基础机器人制作与编程-教学大纲

《基础机器人制作与编程（第3版）》教学大纲课程信息课程名称：基础机器人制作与编程（第3版）课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分：4先修课程：无选用教材：《基础机器人制作与编程（第3版）》，秦志强、王文斌主编，2020年，电子工业出版社教材。适用专业：本课程可作为青少年STEAM创客教育高级语言编程首本教材，同时也可作为中等职业院校和高等职业院校的首门机器人课程教学课程，还可作为本科院校工程训练课程和广大信息技术爱好者的入门课程，甚至可以作为管理类和文科类学生了解科学与工程常识的课程。课程负责人：二、课程简介本课程以两轮小型移动机器人作为编程对象，围绕机器人运动控制和导航展开学习，将BasicDuino微控制器和基础的编程技术与技巧融入一系列典型的机器人制作与编程任务中，最后通过赛学合一的竞赛项目，启迪学生掌握基础的单片机高级语言编程技术，激发学生的学习兴趣和热情，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1工程知识掌握机器人运动控制和导航。了解BasicDuino微控制器和基础的编程技术。L2问题分析随着科学技术的不断进步，我们的社会已经进入人工智能时代。人工智能就是可以通过计算机编程实现的智能。人的智能一旦变成人工智能，就可以代替人类更好地完成相应的智能工作。那么，哪些智能是可以通过计算机编程实现的呢?这就需要我们了解人类智能的基本形式和层次。人类的智能可以归结为三个层次:最基本的智能是理解事实:其次是理解规则和执行规则;最后则是人类所独有的智能，即创造新的事实和新的规则。H3设计/开发解决方案掌握机器人运动控制和导航。H4研究1.了解机器人运动控制和导航的前沿技术和研究方向，为系统的长期发展提供支持。2.学会进行科学研究和创新，提高自身的专业水平和创新能力。L5使用现代工具M6工程与社会1.了解机器人运动控制和导航对社会的影响和作用，以及相关的法律法规和标准。2.学会将工程知识应用于实际生产和社会服务中，为社会做出贡献。L7环境和可持续发展8职业规范9个人和团队1.学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素质。2.学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团队合作氛围。H10沟通1.学会进行有效的沟通和表达，与客户、同事和上级保持良好的沟通和协作。2.学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨文化交流能力。M11项目管理1.学会进行项目管理和组织，包括项目计划、进度控制、质量管理等。2.学会进行风险评估和管理，提高项目成功的概率和效率。L12终身学习1.学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专业水平和创新能力。2.学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业领域和发展空间。H注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。四、课程教学内容章节名称主要内容重难点关键词学时类型1机器人的大脑及编程软件的安装与使用学习情境BasicDuino微控制器简介任务1:获得软件任务2:安装软件任务3:硬件安装任务4:你的第一个程序任务5:查询指令任务6:介绍ASCII码任务7:断开电源，完成实验工程素质和技能归纳了解BasicDuino微控制器。了解查询指令。掌握获得、安装软件的方法。掌握硬件安装。8理论+实操2机器人的伺服电机学习情境连续旋转伺服电机简介任务1:将同服电机连接至BasicDuino微控制器任务2:伺服电机调零任务3:如何保存数值和计数任务4:测试伺服电机工程素质和技能归纳了解连续旋转伺服电机。掌握将同服电机连接至BasicDuino微控制器。掌握保存数值和计数。8理论+实操3机器人的组装和测试学习情境任务1:组装机器人任务2:重新测试伺服电机任务3:开始/复位指示电路和编程任务4:用调试终端测试速度工程素质和技能归纳掌握组装机器人。掌握测试伺服电机。掌握开始/复位指示电路和编程。掌握用调试终端测试速度。8理论+实操4机器人巡航学习情境任务1:基本巡航动作任务2:基本巡航运动的调整任务3:计算运动距离任务4:匀变速运动任务5:用子程序简化巡航运动程序任务6:高级主题——在EEPROM中建立复杂运动工程素质和技能归纳了解基本巡航动作。掌握基本巡航运动的调整。掌握用子程序简化巡航运动程序。掌握在EEPROM中建立复杂运动。8理论+实操5机器人触觉导航学习情境触觉导航任务1:安装并测试机器人的胡须任务2:现场测试胡须任务3:胡须导航任务4:机器人迷路时的人工智能决策工程素质和技能归纳了解触觉导航。掌握安装并测试机器人的胡须。掌握现场测试胡须。了解机器人迷路时的人工智能决策。8理论+实操6用光敏电阳进行导航学习情境光敏电阻任务1:搭建和测试光敏探测电路任务2:行走和躲避阴影任务3:更易于响应的阴影控制机器人任务4:从光敏电阻中得到更多的信息任务5:用手电简光束引导机器人行走任务6:向光源移动工程素质和技能归纳了解光敏电阻。掌握搭建和测试光敏探测电路。掌握用手电简光束引导机器人行走。8理论+实操7机器人红外线导航学习情境使用红外线发射和接收器件探测道路任务1:搭建并测试红外探测电路任务2:物体检测和红外千扰的实地测试任务3:红外探测距离的调整任务4:探测和避开障碍物任务5:提高红外线导航程序的性能任务6:边沿探测工程素质和技能归纳了解使用红外线发射和接收器件探测道路。掌握搭建并测试红外探测电路。掌握物体检测和红外千扰的实地测试。掌握红外探测距离的调整。掌握探测和避开障碍物。了解红外线导航程序的性能。8理论+实操8机器人距离探测学习情境任务1:测试扫描频率任务2:机器人尾随控制任务3:跟踪条纹带工程素质和技能归纳了解测试扫描频率。掌握机器人尾随控制。掌握跟踪条纹带。4理论+实操9机器人竞赛学习情境任务1:认识QTI传感器任务2:机器人定位任务3:心灵手巧竞赛工程素质和技能归纳认识QTI传感器。掌握机器人定位方法。4理论+实操五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重（%）备注1期末成绩期末考试大作业60百分制，60分为及格2平时成绩实践6次30优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议学习方法建议1.依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成多个任务，系统化地学习。2.了解行业企业技术标准，注重学习新技术、新工艺和新方法，根据教材中穿插设置的相关实例，对已有技术持续进行更新。3.每讲最后都有工程素质和技能归纳，可以启发读者进行知识的归纳，进行多元化的学习。学生课外阅读参考资料《基础机器人制作与编程（第3版）》，秦志强、王文斌主编，2020年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设1.寓教于乐，兴趣为先，采用机器人作为本课程的内容载体，非常容易引起学生的兴趣激发读者的学习热情。2.本课程使用的机器人采用伺服电机作为控制与驱动电动机，便于学生入门，并将学习重点放在时序和逻辑的控制上，而不是伺服电机的复杂控制原理上。3.本课程