机器人课程心得体会（推荐10篇）
机器人课程培训可以展开学生的想象能力，机器人的零件十分多，也许是你想象不到的，每个机器人都是十分复杂的存在，在机器人的教育中是全面的，学生自己完成机器人的组装每个零件都是独立的，每个零件的组装是很不容易的，机器人是十分复杂的，孩子对机器人的组装十分好奇，机器人对孩子是十分有吸引力的，机器人的拆装和组合让孩子的兴趣很大的。
机器人课程培训对于孩子的创造能力能有很大的提升，每个领域都有很多的知识让孩子去学习，孩子都是对新鲜的知识都有着很大的好奇心，每个领域都是很大的空间，孩子的知识储备会有很大的提升，机器人每个都是不一样的，她就像小孩子一样，是通过孩子能自己掌握机器人的组装。让孩子自己动手比什么都管用。
机器人课程培训让孩子学会合作的重要性，机器人课程培训会有很多的团体活动，能让孩子在一起能够进行的协作的，每个孩子都会在其中加入进来，每个孩子进行自己的工作的，每个孩子都会有存在感，孩子的协作能力会得到提高，每个孩子都会明白，一个人的能力和作用再高，也抵不住团队的作用，团队能让孩子的感觉到存在感，团队的协作会让孩子明白自己在其中的重要性，孩子有了存在感，就会喜欢上这个职业。孩子也不会孤单，孩子的会有很多的伙伴，孩子的成长中，有同龄人的陪伴会让孩子更加开朗乐观。
机器人课程培训对孩子的性格培养有很大的帮助，现在家里大多数都是一个孩子，同龄的小孩没有沟通孩子会使很孤僻，家中只有一个孩子就会让孩子很孤单，每个孩子的小时候都是很孤单，孩子的成长需要陪伴，家长不一定会时时刻刻陪在孩子的身边，机器人课程培训会让很多的小孩子在一起学习沟通，能让孩子不孤单，孩子之间成为好朋友，孩子之间会有合作，每个孩子都会得到成长。
翻转课堂 ( The Flipped Classroom) 起源于美国, 这一观念的提出至今虽然时间不长, 但是却受到了世界各地的教育教学研究者的热切关注, 出现一片繁荣之态, 也是教育行业之中的热门话题。翻转课堂一改传统的教学方式, 把在课堂中的教师教、学生学来完成的任务, 变成学生通过观看教学视频等方式在课前进行知识的学习, 在课堂中主要是教师和学生协作对知识进行吸收内化。目前我国对翻转课堂研究主要还是集中在理论研究和实证研究阶段, 也有很多教育者在应用之后取得了良好的效果, 例如: 山西运城市的新绛中学采用的中国式翻转课堂教学策略试验中, 最终结果显示该校学生的成绩不但没有下降, 反而在高考中的录取率比原来更高[1]; 职业技术学院的教师利用翻转课堂的思想调整自己教学[2]。相信它的应用也将在今后的教育教学中有很可观的前景。
二、我校机器人编程课程的现状分析
我校的科技创新发明多次在国家、省、市, 区获奖, 机器人创造也获过不少奖项, 但是远远不如科技发明创造。通过几次比赛发现学生在机器人编程方面比较薄弱, 导致的原因包括学生不理解程序的含义, 不会根据实际情况进行思考, 这些原因归根于学生的实践练习的时间少。学生练习主要是在学校机器人室进行, 他们学习机器人编程和实践的练习的时间是安排在放学后, 大约一小时左右。而且这些学生在学习机器人编程的时间段内还要兼顾科技发明创造, 所以一周练习机会就少之又少。面临很多的参赛项目, 而且时间有限的情况下, 如何拓宽学生的学习和练习时间, 就成我们需要思考的问题。
机器人教学是信息技术教育的深入发展, 并且适合初中学生的个性特点, 与青少年的自我发展需要相符。在机器人编程中能够提高学生的创新思维、操作能力、竞争意识以及团队合作精神的发展。机器人教育不但培养学生兴趣和意识, 而且让学生了解和掌握机器人教育的知识和技能, 其核心理念就是创新性和科学性, 是充分展示素质教育的手段。随着时代的发展, 科学的进步, 我国中小学机器人教育有了进一步的发展, 2015 年9 月起我市初中关于机器人教学也从非正式的课堂教学形式, 引入到信息技术课堂中。在七年级下册中就有关scratch的编程学习。所以说在之前关于翻转课堂在机器人编程中的研究, 对接下来的scratch教学也有极大的促进作用。把学习机器人编程的这种思维能力、合作精神和创新意识作为支持终身学习的手段, 为适应信息化社会的学习、工作和生活打下必要的基础。
三、翻转课堂在机器人编程中的应用
翻转课堂顾名思义就是把课堂翻转过来, 学生在课余时间进行新知识的学习, 在课堂中与教师、学生互动解决疑难问题, 吸收归纳知识。我尝试将翻转课堂利用在机器人编程教学中, 学生在课余时间进行自主学习, 促进学生自主学习能力, 提高学生的理解能力, 拓宽学生在课堂中的动手实践时间, 从而提高学生的学习质量。
( 一) 翻转课堂拓宽学生的实践操作和交流的时间
学生在编码中会因为一些复杂的编程语句无法理解, 在实践课堂中用过多的时间进行学习, 从而导致实践操作的时间没有。利用翻转课堂, 可以让学生对这些语句进行提前学习, 模块化分析编程代码, 并配有视频。学生可以在学习代码时对应观看视频, 便于学生对代码的理解, 这样在课堂中就会有大量的时间进行实践操作和学生讨论分析。
( 二) 翻转课堂能很好实施分层教学和学习
在以往的教学中, 很难实施分层教学和学习。一方面是怕打击学生的自信心, 另一方面是课堂教学中的分层次教学和学习实施难度比较大。对于大班型的教学来说, 教师很难全面的兼顾到学生。但是目前提供的翻转课堂, 学生可以根据自己的需要和学习能力水平, 在家中或者在学校进行自主学习。学困生可以针对自己薄弱的地方观看视频进行学习, 对于学优生可以选择拓展的知识进行学习。这样会大大提高学生的学习能力和水平, 满足每一位学生都能学有所获, 都能“吃饱”。例如在学习迷宫的程序时, 有些学生可以根据循迹编程语句迁移到迷宫的程序编写中, 而有的学生在思维拓展迁移方面不足。所以在班级授课的时候导致一部分学生学习很快, 一部分学生学习很困难。但是利用翻转课堂就很容易解决这一问题, 学习能力好的学生可以根据教师提供的复杂程序图进行自主编写, 学习能力较弱的学生可以多看几遍视频进行学习, 直到学会为止, 同时也配有相对比较简单的图纸进行编程。
