机器人学课程的思政资源挖掘与教学实践

王玉金，吴小勇，何 苗

(重庆理工大学 机械工程学院，重庆 巴南 400054)

引言

机器人技术在国家经济建设、军事装备、星际探索、医疗教育等领域中发挥着重要的作用，不断推动着新兴技术与产业的发展与变革。为了满足蓬勃发展的新兴技术与产业对高素质专业人才的迫切需求，国内高校纷纷设立了机器人工程专业，为国家创新发展战略提供人才支撑。而机器人学作为机器人工程专业的核心课程，是其他核心课程及选修课程的先导，其重要性不言而喻。同时，为了培养学生的家国情怀、民族自豪、文化自信、科学伦理、生态环保等意识，在学科教学中进行思想政治教育是落实立德树人根本任务的战略举措，也是实现社会主义现代化强国和中华民族伟大复兴的根本保障。为此，深入挖掘与组织机器人学课程中的思政资源就成为学科教师的首要任务。

一、机器人学课程思政元素分析

重庆理工大学于2018年成立了机器人工程专业，并以培养掌握机器人基础知识和专业技能、具备创新素质和终身学习能力的高素质应用型工程技术人才为目标建立了专业课程体系。课程体系中突出强调了机器人学在人才培养过程中的先导地位。

2020年6月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》(教高〔2020〕3号)，对不同专业课程思政建设给出了纲领性指导。对于工学类专业课程，要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[1]。对于机器人学课程，建立课程知识与思想政治教育的有机联系是进行课程思政的基础和前提。

(一)机器人与制造强国的关系

机器人涉及机械、自动化、计算机、人工智能等多门学科知识，是国家科技发展水平的重要标志。机器人及其相关零部件是提升智能制造水平的基础设施，是我国能否从“制造大国”走向“制造强国”的关键。尤其是在美国“工业互联网”、德国“工业4.0”、法国“新工业法国”等发展战略的激烈竞争下，机器人更成为世界各国竞相发展的核心技术。本课程将结合美国、德国、日本等发达国家的制造业发展历程，讨论机器人技术革新在国家制造水平方面的重要贡献，启迪学生思考中华民族的制造强国之路。

(二)机器人与工匠精神的关系

德国、美国、瑞典、日本等之所以能够成为制造强国，究其原因，与这些国家崇尚严谨的工匠精神不无关系。在这种工匠精神的社会氛围中，机器人产品的质量能够得以保障，其品牌享誉海内外。例如，发那科、ABB、安川、库卡已形成工业机器人的垄断地位，给其所在国家综合实力的提升作出了巨大贡献。当前，我国正处于从制造大国向制造强国跨越的关键时期，培养一丝不苟的工匠精神，是提升我国国际竞争力的必由之路。

(三)机器人与创新意识的关系

机器人学的理论知识体系，如机械系统设计、运动学与动力学、轨迹规划、控制与传感等，均包含着严谨的逻辑思维。同时，机器人产品的研发与应用均源自对生产生活中实际应用场景的创新思考，包含着对非逻辑性思维的应用。因此，机器人学是逻辑思维与非逻辑性思维的综合体现，并最终形成创新的理论方法和工程应用案例，推动着社会进步和发展。而社会进步又反过来要求机器人理论与技术不断创新。因此，机器人学与创新意识密不可分，创新是机器人及其技术发展的内在动力。

(四)机器人与家国情怀的关系

近年来，我国机器人在航空航天、星际探索、深海探测、FAST天文望远镜等重大工程中取得了巨大成就，中国的机器人技术经受了严酷环境的考验，极大地振奋了民族自豪感、提高了我国的国际声望。此外，以沈阳新松、广州数控、深圳固高等公司为代表的国产机器人性能有了显著提升，在全球范围内得到认可。本课程将分析提升国产机器人性能的有效途径，激发学生爱国热情、弘扬家国情怀和责任担当。

