机器人创新实验室教学参考方案.doc

机器人创新实验室教学 参考方案 广州通用先驱科技限公司 2011年11月7日机器人创新实验室引入高校的历史不久，但是已经有了不少成功案例，众多教学设备提供商和试点院校在将机器人用于工程教育的尝试上，积累了不少优秀的机器人创意实践设备、教材和教学经验。我们将综合各先行高校的成功经验和成熟的机器人创新教学设备，构建一个具有高度可行性的机器人创新实验室建设方案。 机器人创新实践应该要体现出注重学生的动手能力和实践创新能力培养，通过开展机器人创新实验及竞赛活动选拔部分学生参加全国机器人竞赛，发挥他们的主动性和创新能力，更能够学以致用，有效帮助学校培养更具竞争力的技能型人才，丰富以就业为导向的办学内涵，同时也使学生在参与学习和比赛的过程中体验竞争和集体荣誉感。 为满足学生培养要求，实验室采用的教学机器人设备应具备以下特征： 机器人平台应侧重培养学生实践动手能力。机电系统的设计、制造、装配、调试，能力得到综合训练，这就要求机器人能方便学生拆装、调试，而不仅仅是编程。 机器人平台需要模块化设计，可支持学生创造性学习、实践。比如学生用模块化机器人套件设计、组装出不同形状的机器人，比如：仿生机器人、智能小车、机器狗、蛇形机器人、走迷宫机器人、简易人形机器及工业机械臂等机器人构型。这样才能更好的激发学生动手实践兴趣，从简单模仿逐步到自我创新的实现。 机器人课程的教学难度要求由浅入深，以学生兴趣为引导，以掌握技能、提高工程素质为目的。提供开放性的实验平台，通过老师授课和学生实验，让学生从系统整体角度认识、掌握机电一体化复杂系统的应用，培养工程素养、锻炼初步工程技能，前期实验难度不能过大，配套的实验资源注重由浅入深的引导，但是机器人平台必须开放、方便扩展，能为后期一定深度的学习、实验提供基础。 实验室拟采用“项目式教学法”来实现培养目标。项目式教学法是一种非常适于培养学生实践能力、创新能力的教学方法。以典型的工程项目为主线来组织教学，教学过程从提出一个项目的需求开始，引导学生逐步导入各学科知识，学生参与项目全过程，在这个项目完成过程中多学科知识得到融会贯通。项目式教学强调以教案为重点过渡到以完成项目为重点，重在培养学生的动手能力、独立获取信息和自主建构知识的能力。实验设备需具备“项目式教学”配套的教材和项目案例教学资源。 建设目标 机器人创新实验室的建立为加强关联、突出实践、鼓励创新、交流提高的教学思想提供了基础实现平台。实验室建设突出创新、综合特色，强调工程技术教育的实践性，实现在实践过程将多学科知识融会贯通的目的。 1、加强关联 利用《搭建一个会避障的小车》这样的一个简单的机器人项目就可以将C语言编程、单片机、电工与电子技术、传感器技术这几门课串联在一起，综合运动起来。并且用形象、生动的结果展示每一门课的知识如何在现实中运用起来，让学生能直观体验到“学以致用”的学习理念。 2、突出实践 实践教学将贯穿整个创新教学过程。例如使用机电综合实验平台指导学生动手进行单片机编程，获取传感器的值，并在LCD屏上显示出来，这个过程有几个环节需要学生主动动手：C语言编程、查阅芯片资料、连接传感器接口、单片机显示接线等。需要学生动手搭建机器人，编程让机器人运动起来，实现课题目标。机器人创新实验室提供给学生充足的实践机会，并且这些实践覆盖了单片机与接口技术、传感器应用技术、机电一体化系统设计、电工与电子技术、机械设计等所有课程，弥补了以往教学过程中实践环节的不足。 3、鼓励创新 创新意识和创新能力的培养将是机器人创新实验室教学的一个重点。在教学过程中模块化机器人套件提供了一种“积木”式的机器人搭建理念，模块化的产品结构和部件可以引导学生充分发挥创意，搭建各种机器人构型，并通过程序赋予机器人以智慧。 4、交流提高 机器人竞赛促使机器人作为一种有效的学习手段在全国风行起来。我们可以在学校内部通过开展校级机器人比赛让激发学生的学习热情，从校级比赛中挑选优秀的学生参加国家级比赛，在比赛中和广大的本科院校同台竞技，相互学习和交流，在这个过程中可以发挥学生的主动性和创新能力，更能够学以致用，有效帮助学校培养更具竞争力的技能型人才，丰富以就业为导向的办学内涵。 教学方法-项目式教学法 1、什么是项目式教学？项目式教学法将传统课程中系统、完整的知识体系转化为若干个“教学项目”，围绕着这些项目来组织教学，使学生参与项目完成的全过程来进行学习。项目式教学强调以教案为重点过渡到以完成项目为重点，其主要特点在于避开传统的学科体系教学知识的完整性和系统性，始终围绕着项目是否能够完成而进行，对知识结构的要求本着“够用”的原则，重在培养学生的动手能力、独立获取信息和自主建构知识的能力。 为何采用机器人系统作为教学对象？无论简单或复杂的机器人系统，都包括传感、控制、执行三大子系统，具有非常典型