( 三) 翻转课堂为学生提供自由的学习时间
由于我校的机器人编程课程是学生自愿报名参加的, 类似于特长班, 授课时间主要集中在学生放学后的一个小时。在上课中发现有的部分学生由于一些客观因素不能按时参加训练, 当下次来学习会出现跟不上的情况。现在用翻转课堂进行授课, 学生可以自由选择合适的时间进行学习, 从而避免以上发生的情况, 给学生和教师都提供了方便。
翻转课堂在机器人编程教学中的应用, 还是处于一种探索尝试中, 如何更加有效的引导学生利用和学习, 还要对学生进行培训指导, 使学生感受到它的好处。通过翻转课堂的实施, 学生的学习兴趣能够更加的浓厚, 学生的自主学习能力得到提高, 通过知识的学习, 培养学生的良好学习习惯和能力, 便于学生在以后的学习和生活中受益。所以我认为将翻转课堂引入到机器人编程教学中, 是为该学科的教学提供了新的方式和方法。在今后的教学和科研中, 我会更加深入的研究其在学科教学中的应用。
摘要：在在职研究生其间学习网络课程这门学科时, 关于翻转课堂这一新的教学模式的思考及实践应用。通过翻转课堂的学习, 认识了什么是翻转课堂和这种课堂教学模式的优势, 能够为学生提供个性化的学习, 激发学生自主学习兴趣和动力, 充分体现学生学习的主体地位。也观看一些从国外到我国的一些关于应用翻转课堂教学的成功案例, 结合我校重视科技教学方面, 历年科技发明创造在全国突出, 但是在机器人编程比较薄弱这一问题, 突发奇想尝试将翻转课堂教学模式用于机器人编程, 经过一段时间的实践, 有了一些效果。本文是我将翻转课堂应用在教学中的一点体会, 为该模式在其他学科教学中, 给大家提供点参考。
关键词：机器人编程,网络课程
参考文献
[1]金陵.2013年中小学信息化趋势探微[J].中国信息技术教育, 2013 (1) :27.
关键词：初中；机器人教育；校本课程；实践研究
如今，机器人产业竞争激烈，所以现在必须从娃娃抓起，打好基础。初中生不像小学生那样年龄太小，也不像高中生课业太繁重，正是进行机器人课程学习的大好时期。而在初中信息技术教材中，只有部分教材引入了机器人的相关课程，且教材内容一般比较滞后，不能符合时代需求，更不能符合学生的学习实际。再加上每个学校的条件不同，不是所有的学校都能开展机器人课程。在这样的背景下，初中机器人校本课程的研究就十分必要。如何让机器人课程校本化，如何设计符合初中生的机器人校本课程，都是信息技术教师需要钻研的重要课题。笔者开展初中机器人校本课程实践研究已有多年，十分关注开发学生创造性的机器人课程设计探索，在平时的教学中，笔者也十分注意不断更新和改进自己的教学方法。教师在开展初中机器人校本课程时，可根据实际情况，选择以下三类课程开展。
一、机器人常态课
教学对象：普通学生。
开展形式：每周一节机器人课，上课地点为普通班级教室，教学内容主要是搭建和简单动力原理学习。教学器材由教师统一保管及发放。
教学建议：首先，因为教学对象是普通学生，学生的学习能力和对课程的兴趣度参差不齐，所以教学的内容应该能激发学生的兴趣，并且内容的总体难度不能太大。第二，教学流程可以采取先介绍元器件名称，再手把手教学搭建，然后学习简单动力原理，再进行半开放课题，最后进行全开放课题的形式开展。这样的教学流程符合学生的学习特点，一开始打好基础、学好理论，然后再慢慢过渡到个性化教学并激发学生的创造性。第三，结合本校活动，展示学生作品。如可以在校园科技艺术节中，特设机器人搭建展示板块，或者开展机器人操控比赛，从而不仅加强了学生的学习成就感，而且向全校学生宣传了机器人教育。第四，因为开展的面广，如没有足够的器材，可以采用虚拟机器人平台教学。
二、机器人特色课
教学对象：对机器人感兴趣的学生。
开展形式：每周固定两节课开展校本特色课，对该课程感兴趣的学生均可报名参加。上课地点为机器人工作室（配置有电脑），教学内容为搭建、原理和机器人基础编程。
教学建议：首先，教学对象可根据实际器材情况进行调整，甚至可以在课前有一个简单的测试筛选，从而保证学生能有足够的设备和电脑进行使用。第二，教学的内容上，搭建、原理的课程作为基础内容，一定要让学生学扎实；编程课程可以以乐高为平台开始教学，从简单的车子轨迹运动，扩展到传感器的学习，再到循环、选择等模块的教学。第三，学生可采取小组学习的模式，不定时开展小组比赛。这样不仅能让不同的学生在小组中找到自己的定位，还能不断地激发学生的学习热情。第四，让学生在每一次参加学习时，都做好活动记录。这不仅可以让他们温故知新，更能无形中形成学生的“课本”和成长记录，是不可多得的学习资源。第五，课堂评价应该主要采取过程性评价方式，因为课程的目的是除了让学生学到知识之外，还能激发学生对机器人的学习兴趣和热情。可通过记录学生每次课的表现，综合每次活动作品、每次小组竞赛、小组协作情况等等内容来进行评价。
三、短期机器人竞赛培训课
教学对象：有一定机器人课程基础的学生和参加机器人比赛的选手。
开展形式：在各项机器人比赛前组织参赛学生，在课后集中进行培训。上课地点为机器人工作室（配置有电脑）。教学内容为相应的比赛内容。
教学建议：首先，要明确这类课程的教学目标不仅仅是要让学生在比赛中获奖，更重要的是让学生在准备比赛的过程中学到更多的知识，学会如何与人协作，学会如何自我改进。其次，在培训前，应让学生自己读懂和理解参赛要求，只有待每一位学生都明确参赛要点后，才能开始课程教学。前期，教师可多在旁边观察并记录，让学生自己摸索解决方案；中期，让学生相互交流方案并相互做裁判打分，这不仅能让学生相互取长补短，更能在模拟裁判中更进一步明确比赛要求；中后期，教师加强指导，协助每一队完成方案改进；后期，学生不断练习，并微调自己的方案。第三，每次课，都必须要求学生做好学习记录，从而能不断回顾总结，并激发出新的想法。第四，因为这类课程时间紧、强度大，学生容易气馁和感到枯燥，所以可以每隔一段时间就进行一次互做小裁判的比赛，并且有明确的奖惩措施，奖惩的内容可以根据学生的特点和具体情况而定，也可以由学生自己约定。