(五)机器人学课程蕴含的生态理念、职业道德、工程伦理教育

国家经济建设需要绿色发展理念，要走“绿水青山就是金山银山”的人与自然和谐发展的道路。机器人的发展也不例外，利用最少的材料、最低的能耗实现既定作业任务，一直以来都是机器人乃至整个工程领域的目标。加之，机器人在森林火灾预警、水质检测、垃圾清理等领域的应用，为环境保护和生态安全提供了技术和设备支撑。因此，机器人技术天然地与生态发展理念契合。

与此相对，近年来在科学技术领域也出现了一些技术滥用的个别现象。这也为机器人技术的发展敲响了警钟，如军事机器人的应用是否应该受到限制和监管、情侣机器人以及陪伴机器人的推广是否符合人的全面发展、生物机器人的开发是否符合道德伦理规范。这些问题都可以启迪学生深入思考，形成正确的工程伦理价值和职业道德。而且，课程思政的重要目标就是提升大学生的道德素质，树立建设中国特色社会主义的理想信念，形成正确的“三观”。课程思政对学生的心理素质也发挥着积极作用，能够培养学生坚强的意志力，从而在今后的职业生涯中能够以百折不挠的精神战胜工作中的重重挫折，形成核心竞争力。

二、机器人学课程思政资源的挖掘

课程思政是预设性与生成性的统一，也是时代性与历史性的统一[2]。因此，针对课程思政资源的挖掘，需要在坚定社会主义育人方向的总目标下，根据教情、学情的变化，将课程思政内容灵活地融入课堂教学。与此同时，课程思政的历史性要求教育要弘扬中华民族优秀传统文化，其时代性就要求课程思政内容要与时俱进，要能够反映中国特色社会主义的最新成果以及在建设中国特色社会主义过程中涌现的时代精神。因此，本课程除了教授机器人技术的理论知识和实践技能之外，还将围绕课程思政建设目标，从以下几个方面挖掘课程思政资源：

(一)从机器人的发展历史和“机器人三定律”中延伸职业道德和工程伦理教育

机器人一词是1920年由捷克作家卡雷尔.恰佩克在讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首先提出的。该剧中，罗萨姆公司生产的机器人可以不知疲倦、日复一日从事繁重的工作，形同robota(奴隶)。但理想主义者海伦娜认为机器人也应该有权利，在她的技术支持下，机器人逐渐觉悟并对自己的被奴役非常不满，于是带头反抗人类，最后导致人类灭亡。虽然机器人造反的情节来自于舞台讽刺剧，但也让世人警惕。人们开始思考，机器人的发展和应用应该符合什么样的伦理规范？于是，1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫(Isaac Asimov)在他的科幻小说《我，机器人》中提出了“机器人三定律”，为机器人的行为提供了准绳[3]。良好的职业精神和工程伦理是科学技术人员必备的素质。从机器人的由来以及“机器人三定律”中，可以启迪学生思考智能化时代的机器人应该遵循怎样的原则，从而形成崇高的职业素养和工程伦理意识。

(二)从我国古代的机器人雏形中培育科技创新意识、弘扬中华民族优秀传统文化

我国古代有很多优秀的创新设计案例，在讲到机器人相关的历史人物时，可以引入诸葛亮的木牛流马、鲁班的木鸳、马钧的指南车、祖冲之发明的水碓磨和千里船等等。虽然这些设计还只是机器人的雏形，但却蕴含着我国劳动人民无穷的智慧和对生活无微不至的观察与热爱。例如，《南齐书·祖冲之传》记载，祖冲之在娄县为官期间见老翁使用石杵舂米，十分费劲，就思考有什么方法可以减轻百姓的负担。而此时，一阵水流欢快的哗哗声，给了祖冲之灵感，于是他开始查资料、一遍一遍地修改设计图纸，最后经过反复查核，终于成功做出了依靠水力舂米的水碓磨。此类历史人物故事很多，通过向学生讲述我国古代机器人的历史，不仅可以弘扬中华民族优秀的传统文化，培养学生的人文精神；而且还可以吸引学生兴趣，培养学生对自然、社会生活深入观察的意识，而这些都是机器人创新设计的不竭之源。

