《機器人工程導(dǎo)論》教學大綱

《機器人工程導(dǎo)論》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22130011課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)必修課學分：1學分學時：理論16學時先修課程：工程制圖與CAD（A）及C程序設(shè)計B等后續(xù)課程：機器人工程學、機器人系統(tǒng)集成技術(shù)、機器人檢測技術(shù)與傳感器、機器學習與Python實踐、機器人操作系統(tǒng)與智能控制等適用專業(yè)：機器人工程開課單位：智能工程學院一、課程說明《機器人工程導(dǎo)論》是機器人工程本科必修的一門學科基礎(chǔ)必修課，是內(nèi)容豐富而且很全面的一門課程，涉及機器人的發(fā)展歷史、應(yīng)用狀況以及發(fā)展趨勢等，注重機器人的基本原理和應(yīng)用。通過本課程的學習，使學生掌握和理解什么是機器人、古代機器人、軍事機器人、工業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)機器人、仿生機器人、仿人機器人、智能人機交互以及其他機器人新技術(shù)，使學生對機器人有一個全面、深入的認識，為后續(xù)課程的學習奠定基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：促進學生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀，激發(fā)學生科技報國的奮發(fā)精神，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而奮斗終身。課程目標2：引導(dǎo)學生運用科學方法來學習機器人知識，培養(yǎng)學生分析問題、歸納整理和尋找規(guī)律的學習能力。課程目標3：具有基于科學原理和方法，對機器人進行分析、改進、優(yōu)化和設(shè)計的能力。課程目標4：具有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和現(xiàn)代社會的競爭意識、環(huán)境保護意識、求實創(chuàng)新意識。三、課程目標與畢業(yè)要求《機器人工程導(dǎo)論》課程教學目標對機器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對機器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.2能夠掌握機器人工程項目的相關(guān)標準和規(guī)范，能評價工程實踐對社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標1：促進學生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀，激發(fā)學生科技報國的奮發(fā)精神，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而奮斗終身。課程目標4：具有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和現(xiàn)代社會的競爭意識、環(huán)境保護意識、求實創(chuàng)新意識。M12.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習、適應(yīng)社會經(jīng)濟和工程技術(shù)發(fā)展的能力。12.2能夠及時更新知識體系，適應(yīng)技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展與進步。課程目標1：促進學生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀，激發(fā)學生科技報國的奮發(fā)精神，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而奮斗終身。課程目標2：引導(dǎo)學生運用科學方法來學習機器人知識，培養(yǎng)學生分析問題、歸納整理和尋找規(guī)律的學習能力。課程目標3：具有基于科學原理和方法，對機器人進行分析、改進、優(yōu)化和設(shè)計的能力。課程目標4：具有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和現(xiàn)代社會的競爭意識、環(huán)境保護意識、求實創(chuàng)新意識。H注：表中“（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時對應(yīng)的課程目標1.機器人的概念1.1機器人的定義1.2機器人的發(fā)展1.3機器人的應(yīng)用、組成以及分類；機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢思政1：維基百科、百度百科及《辭?！分嘘P(guān)于機器人的定義思政2：科幻類電影《機械公敵》的介紹思政3：科幻劇本《羅素姆萬能機器人》教學要求：理解機器人的定義；理解機器人的發(fā)展；熟悉機器人的應(yīng)用、組成以及分類；理解機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。重點：機器人的概念、特點、及發(fā)展；機器人的應(yīng)用、組成以及分類。難點：機器人的應(yīng)用、組成以及分類。21、22.古代機器人2.1著名國外古代機器人2.2著名中國古代機器人思政1：春秋時期的木鳥、三國時期的木牛流馬、張衡發(fā)明的“候風地動儀”思政2：瑞士的“三個”偶人教學要求：熟悉著名國外古代機器人；熟悉著名中國古代機器人。重點：著名國外古代機器人；著名中國古代機器人。難點：著名國外古代機器人；著名中國古代機器人。21、2、43.軍事機器人3.1軍事機器人發(fā)展簡史3.2軍事機器人分類3.3水、陸、空軍事機器人思政1：中國“蛟龍?zhí)枴苯虒W要求：理解軍事機器人發(fā)展簡史、軍事機器人分類；理解水、陸、空軍事機器人。重點：軍事機器人分類；水、陸、空軍事機器人。難點：水、陸、空軍事機器人。21、44.工業(yè)機器人4.1工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)組成、發(fā)展簡史4.2工業(yè)機器人分類4.3典型工業(yè)機器人舉例思政1：關(guān)鍵部件與國產(chǎn)的關(guān)系工業(yè)實際需求思政2：科研人員研制國產(chǎn)機器人本體教學要求：理解工業(yè)機器人發(fā)展簡史；掌握工業(yè)機器人分類和結(jié)構(gòu)組成；理解典型工業(yè)機器人應(yīng)用。重點：工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)組成；工業(yè)機器人分類。難點：工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)組成。22、35.農(nóng)業(yè)機器人5.1農(nóng)業(yè)機器人的特點及發(fā)展簡史5.2農(nóng)業(yè)機器人的分類5.3典型農(nóng)業(yè)機器人舉例思政1：國家“一號文件”教學要求：掌握農(nóng)業(yè)機器人的特點及分類；理解典型農(nóng)業(yè)機器人應(yīng)用。