初中机器人校本课程在我国已经有很多学校在开展，但是并未形成理论体系。我国也十分缺乏很好的机器人校本课程教材。可见，初中机器人校本课程未来的发展十分广阔，且其发展的意义也毋庸置疑。希望在广大教育工作者的共同努力下，初中机器人教育的未来会更加灿烂和辉煌！
参考文献：
[1]彭绍东.论机器人教育（下）[J].电化教育研究，2002（7）.
乐高机器人课程是一种非常受小朋友欢迎的课程，通过一系列的搭建活动，孩子们不仅体验到机器人的乐趣，还能学会不少知识。在课堂上，孩子将学习使用杠杆、齿轮、电机和红外线等多种传感器，学习编程中的各种模块和编程逻辑等。通过学习，能充分激发孩子的想象力，提升创新天赋，全面提升孩子的逻辑思维、沟通合作、解决问题等能力，挖掘孩子领导众人的潜力。
在接触机器人伊始，孩子们首先要学的，是熟悉乐高各部件组件并了解其作用，以及一些基本的拼搭规则。老师在孩子们熟练掌握这一点后，可以鼓励孩子们在搭建过程中发挥想象、融入个人创造的元素，而不拘泥于图纸或是现有的范例。在这一过程，锻炼的是孩子的动手能力和创新能力。
如果说乐高组件是构成了机器人的骨架形态，那么各个传感器则为机器人的重要器官。在学会了如何构建机器人的形以后，孩子们需要进行对传感器的种类、作用以及安装、连接方式的学习。这一步的完成，使机器人有了可以行动的可能。这一学习过程涉及跨学科知识的学习与融会贯通。
最后的编程是赋予机器人大脑的过程，只有完成了这一步，机器人才有可能真正动起来，通过编程，让原本不会动的机器人鲜活起来，能走、能转向、能完成指定的任务。所以，最后的编程，是乐高机器人拥有经久不衰的魅力的原因之一，也是最锻炼孩子的一部分。编程会锻炼孩子逐步形成缜密的逻辑思维，形成理性思考的习惯。
课程编号：01115049 课程性质：专业方向任选课
开设学期及学时分配：第六学期； 32学时
适用专业及层次：机械设计制造及其自动化 本科 先行课程：无 后继课程：*****
课程目的、内容与要求：
工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。教材：刘极峰主编，《机器人技术基础》，高等教育出版社，2006 推荐参考书：
1.熊有伦编著，《机器人技术基础》，华中理工大学出版社,1996 2.余达太、马香峰等著，《工业机器人应用工程》，冶金工业出版社,1999 3.殷际英、何广平编著，《关节型机器人》，化工工业出版社,1994 授课教师：
1.主讲教师要具有中级及以上专业技术职称和硕士研究生及以上学历。
2.能履行教师职责，爱岗敬业，为人师表，具有良好的师德教风和较高的业务水平。
3.本课程内容涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的理论基础，要求老师熟悉相关理论的基础上具备一定的软件开发与编程调试的实践经验。教学与实验设施：
本课程在工业机器人实验室开展，实验室实验器材要满足课程教学需要，实验室计算机数量满足教学需要，能同时运行office课件和-HI5-N30相关软件。实验性质：非独立设课 实验类型：基础实验 教学方法与手段：
本课程教学方法要灵活，可用多媒体课件与板书相结合的教学形式，有些内容可以通过实物或图片演示。教学要充分发挥学生主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生掌握本课程的核心内容外，指导学生对相关外延知识的获取能力。课程考核与评价：
本课程的考核应该包括平时成绩、期末考试和实验成绩3个部分，实行百分制。其中平时成绩可以通过个人作业、学习态度、到课率及小组讨论等方式进行评定，期末考试可以采用开卷或闭卷形式，重点考查学生对工业机器人的安装调试的基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握程度。
1课程简介
机器人创新设计实训的目的在于培养具有创新精神的应用型人才，将机器人方面的理论知识及专业知识，通过实践项目的形式直观地展示出来，让学生在校期间能充分地接触机器人创新设计实践，将信工学院各专业的核心技术通过机器人平台有机融合在一起，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生申报项目、组织管理和实施项目的能力，培养学生撰写技术文档和学术论文的能力，培养学生的就业和工作的能力和素养，以期达到提升学生的综合素质的效果。结合金陵学院学生的特点以及信工学院的软硬件条件，探索建立新型概念课的方法和方式，把知识的学习、素质的培养和实际应用联系起来，为后期建设实践创新基地打下坚实的基础[2]。本课程严格树立以学生为本、知识传授与能力培养并举、素质提高与协调发展并重的教学观念，以创新思维和创新能力培养为核心，以实验技能训练为基本要求，注重团队合作和实际应用设计[3]。本课程面向信工学院所有专业学生开放，旨在让不同专业的.学生组成一系列团队，按照公司运行的机制让学生学习新知识和锻炼各项技能。课程强调不同专业学生间的相互学习，强调项目申报、组织管理和实施的能力，希望达到毕业设计导师喜欢、硕士生导师想要、工作单位认可的效果。本课程是一门教学与实践相结合、学习与工作相融合、专业知识与技能技巧相协调、传统教育与新型教育相交融的新型实训课程。本课程充分借鉴英国Essex大学先进的教学理念和教学方式，具有强烈金陵学院特色，适用于应用型本科学校。预期效果及目标：通过本课程的学习，学生可以达到以下一项以上成果。（1）部分学生可以在毕业前发表至少一篇学术论文；（2）部分学生可以申请到江苏省大学生创新创业训练计划；（3）部分学生可以参加省级以上学科竞赛；（4）部分学生可以申请到实用新型专利；（5）部分学生可以获得国内一流高校（如北京大学工学院）或者科研院所（中科院沈阳自动化研究所）短期交流学习机会；（6）部分学生可以获得到一流公司的实习机会。同时，获得本课程成绩良好以上者，能够成为我院承担毕业设计的各位导师最青睐的学生，能够在考研复试时轻松赢得面试官的认可，能够在找工作时显示出明显优于别人的竞争力。当然，为了保证教学效果，本课程每学期承担的总人数一般限制在40以下。
