“工業機器人應用技術”課程教學改革探索與實踐*
——以“中國太空站靈活的機器人手臂展科技實力”為案例

溫成卓 ，劉 紅 ，鄭 虎 ，趙艷妮

（云南機電職業技術學院，云南 昆明 650203）

全面落實全國高校思想政治工作會議及教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》（教高〔2020〕3 號）的要求，把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[1]。構建“三全育人”的思政工作新格局，將課程思政充分與學院“雙高”建設深度融合，強化課程育人導向，鼓勵學校積極開展“課程思政”示范課程和典型案例評選工作。基于此，課題組以“工業機器人應用技術”課程為例，深入挖掘課程所蘊含的思想政治育人元素和所承載的德育功能，圍繞全面提高人才培養能力這一核心點，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養、道德修養等重點優化課程思政內容供給[2-4]。以社會主義核心價值觀和中華優秀傳統文化教育為靈魂和主線，以專業知識、技能為載體，達到知識傳授、能力培養、價值塑造“三位一體”的教學目標，打造專業教育與思政教育的協同效應，實現專業課程與思政課程同向同行的育人格局[5-7]。

1 課程介紹

“工業機器人應用技術”課程是工業機器人技術專業的一門專業核心課程，是在相關專業課程學完后的一門綜合性理實一體化課程，是一門跨多個學科的綜合性技術課程，涉及自動化控制、計算機、傳感器、電子技術、PLC 控制技術和機械工程等多種學科的內容。本課程的先導課程有“電工電子技術及應用”“電氣控制與PLC”“機電設備控制基礎”“機械設計基礎”“機電設備故障診斷與維修”等，經過這幾門課程的學習，學生已具備一定的機械機構基礎、電氣電子元件識別和使用、機電設備控制、PLC 編程等能力。本課程旨在培養學生動手操作工業機器人，利用仿真軟件對機器人動作進行編程仿真，結合PLC 控制、智能視覺系統完成機器手臂在現代智能工業生產線中的復雜動作任務的能力，使學生能夠將所學到的相關專業知識貫通運用，掌握普遍工業機器人的基本操作。通過在教學過程中引入思想政治育人元素，培養學生的職業道德意識和職業素質養成意識以及創新思維能力，培養學生的愛國主義情懷，建立“四個自信”，增強“四個意識”，做到“兩個維護”。

2 教學設計

本課程以工業機器人常用的技術原理與應用知識為載體，按基于工作過程的項目化教學思路進行設計，根據課程的知識和技能點設計6 個教學項目，深入分析每個教學項目的特點，設計和挖掘合理的思想政治育人元素融入到教學過程中，突出學生為主體，啟發學生善于觀察、自主思考，提高學生觀察、判斷、分析與解決問題的能力。通過課程思政教育，培養學生自主學習、團結協作、認真負責的職業素養，堅定學生理想信念，切實提升立德樹人的成效[8-11]?！肮I機器人應用技術”課程教學整體設計如表1所示。

3 教學實施

以項目五“工業機器人在線編程與調試”為例，以“中國太空站靈活的機器人手臂展科技實力”為主題的課程教學實施過程如下。

3.1 學情分析

高職院校學生具有較為鮮明的自身特點，其思想較為成熟，易于接受新鮮事物，課堂表現活躍，但是學習積極性、主動性不夠，對于實踐性教學內容更為感興趣。通過前面的學習內容，學生已經熟悉掌握了工業機器人的基本操作、編程語言和編程標準格式，但還無法實現讓機器人按編好的程序自動運行和在線調試。

3.2 案例介紹

觀看展示中國太空站機械臂先進水平的視頻，增強學生們對我國科技實力提升的國家認同感和愛國情懷，通過對視頻中關鍵技術的解讀，讓學生對工業機器人技術和應用產生濃厚的學習興趣，進而引出工業機器人編程與調試課堂教學內容的講解。以視頻中太空站機械手臂搬運、連接、安裝太空艙的工作過程為示例，設置“機器人裝配物料、搬運成品入庫”的工業機器人在線編程與調試章節項目任務。將任務細化分工到各個小組，各小組學習工業機器人在線編程與調試的教學內容，完成各自任務，并通過分工協作的方式，組合完成整個項目的大任務。在完成項目過程中，鍛煉學生自主學習能力、嚴謹治學的編程能力、團隊合作能力和競爭意識。項目總結階段，教師介紹中國“航天四老”等老一輩航天領軍人物的事跡，總結本次項目任務的完成情況，通過老一輩航天領軍人物的事跡，鼓舞和培養學生勇于克服困難、不畏艱險、砥礪前行的精神。

3.3 教學實施過程

教學實施過程注重思想政治育人元素與教學內容的無縫對接，注重時事熱點話題的思政要素提煉和轉換。在教學環節中，充分利用網絡云課堂平臺開展信息化教學，采取“課前咨詢預習，課中導學匯報，課后鞏固拓展”方式全方位開展教學活動。