重點：農(nóng)業(yè)機器人的特點及發(fā)展簡史；農(nóng)業(yè)機器人的分類；典型農(nóng)業(yè)機器人舉例。難點：典型農(nóng)業(yè)機器人舉例。22、36.仿生機器人6.1仿生機器人發(fā)展簡史6.2仿生機器人分類6.3典型水、陸、空仿生機器人思政1：國內(nèi)外傳感器的差距思政2：南航研制的壁虎機器人教學要求：理解仿生機器人發(fā)展簡史、仿生機器人分類；理解水、陸、空仿生機器人。重點：仿生機器人分類；典型水、陸、空仿生機器人。難點：仿生機器人分類；典型水、陸、空仿生機器人。22、37.仿人機器人7.1仿人機器人發(fā)展簡史7.2仿人機器人分類7.3典型仿人機器人思政1：最先進的十大仿人機器人教學要求：理解仿人機器人發(fā)展簡史；理解水、陸、空仿人機器人。重點：仿人機器人分類；典型仿人機器人。難點：仿人機器人分類；典型仿人機器人。22、38.智能人機交互8.1人機交互發(fā)展簡史8.2典型人機交互技術(shù)思政1：中天智領(lǐng)人機交互系統(tǒng)教學要求：理解典型人機交互發(fā)展簡史；理解典型人機交互技術(shù)。重點：典型人機交互技術(shù)。難點：典型人機交互技術(shù)。22、3、4合計16五、教學方法及手段在課堂教學中，采用“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”的授課方式，激發(fā)學生在課堂學習中的積極性和主動性，教師主要負責任務(wù)分配及引導(dǎo)，組織課堂紀律，達到鍛煉學生積極探索、交流溝通及團隊協(xié)作能力的目的。學生全面掌握不同類型機器人的定義、分類及發(fā)展簡史等，進而具備對機器人進行分析、改進、優(yōu)化和設(shè)計的能力。六、課程資源庫1.推薦教材：（1）樊炳輝.《機器人工程導(dǎo)論》[M].北京:北京航空航天大學出版社.2018.01.2.參考書：（1）張濤.《機器人引論》[M].北京:機械工業(yè)出版社.2010.06.（2）吳廣玉.《機器人工程導(dǎo)論》[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社.1988.03.（3）謝廣明等.《機器人引論--魅力無窮的機器人世界》[M].北京:北京大學出版社.2017.11.3.期刊：（1）蔡自興.21世紀機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].南京化工大學學報(自然科學版),2000,(04):73-78+2.（2）計時鳴,黃希歡.工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用綜述[J].機電工程,2015,32(01):1-13.（3）駱敏舟,方健,趙江海.工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用[J].機械制造與自動化,2015,44(01):1-4.（4）金周英,白英.我國機器人發(fā)展的政策研究報告[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用,2009,(02):1-7.（5）HuangS.DesignandDevelopmentofEducationalRobotTeachingResourcesUsingArtificialIntelligenceTechnology[J].Pediatricobesity.2021,16(5).4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）OFweek機器人網(wǎng)./.（2）中國工控網(wǎng)./.（3）中國機器人網(wǎng)./.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標1234過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)參與投票、問卷、搶答、選人、討論、隨堂練習等課程活動情況進行考核，滿分100分。（2）以考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?222課下表現(xiàn)8（1）根據(jù)課程視頻、章節(jié)測試、章節(jié)學習次數(shù)等課程活動情況進行考核，滿分100分。（2）以考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√√2222作業(yè)12（1）根據(jù)所有作業(yè)平均成績情況進行考核，滿分100分。（2）以平均作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?442分組任務(wù)12（1）根據(jù)每個分組任務(wù)活動獲得的平均分數(shù)情況進行考核，滿分100分。（2）以考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?622期末考核大作業(yè)60（1）大作業(yè)成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核學生對所學知識的掌握及分析應(yīng)用情況。（3）以案例分析、方案設(shè)計、心得體會或是課程論文等形式體現(xiàn)?！獭獭獭?202012合計：100分16343020八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以過程考核和期末考核的方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇烧n堂表現(xiàn)、作業(yè)和分組任務(wù)組成。其中：過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重40%），包括課堂表現(xiàn)、課下表現(xiàn)作業(yè)和分組任務(wù)；期末考試成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），以案例分析、方案設(shè)計、心得體會、和論文等形式體現(xiàn)；過程性評價和期末考核分值分配應(yīng)與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與課堂表現(xiàn)，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與課堂表現(xiàn)，回答問題準確率大于80%。偶爾參與課堂表現(xiàn)，回答問題準確率大于70%。上課不認真，偶爾參與課堂表現(xiàn)，回答問題準確率大于60%。上課不認真，不參與課堂表現(xiàn)，回答問題準確率小于60%。課下表現(xiàn)20課下認真學習，次次做好預(yù)習、復(fù)習和章節(jié)測試，準確率大于90%。多次做好預(yù)習、復(fù)習和章節(jié)測試，準確率大于80%。偶爾預(yù)習、復(fù)習和章節(jié)測試，回答問題準確率大于70%。課下不認真學習，偶爾預(yù)習、復(fù)習和章節(jié)測試，回答問題準確率