2课程体系设计
本课程分为基础部分和高级部分。基础部分以机器人基础教学为主，以机器人竞赛平台为背景，讲解机器人竞赛相关的入门知识，以此来选拔学生。实验教材建议各部分指导老师参考各类机器人技术手册来编写讲义。表1列举了基础实验内容，随着课程的进一步开展可以继续进行丰富和修改。笔者主要负责武术擂台部分的教学和团队的指导。本课程由机器人团队多名教师共同承担。不同的项目分别由相应的老师负责讲授，分别对全体学生介绍信工学院各专业各门课程在机器人技术中的应用情况，并讲授机器人创新设计所需要的基本知识和基本技能，介绍我院以及兄弟院校学生在参加机器人竞赛中所用到的技术；介绍机器人创新设计所需要用到的工具及其使用方法、各种软件以及使用方法、硬件电子电路基础知识、编程技巧以及智能四轮小车的设计与控制、机器鱼运动控制等内容[6]。项目驱动教学环节将所有学生分成5组，每组学生控制在5-12人，由指导教师团队拟定5-10个具有一定创新性的机器人设计项目，由学生团队自主选题，也可以由学生根据智能机器人实验室的机器人设备自主设计项目，分组后每位指导老师负责一个团队，以项目组织实施的方式对学生进行指导和管理。在学生学时方面，前8周所有学生一起上课，第9周开始分成5组，每位老师负责一个项目，由学生自主选择项目，每位老师负责的学生控制在5-12人。从第9周开始，学生的上课时间和上课形式可以在不违反学校教学规章制度的前提下，大胆探索和勇于尝试，力求在实践中探索出一条具有强烈金陵学院特色的教学方法和教学手段。原则上，学生实际全身心投入课程的时间远远超过27学时。
3课程的教学方式
（1）本课程教学方法与手段灵活多变，包含课堂讲授、实验教学、项目驱动教学等环节，其中课堂教学中重点采用案例教学法，为适应我院学生的基础，所举的例子尽量采用院往届学生在机器人竞赛、江苏省大学生创新创业训练计划、课程设计、毕业设计中的作品以及用到的方法，并通过播放视频与制作动画等形式加强学生的理解；实验教学环节注重与理论知识的结合，力求通过实验进一步解释理论知识，让学生通过切身体会进一步巩固知识；项目驱动环节力求模拟公司的运行机制，让以“工作”的方式执行课程任务，以达到把知识的学习、素质的培养和生产实践联系起来的效果[7]。在讲完相应的理论课之后，根据比赛项目的分工，本项目组五位老师分别带领一部分学生，开展项目式教学，为了完成比赛项目，学生需要自主查阅相关资料、根据自身优势进行分工、并且按照一定的方式开展合作，以保证整个项目的顺利推进。为了取得较好的效果，有的学生自己去请教其他专业课老师，有的跑到相关企业进行咨询，有的跑到其他学校进行取经，基本上可以模拟公司的运行机制。
（2）鉴于场地和设备的限制，为了达到更好的教学效果，本实训课程要求学生总数限制在40左右，即在项目驱动环节，每位老师最多指导两个课题的项目，人数限制在5-12人。
（3）教学方法、作业、考试等教改举措教学方法与传统的课程有较大改革，尤其是在项目设计环节，指导教师相当于合同中的甲方，学生相当于乙方，但是指导教师除了担任甲方的职责之外，还需要对学生因材施教，主动发现每个学生的特点及特长，对其进行引导与指导，使其充分发挥自己在团队中的作用。这里还强调学生间的相互学习，本课程授课对象应该来自信工学院每个专业，学生的学习过程不再单纯是向老师学习，还应该注重主动向同组同学学习相近专业知识，这种学习方式对于学生来讲会减轻压力，往往具有很好的效果。作业也与传统的课程有较大区别，为了突出分工，引导不同的学生发挥自己的特长，每个人的作业形式可以有所不同，根据本课程的创新考核方式（达到相关指标者可以申请免考），每个同学可以自主选择作业形式，作业形式可以是撰写一篇学术论文、申请江苏省大学生创新创业训练计划、参加省级以上学科竞赛、申请实用新型专利等。
4总结
本课程旨在打破教育部白皮书的课程框架，建立新型概念课，把知识的学习、素质的培养和生产实践联系起来，为培养具有创新精神的应用型人才构建新平台。，我校成功开设了本课程，受限于场地和硬件条件，在近200名报名同学中筛选出了60名同学进行授课。本课程建设的目标是给学生提供一种模拟公司运行的机制和环境，以设计产品为导向，以项目课题为目标，学生在对于机器人自主感知，分析处理数据，判断与决策等方面知识有一个系统了解基础上，让学生在学习中体会工作的流程，熟悉项目的运作流程，在设计中增强自主学习的能力，在团队中掌握分工协作与交流沟通的技巧，在答辩时积累结题的经验以及撰写报告的方法，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生申报项目、组织管理和实施项目的能力，培养学生撰写技术文档和学术论文的能力，培养学生的就业和工作的能力和素养，以期达到提升学生的综合素质的效果。
作者:谢鹏飞 夏庆锋 张燕 邹发光 单位:南京大学金陵学院机器人实验室
参考文献：
[1]吴波,陈琪.工程创新设计与实践教程:创新设计及机器人实践[M].电子工业出版社,.