(三)以近年来我国在机器人领域的巨大成就，培养科技强国的认知、精益求精的大国工匠精神，坚定“四个自信”

近年来，我国机器人技术取得了巨大的成就，很多重大工程应用享誉海内外，极大地提升了国人的自豪感。例如，中国天眼(500米口径球面射电望远镜FAST)采用了并联机器人技术来驱动，而这离不开“中国天眼之父”南仁东对梦想的执着追求和坚守。南仁东放弃国外的高薪和优越的环境，历尽艰辛，终于建成了属于我国的大口径射电望远镜，极大地提升了我国在天文和科技领域的国际话语权。2021年6月，备受瞩目的中国空间站迎来了7自由度机械臂，它可以用于空间站的日常检查、维护，也可以用于对接飞船、捕获卫星等，这让中国空间站如虎添翼。此外，我国的嫦娥系列月球探测车、蛟龙号载人潜水器等重大工程实践，机器人及其技术都在其中发挥着重大作用。

这些重大工程项目的成功，离不开科学家和工程师的艰苦奋斗，展现了爱国奉献和精益求精的大国工匠精神。他们的爱岗敬业、家国情怀和人格魅力值得世人学习。将我国在机器人领域的巨大成就融入课程教学，让学生知道机器人在国家科技发展中的重要地位，培养学生对科技强国的认知，同时也认识到祖国之强大，激发其作为一个中国人的自豪感和爱国情怀，从而树立对中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信。

(四)以特种机器人铸就人文关怀、生态意识、社会责任和使命担当

人们对社会美好生活的迫切需求，促进了机器人技术的进步和发展，各种类型的特种机器人被开发出来解决生产生活问题。例如，针对肢体残障患者，开发了可用于助力和康复训练的外骨骼机器人、康复机器人。针对废墟搜救困难的问题，科研人员开发了灾难救援机器人，可以深入到废墟深处探测生命体征，并为受灾人员供给药品、水等急需物资。此外，为了提升机器人技术水平，研究工作者们向自然界学习，研制了性能优越的各类仿生机器人，如模仿自然界中生物体利用自身肢体进行翻滚运动而开发了轮-足复合机器人；借鉴鱼类在游动速度、噪声、能耗等方面的优越性能，开发了各类仿生水下机器人。仿生机器人的研究天然地契合我国的绿色发展道路，符合生态文明建设的内涵[4]。将各种类型的特种机器人以案例的形式向学生阐述，对学生思想政治教育大有裨益。例如，以灾难救援、医疗养老为切入点，唤起学生的同情心，引起学生开发救援机器人、医疗辅助机器人的强烈愿望，从而培养学生的社会责任感和使命担当；以仿生机器人为切入点，可以引导学生对自然的观察和思考，从而培养创新思维能力和生态环保意识。

三、机器人学课程思政的组织与实施

将课程思政资源自然地融入课程教学，进行隐性思政教育，是激发课程思政资源教育效力的必然要求[5]。机器人学课程是理论与实践并重的课程，需要将课程思政内容贯穿于理论和实践教学的全过程。采取的措施主要包括：

(一)课堂讲授与课外观影

课堂讲授是理论知识教学的主要手段。对于机器人的核心教学内容，利用多媒体课件完成讲解，帮助学生掌握机器人学的全貌、研究现状和发展趋势。在多媒体课件中，以短视频的形式呈现我国在机器人领域的重大成果，如我国空间站的7自由度机械臂、嫦娥系列月球探测车、蛟龙号载人潜水器等，激发学生科技报国的情怀。同时，机器人的火热也离不开电视电影行业的推动。很多机器人题材类的电影、电视节目都是非常优秀的课程思政资源，如电影类的有：机器人总动员、超能陆战队、战斗天使阿丽塔等，电视类节目有：机智过人、智造将来等。课程将向学生推荐经典的机器人类电影电视节目，让学生在钢铁科技中探寻真善美的真谛，树立正确的人生观、价值观和世界观。