3.3.1 課前咨詢

開課前一天，教師在云課堂中上傳思政視頻和相關學習資料，并發布課前預習作業。學生通過云課堂客戶端查看課前預習作業，自主觀看思政視頻和學習設備資料并完成課前作業，撰寫觀后感。資源內容包括中國太空站機器人手臂自動運行完成復雜任務的視頻和工業機器人在編程及調試的微課視頻。

3.3.2 課中課堂引入

首先，利用云課堂進行簽到，規范學生時間意識。教師播放中國太空站機器人手臂自動運行完成復雜任務的視頻，通過云課堂抽查學生談觀后感。在太空環境使用機器人手臂完成空間站外的操作任務，大大降低了人為操作的危險，提高了工作效率。進而拋出問題：如何讓機器人手臂能夠自動完成復雜的運動？引出本節的授課內容：工業機器人在線編程與調試。學生匯報思政視頻觀后感，匯報作業完成情況，每組匯報都要總結，提出優點和不足。

3.3.3 課中教學內容講解

教師通過PPT、微課視頻等方式講解機器人系統控制關系，演示工業機器人的通信設置、在線編程、示教器找點、在線調試的操作方法。學生理解機器人系統控制關系，記錄操作技能步驟，學習系統內部控制關系有助于理解和掌握知識和技能點。

3.3.4 課中任務布置和任務學習

教師將本節任務分解為三個子任務，分別為機器人裝配物料、機器人運送成品工件、機器人入庫工件。在云課堂中下達任務書和任務學習資料，學生接收任務并以小組的形式學習任務資料，并完成任務書中內容，準備好匯報資料。

3.3.5 課中分組任務匯報

學生分組匯報設計程序和任務注意事項。教師聽取每組匯報，總結匯報內容，對學生任務匯報情況進行評價。教師根據總體任務的控制要求向各組提出分任務銜接要求，各組相互協作完成“機器人裝配物料、搬運成品入庫”在線編程和調試的總體任務程序設置。

3.3.6 課中任務實施與實操

學生分組完成操作任務，并協作完成分組任務的銜接和“機器人裝配物料、搬運成品入庫”的總體任務，其他組完成課堂測試作業，在操作過程中發揮團隊合作、精益求精的工匠精神。教師指導實操，現場填寫項目考核表，糾正錯誤操作，進行課堂測試答疑，考核學生操作過程中知識、能力和素質目標的完成情況。

3.3.7 課中任務總結和評價

教師總結任務完成情況，評價各組在完成任務過程中的優良表現，講解錢學森及“航天四老”的航天事跡，剖析在物質條件和生活條件極度貧乏的環境下，科學家們以國家利益為重作出的突出貢獻，激發學生的愛國主義精神和工匠精神，升華課程主題。學生分組總結任務收獲，完成組內互評環節。

3.3.8 課后新任務布置

教師在云課堂中上傳“大國重器-智造先鋒”視頻和下節課“工業機器人與視覺系統通信”學習資料，發布新課程任務。學生課后鞏固本節課程知識，拓展學習相關知識并接受新任務，搜集學習新任務資料，做好下節分組匯報工作。

4 課程案例教學效果

1）學生通過觀看中國太空站機器人手臂自動運行完成復雜任務的視頻，對中國的科技實力羨慕不已，產生了極大的民族自豪感。對本次教學內容“工業機器人在線編程與調試”產生了濃厚的學習興趣。

2）學生通過課前資料學習和課上匯報環節，能夠初步掌握本節知識點，鍛煉了自主學習能力、對資料的總結歸納能力及語言表達能力。

3）教師將演示實操設備和操作設備微課視頻相結合，學生能夠更加直觀和有效地了解操作的基本步驟和注意事項，印象更加深刻。

4）利用云課堂平臺，完成提交作業統計、課堂匯報、任務評價等教學環節，記錄學生課程數據，課程評價更加多元化、合理化。

5）通過教師分享的錢學森及“航天四老”的航天事跡，剖析在物質條件和生活條件極度貧乏的環境下，科學家們以國家利益為重作出的突出貢獻，激發了學生的愛國主義精神和工匠精神，升華了課程主題。

5 結語

對“工業機器人應用技術”課程進行課程教學改革，根據課程的6 個教學項目，設計與教學項目相關的思想政治育人元素，并合理地滲透在教學過程中。在項目化課堂教學過程中，學生能夠順利完成學習任務，知識目標、能力目標能夠達成，并得到能力提升。課堂思政要素的融入使素質目標得以實現，激發了學生的愛國情懷和對科學文化知識的追求與渴望，培養了治學嚴謹、敢于挑戰的科學精神和一絲不茍、精益求精的工匠精神。同時，也提高了教師的課程思政教學能力和思政素養，為相關課程的改革提供了參考。