[2]夏庆锋,丁尧,万凯.基于机器人竞赛的应用型人才培养初探[J].电气电子教学学报,,34(4):60-61.
[3]夏庆锋,张燕,谢鹏飞,刘益新,邹发光.独立学院开展机器人竞赛的探索与实践[J].机器人技术与应用,(9):41-44.
[4]《创意之星InnoSTAR实验指导书第一版》.北京博创尚和科技有限公司,2009.
[5]《创意之星InnoSTAR组装指南》.北京博创尚和科技有限公司,2009
[6]蔡自兴.机器人学基础[M].机械工业出版社,2015.
[7]夏庆锋,张燕,谢鹏飞.听说读写译综合教学法在模电教学中的应用[J].电脑知识与技术,2015,11(2):135-137.
[8]张燕,夏庆锋,谢鹏飞.基于LPC1768嵌入式系统实验课程仿真平台设计[J].电脑知识与技术,2015,11(2):223-225.
课程定位
工业机器人课程应定位于为企业培养能够完成工业机器人编程、操作、维保的应用型人才。课程应倾向于工业机器人, 而非常见的基于单片机和嵌入式系统的移动机器人, 或基于PC和多传感器的竞赛机器人;课程应具有明显的重实践、轻理论的特征, 对工业机器人的理论知识可只做简单介绍, 而对其操作、结构特性则要求学生能够深入理解, 熟练掌握;课程应采用项目化教学模式, 项目来源于工业实际案例, 并应将相关理论知识融入项目教学过程中, 做到实践与理论相辅相成。
本课程可采用安川SSF2000弧焊工业机器人, 配备焊枪、送丝机构、数字焊机、空压机、真空吸盘、气动手爪等外围设备, 配套动态模拟软件MOTOSIM-EG和通讯软件MOTOCOM-32, 并采用北京博创“创意之星”组合式机器人套件辅助工业机器人课程教学。
工业机器人理论知识的分解与取舍
在传统的工业机器人课程教学中, 多注重理论知识讲解, 由于工业机器人造价高、数量少、维护难等原因, 实训环节所占比重不大。而理论知识繁杂, 有坐标变换、矩阵理论、微积分等高等数学的内容, 运动规划、轨迹控制掺杂过多的算法, 内容抽象, 与企业具体应用脱节, 学生学习起来难度大, 兴趣不高, 影响了教学质量。为了既能够满足企业要求, 又能使学生有一定的理论知识和发展后劲, 应将理论知识分解并融入项目教学过程中。具体而言, 可将工业机器人认知、结构、电气控制、正运动学、示教理论、编程、维保等知识渗透到项目教学中, 而对电机运动控制、路径规划、逆运动学、虚拟示教、离线编程只做简单介绍。
项目化课程设计
结合工业机器人的企业应用状况, 设计项目如图1所示。下面对项目做详细介绍。
工业机器人认知学生对机器人的认知比较片面, 大多停留于人形机器人、智能机器人层面, 缺乏对工业机器人的多种结构形式和各种应用场合的了解。本项目通过视频、图像、实训设备等, 使学生了解工业机器人、深海机器人、空间机器人、军事机器人、仿生及人形机器人、娱乐与服务机器人等在各种场合的应用。对于机器人的工业应用着重讲解其各种结构形式及应用场合, 如SCARA结构、PUMA560结构、直角坐标机器人等, 通过该项目使学生对机器人学科有全面认识, 提高学生的学习兴趣。
工业机器人的基本操作本项目由学生操作示教盒在不同坐标系下运转工业机器人, 并在动态模拟软件MOTOSIM-EG中完成虚拟机器人的加载和控制。通过关机坐标系下的运动使学生了解PUMA560机器人的结构形式, 通过直角坐标系了解轨迹控制的概念, 并简要介绍用户坐标系和工具坐标系的实用意义。教师简单讲解工业机器人的系统构成、各部分原理和作用, 如控制柜 (主控制器、轴控制器、焊接控制板、变频器、IO板等) 、数字焊机、气罐、送丝结构、交流伺服电机等, 并可讲解弧焊、点焊、钎焊的差异及其应用。
汽车车门点焊实训本项目由学生编制程序, 驱动工业机器人模拟点焊作业。由于点焊设备较重, 对机器人负载能力的要求较高 (一般在165kg级别) , 使得机器人造价高, 不适合高职院校使用。本项目采用弧焊机器人加外部IO模拟点焊操作, 并使用动态模拟软件加载虚拟点焊枪模拟点焊过程。本项目涉及的知识点为:工业机器人的程序录入与示教再现方法、点焊原理及其应用、外部IO的连接与控制、点位运动模式下的路径规划方法等。
汽车消声器弧焊实训本项目由学生设定合适的焊接参数 (电流、电压等) , 使用起弧、收弧和圆弧运动指令, 完成汽车消声器两端的正圆形焊缝的焊接。通过本项目使学生对工业机器人的实际焊接过程有亲身体会, 在焊接过程中教师应做好安全防护工作。涉及的知识点为:圆弧运动命令模式下的路径规划、正逆运动学、弧焊原理、焊接参数对焊接质量的影响等。
