程中，堅持把立德樹人作為教學中心環節，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。一定程度上提升了研究生專業課程思政育人的吸引力和感染力，有效促進了研究生專業課程的建設。

參考文獻：

[1] 習近平.全國高校思想政治工作會議[EB/OL].（2016-12-08）[2022-03-09].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201612/t20161208_291306.html.

[2] 教育部.關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].（2020-06-01）[2022-03-09].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3] 蔡小春，劉英翠，顧希垚，等.工科研究生培養中“課程思政”教學路徑的探索與實踐[J].學位與研究生教育，2019（10）：7-13.

[4] 孟穩.工業機器人專業“課程思政”教學的探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（1）：3-5.

[5] 孫秋野，黃雨佳，高嘉文.工科專業課課程思政建設方案：以《電力系統分析》課程為例[J].中國電機工程學報，2021，41（2）：475-485.

[6] 十五部門關于印發《“十四五”機器人產業發展規劃》的通知[EB/OL].（2021-12-21）[2022-03-09].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-12/28/content_5664988.html.

基金項目：中國紡織工業聯合會“具有紡織自動化特色的自動化核心課程的改革與實踐”（2021BKJGLX660）、“《電機及拖動基礎》一流課程建設”（2021BKJGLX707）；自動化類專業教學指導委員會“《電機及拖動基礎》‘一流課程建設的研究與實踐”（202111）

第一作者簡介：陳奕梅（1972-），女，漢族，江蘇淮安人，博士，副教授。研究方向為機器人控制技術。