(二)学科竞赛与项目实践

实践能力的培养是机器人学的重要目标之一，学生只有亲身参与实践才能深刻领会教学内容。而且，实践也是培养创新能力、促进道德观念内化的基础[6]。源自认知科学的具身认知理论认为，道德观念的内化离不开身体及其活动的参与。学生通过实践，可以获得丰富的感知觉体验，进而在知行合一中主动内化课程思政内容，友善、诚信、爱国、担当等思想政治意识油然而生[7]。

机器人学课程的实践主要包括学科竞赛和项目实践。学科竞赛是创新实践能力培养的主要形式，且经过多年经验积累，我国已形成了较为完善的学科竞赛体系。由于机器人技术的多学科综合特性，适合机器人工程专业的学科竞赛较多，如：全国大学生机械创新设计大赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生过程装备实践与创新大赛、RoboMaster、RoboCup等。这些学科竞赛的主题都具有鲜明的价值引领作用。例如，历届全国大学生机械创新设计大赛的主题包括：“健康与爱心”“绿色与环境”“珍爱生命⋅奉献社会”“自然·和谐”等。鼓励学生参加此类竞赛，以竞赛主题引导学生去发现和解决生活实际问题，从而培养学生的人文精神、生态意识以及社会责任等。而且，在团队交流的过程中，还有助于学生团队协作能力的提升，帮助学生更好地融入社会生活。

此外，为了更好地实施三全育人，重庆理工大学机器人工程专业本科生实行全程导师制。学生可根据自己的兴趣爱好以及对未来的规划，选择全程导师，并参与到导师的科研项目中。导师的科研项目均来自于理论发展或生产生活的迫切需求。学生参与其中，不仅能够检验所学知识、培养分析问题和解决问题的能力，还能在项目实践中培养精益求精的工匠精神。

(三)小组交流与辩论

结合提炼的课程思政资源，在课内选择若干专题进行问题导入，但并不作深入讨论。学生根据自己的兴趣选择专题进行组队，成为正方或反方辩论小组。在课外，由兴趣小组进行内部交流，并通过查阅文献、组织材料，撰写研究报告并制作PPT，进行小组辩论。辩论的主题包括：自主机器人能否成为道德主体、军事机器人是否应该具有自主决策的能力、为机器人建立电子法是否可行、智能机器人是否应该享有权利、情侣机器人是否存在社会危害等[8]。通过辩论和教师点评，帮助学生澄清价值观念，形成正确的职业道德和工程伦理观念。

四、结语

机器人现已进入社会生产生活的各个领域，当代大学生在今后的生活和工作中将越来越多地与机器人为伍，形成人与机器人和谐共融的新生态。为此，一方面，通过机器人学课程来教授学生机器人相关知识和技能，是课程的基本要求；而在课程中进行思想政治教育则是更为重要的另一方面。因为教育是为我国社会主义建设培养具有坚定的理想信念、深厚的爱国主义情怀、高尚的品德修养、广博的知识见解、具备综合素质和奋斗精神的高素质人才。为了更好地将社会主义核心价值观、家国情怀、科学伦理、工匠精神等思政内容融入课程教学中，本文在分析机器人学所蕴含的思政元素基础上，深入挖掘机器人学的思政资源，并将思政内容融入课堂教学与实践实训中，使理论与实践形成同向同行的教育合力。本文对课程思政的探索还仅限于机器人学这一门课程，且讨论还比较浅显，仅起到抛砖引玉的作用。各专业课教师要充分发扬学科育人的责任和担当，研究各门课程的特点及其与思想政治教育的融合路径，将知识传授和价值引领融为一体，实现课程育人价值的回归。