马鞍形焊缝焊接实训马鞍形焊缝多出现在圆管与圆管“T”字形连接接口, 在压力容器等设备中比较常见。其特点为大厚度、深坡口, 需要多层多道连续焊接, 多采用焊接专机或机器人加外部轴的方式进行。由于本实训室机器人未配备外部轴, 故可采用近似方法, 即在焊缝上设置若干关键点作为运动目标点, 使用机器人点位运动或直线运动命令做近似的轨迹拟合, 由于关键点间距较小, 加之弧焊对精度要求不高, 本方法基本能够满足企业应用要求, 并可使用动态模拟软件加载虚拟机器人和外部轴完成作业。通过本项目使学生了解焊接专机和外部轴的应用场合, 了解多轴控制器的作用, 提高编程能力, 熟练掌握工业机器人操作方法。
药盒装箱码垛实训本项目要求学生使用真空吸盘将药片 (由塑料块模拟) 装入包装盒, 装满后将药盒放至相应位置, 然后继续装药操作。本项目程序比较复杂, 需要使用外部IO扩展、子程序调用、系统变量等要素, 有一定的综合性。相关知识点为:真空吸盘原理和使用、外部IO扩展和控制、机器人在食品包装行业的应用等。
啤酒装箱搬运实训本项目主要是将空啤酒瓶装箱后搬运, 需要气动手爪和真空吸盘配合使用, 手爪完成装箱, 真空吸盘完成搬运。本项目在编程上比上个项目偏难, 基本知识点与上个项目相同。通过本项目强化学生编制复杂程序的能力。
AGV设计编程与调试AGV (自动导引车) 系统作为柔性装配系统、物流自动化系统, 可适应现代汽车制造业柔性化、敏捷化、智能化、信息化的发展趋势, 工业机器人在汽车生产中主要完成点焊、弧焊、装配、喷涂等工作, AGV和工业机器人相结合, 可大大提高劳动生产率。学生使用组合式机器人套件, 选用相应的传感器, 自主设计四轮移动小车, 如图2所示, 使用C语言或者图形化编程软件完成程序设计, 使得小车能够沿着指定路径前进, 实现自动导引功能。本项目使学生了解AGV的原理和应用, 组装AGV以提高动手能力, 通过对小车编程了解单片机开发流程, 培养使用C语言编制复杂程序的能力, 了解传感器的原理及与主控制器的连接方法, 掌握直流电动机的调速方法。
机器人结构设计及示教系统实现一般而言, 工业机器人是一个封闭的系统, 用户只能通过示教盒或PC机软件完成工业机器人的编程控制, 其D-H参数也不公开。因此, 仅依靠工业机器人无法验证正逆运动学、电机控制理论。为克服此难点, 本项目要求学生使用组合式机器人套件设计PUMA560结构形式的机器人, 如图3所示, 利用主控制编程实现示教盒功能, 即能够控制该机器人的关节运动, 并能够记录和复现运动轨迹。该机器人的关节由开放通讯协议的舵机驱动, 主控制器能够与舵机双向通讯, 设定或获得关节角度。由于该套件可提供各构件的三维模型, 学生可以导入UG、Pro/E完成虚拟装配, 通过运动仿真了解工业机器人的正运动学理论。通过该项目使学生深刻理解PUMA560形式机器人的结构, 了解工业机器人离线编程、虚拟示教与示教盒示教的区别和联系, 掌握使用C语言编制复杂程序的过程, 掌握舵机的原理和控制方法, 能熟练地使用UG、Pro/E, 教师能够通过该开放式机器人讲解正逆运动学并由学生验证。
机器人常见故障与维护本项目主要讲述工业机器人常见故障处理, 如碰撞、线缆损坏、焊接异常等, 常规维护如防尘、防潮、防静电, 末端执行机构、夹具、焊枪等的换装, 加注润滑油的方法等。由于工业机器人数量有限, 本项目主要由教师通过图片、视频等方式讲解, 学生在教师的指导下进行拆装。此外, 还应强调规范化的故障诊断和排除流程。
教学方案与成绩评价
本课程采用项目教学法, 每组安排4~6人, 考虑到工业机器人数量有限, 程序录入占用时间较长, 可采取以下方式: (1) 利用虚拟机器人与实体机器人互补, 一部分学生操作实体机器人, 一部分学生利用模拟软件操作虚拟机器人; (2) 组合机器人与工业机器人互补, 项目顺序不必拘泥于图1所示, 如一部分学生可先进行项目8和项目9, 利用组合式教学机器人即可完成教学。
学生完成本项目课程后, 能够掌握工业机器人操作、编程、维保技能, 熟悉工业机器人及相关设备在自动化生产中的应用, 了解相关理论知识, 即可认为实现了教学目标。在教学过程中, 应注意过程评价, 主要着眼点为动手能力、团队协作能力、创新能力、纪律性及职业素质, 在课程结束后, 可由学生选择某一项目提交研究性报告, 以考查其综合应用知识的能力和文书写作能力。
教学实践证明, 本课程采用项目教学法, 紧贴企业应用, 淡化理论, 强化实践, 并使二者有机结合于项目中, 取得了良好的教学效果。尤其是引入组合式教学机器人, 可以弥补工业机器人封闭性的不足, 增强学生的参与性, 使得课堂教学生动活泼, 寓理论于实践, 对工业机器人课程教学具有很好的促进作用。
摘要：针对高职院校工业机器人课程教学存在的问题, 应采用项目化教学法, 设置合适的项目, 融合理论与实践知识, 以期取得良好的教学效果。
关键词：高职院校,工业机器人,课程建设
参考文献
[1]段铁群, 石广远, 于丹, 杨克飞.重型压力容器马鞍形焊缝自动焊机插补算法与仿真[J].焊接学报, 2010, 31 (1) :63-66.
[2]郭云绯, 刘俏, 杨如正.AGV系统大幅提高汽车行业技术水平[J].物流技术与应用, 2009, (7) :92-94.
摘 要：机器人教育的创新性、实践性能较好地培养学生创新精神、创新意识及综合实践能力。目前中小学并没有将机器人作为一门专门课程开设，如此难以充分发挥机器人教育的价值。在三级课程体系下，机器人校本课程的开发能够有效地实现机器人教育的价值。本文就中小学机器人教育校本课程的教学任务、教学目标及教学方法与教学评价等方面的内容进行了探讨。
关键词：机器人教育；校本课程；课程开发
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673-8454（2009）02-0015-03
近年来，随着机器人教育教学在中小学的开展，机器人教育备受学校、家长的关注，在培养学生的学习兴趣和创新能力方面展现出了其独有的特性。虽然人们都看到了机器人教育的独特性及其前瞻性，但由于受课程发展条件限制等因素的影响，目前机器人教育并没有作为一门专门的课程出现在中小学的日常教育教学中，绝大多数是以课外兴趣小组、学科整合等方式存在，或在中小学高年级作为选修模块的内容出现；这样导致机器人教育在中小学教育中并没能充分发挥其特性与价值。
在此情形下，我们需要探寻其他方式促进机器人教育在中小学教育中的应用，以校本课程的形式开展机器人教育在目前能较好地符合课程结构与机器人教育的要求，学校可以根据自身的特点开展富有个性的机器人教育教学。
一、 机器人教育的价值
机器人教育之所以备受人们的关注，是因为其有积极的教育价值。机器人教育的创新性、实践性能较好
地培养学生创新精神、创新意识及综合实践能力。在推崇知识创新、科技创新的今天，学校、老师和家长都十分关注学生的创新精神、创新意识的培养。机器人本身就是科技创新的产物，它在创新教育上能提供一个良好的平台。
身处信息化的社会环境中，信息素养影响着我们生活、学习和工作的各个方面，培养和提高学生的信息素养已成为学校和老师不容推卸的责任。虽然中小学开设了信息技术课程，但由于教学媒体的单一性及教师认识的不全面，目前的信息技术课程名实不符，只是原有计算机课程简单的改头换面，不能适应当今信息技术各领域迅猛发展和广泛普及对教育提出的新要求。[1]
信息技术的基本内容包括感测技术、通信技术、智能技术和控制技术。其中人工智能技术是信息技术的一个学术前沿，机器人教育的核心基础就是人工智能技术在教育中以物化、人性化、智能化的形式加以利用，而人工智能技术是信息技术发展的一次重大飞跃，信息技术教育未来发展的趋势必然是向机器人教育重心转移。[2] 由此看来，机器人教育是信息素养培养的一个有效载体。
二、中小学机器人教育需要开展校本课程开发
人工智能技术是智能机器人的开发和应用的核心，而人工智能技术是信息技术发展的一个重大飞跃和前沿。人工智能技术在我们信息化社会中已发挥越来越大的作用，教育的一个特性就是为了适应社会发展的需求。高等教育中已经开设了机器人的相关课程，但高等教育在机器人教育上的经验与方法并不能照搬到中小学。为了消除中小学学生对机器人的神秘感、培养学生的科学精神及创新精神，需要将机器人教育引入日常的教育教学中。
机器人教育是培养学生信息素养的一个有效载体，同时是开展创新教育的一个有效平台；仅仅在相关课程中加入机器人的相关章节难以发挥其应有的教学价值和效果，只有将它以课程的形式开展才能充分发挥其作用。虽然在国家课程和地方课程中没有机器人教育的课程，但在我们基础教育的三级课程管理体制下，开发机器人教育的校本课程将给机器人教育在中小学中展现其价值提供了一个良好的载体。
校本课程开发与特色教育理论不谋而合，一所学校要真正地办出其特色，在校本课程上下功夫方能实现其期望。校本课程开发以学校为本位，注重学校、教师及学生三方面的个性发展。[3] 以学生为主体在学校教育教学中得到了普遍的认同，校本课程开发旨在满足本校所有学生需求而进行的课程开发活动，就使得以学生为主体的教学形式在校本课程实施中得到充分的体现，这不仅培养了学生的能力和素养，同时使教师得到了发展。机器人教育旨在培养学生的创新精神和综合实践能力，这两者的培养也集中体现了学生为主体。如此看来，机器人教育与校本课程结合在一起将使得以学生为主体的教育理念得到充分的体现，同时具有前瞻性的机器人教育本身就可以使得一个学校的办学具有时代特色。
三、中小学机器人教育校本课程开发的内容
中小学学生的学习是一个打基础的阶段，对知识的学习不需要很深入，而且机器人教育在基础阶段的目标除了基本知识的传授外，更重要的是在于培养学生的创新精神和综合实践能力。我们在进行中小学机器人教育校本课程开发时，首先要思考的是机器人教育在中小学中的教学任务和教学目标。
机器人教育在中小学中的教育目标是在传授机器人的基本原理基础上提高学生的创新精神、增强学生的实践能力及分析问题解决问题的能力。在此目标基础上进行中小学机器人的校本课程开发，在开发中不仅仅局限于课程的开发还需要进行校本课程的资源建设。下面探讨的主要是中小学机器人校本课程的主要任务、教学目标、教学方法、教学评价等方面的内容。
1.主要任务
在“中小学智能机器人课程指导意见”中指出中小学智能机器人课程的主要任务是培养学生对智能机器人的兴趣，让学生了解和掌握以智能机器人为载体的通用技术与信息技术的基本知识和技能，了解技术的发展及其应用对人类生活和科学的深刻影响。通过智能机器人课程培养学生良好的信息素养、创新精神和实践能力。教育学生正确认识和理解技术与文化、伦理和社会等问题，树立正确的技术观。[4] 它的重点在于通过机器人课程培养学生的信息素养、创新精神和综合实践能力，而知识传授只是教学过程中的一个补充。在中小学机器人校本课程开发中，教学设计的主要任务目标不是知识传授，而是针对培养学生信息素养、创新精神和综合实践能力的教学活动和教学组织形式的设计。
2. 教学目标
课程的教学目标主要是在知识、技能、情感态度三个维度上制定。在传统的评价体系及其升学考试的压力下，中小学课程的教学目标较少涉及技能和情感态度两个维度目标。
我们在中小学机器人教育的校本课程开发中，关注的焦点主要是中小学学生技能和情感态度两个目标维度，传统的以知识习得为主要教学目标的教学方式难以教育学生适应现代的信息化社会环境。联合国教科文组织提出了学习的四大支柱：学会求知，学会做事，学会共处，学会做人。从这四大支柱中，我们可以看出学校的教育不应该只是教给学生知识，而更应该教给学生获得知识的能力及学生思考问题的思维方式和解决问题的能力，同时要培养学生与其他人协作的意识和实践。我们把这些理念融入到了我们的中小学机器人教育的校本课程开发中。
教学目标制定的过程要结合相关课程的特性，机器人教育具有综合性、实践性和创新性等特色；机器人教育的这些特性使得我们在中小学机器人教育校本课程开发中教学目标侧重点放在技能和情感态度两个维度上。同时，作为中小学的课程，它的内容应该是基础性的和发展性的。我们就中小学机器人教育校本课程知识、技能、情感态度三维度的目标进行了探讨：
（1）知识目标
暑假我在西安工程大学实习实训中心学习设计机器人，通过学习给我留下深刻的感受，从中学习到了C语言编程、PCB画图、FPGA、焊接以及其他零件的用途与方法，让我受益匪浅，终于能体会到不同零件的奇妙组合中展现的人类智慧的结晶。知识的重要性在我心中再次提升，电子产品知识产权的垄断，让我既看到了机遇又看到了挑战，学习是现在我们唯一的行动方针.我认为，积极地参与设计活动，不断的学习，不仅可以充分的体会到自己动手实践的乐趣，获得哪怕是前进一小步时候的那种成功的喜悦。
（1）有利于我们学习能力的提高。这里所说的学习能力包括获取资料的能力、理解前人思路的能力、系统设计能力、动手能力。（2）有利于我们团队精神的培养。在课堂之外实际的工作中，我们一般都要与人合作共同完成某一项目，这就非常需要团队精神，而这一点在课堂常规教学中得到的锻炼是很有限的。电子设计竞赛要求三人组队参赛，集体计算成绩，这就要求三个人必须互相信任、互相配合、分工合作。在顺境时小组成员要相互提醒保持冷静，逆境时要相互鼓励共度难关，出现问题时不能相互埋怨。
（3）有利于我们应变能力的提高。我们必须在尽可能短的时间内解决问题，这就需要在平时的训练中提高能力。
第一，兴趣培养。在这段时间，我在业余时间经常看些普及型的杂志图书，在书中遇到一些小方案也经常自己动手实践一下。比如我喜欢看办了几十年的《无线电》杂志、还有《电子世界》、《电子制作》等等，毫不夸张地说，这些杂志很经典。看这些杂志的目的很简单，那就是培养兴趣。美国教育心理学家华尔特·科勒斯涅克说过：“兴趣可以看成既是学习的原因，又是学习的结果。正像兴趣是过去学习的产物一样，兴趣也是今后学习的手段。”心理学研究也表明：一个人做他感兴趣的事，可以发挥智力潜能的80％以上；而做不感兴趣的事情，则只能发挥智力潜能的20％左右。我国古代著名的思想家、教育家孔子早在两千多年前就认识到了兴趣在学习中的作用。他在《论语》中提出：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”孔子把学习划分为三个层次：第一个层次是知学，即知道学习的重要性和必要性；第二个层次是好学，即爱好学习，对学习有兴趣；第三个层次是乐于学习，能从学习中获得无穷无尽的乐趣。在这三个层次中，知学不如好学，好学不如乐学，只有激发和培养对学习的浓厚兴趣，乐在其中，才能获得最好的学习效果。因此，我建议，求学之初的同学，要注意激发和培养学习兴趣，这样可以使自己注意力高度集中，观察力敏锐，思维活跃，想象丰富，并且可以激发灵感，增强自信心。第二、“基础知识储备、实践锻炼”。在大三到大四这个时候，我对自己就有了更高的要求。在学好专业基础课的同时，我重点学习了一些应用技能。比如，我学习了一些常用EDA软件的使用，熟悉了实验室制版的流程，强化了自己的软件编程能力，熟练掌握了硬件描述语言。在学习掌握这些实践应用基本技能的同时，我经常会找一些方案来实践一下。我们学校从学校、学院到电子创新基地都给大家提供了大量资金和技术的支持，加上指导老师的帮助等等。
第三、“参加设计仅仅是使我们了解一些目前比较先进的技术、掌握一些实用的技能，为今后从事科研工作打下一定的基础，缩短“入门”的时间，但就具体的专业水平，技术水准来说，只是刚刚入门，后面还有更长的路要走。
这部电影描述了3后的地球。当时地球上到处都是垃圾，不适合人类居住。人们不得不乘宇宙飞船在外太空漫游，但在大转移期间，他们意外地把英雄瓦力留在了地上。当智能机器人伊娃回到地球寻找最后一株地球植物时，还有
瓦力一见钟情，然后他们开始了一段美好的旅程。
在人类生活在地球上的时候，瓦力每天要做的就是吃饭、看电视和睡觉，就像一个没有野心的懒人。然而，当它独自留在整个地球上时，它的生活发生了巨大的变化，它有了自己的生活目标——用垃圾建造一座城堡。这个目标，就像一个芬芳的巧克力蛋糕，已经像白开水一样融入了瓦力的生活。它的垃圾城堡的目标可能很荒谬，但它面对困难的乐观态度值得学习。
看完这部电影，我不仅被瓦力面对困难的乐观态度所感动，也为人类的未来感到担忧。
