机器人教案范文精选

摘要：机器人教学是信息技术教育的重要内容。如何开展机器人教学，该文以教案的形式向我们阐释了关于机器人教学的一般方法、步骤。

关键词：机器人；虚拟环境：教学设计

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2013）05-0063-04

做为一名信息技术教师，笔者深知随着多媒体计算机和网络技术的发展，信息化设备的普及及应用，给各个学科的课堂教学带来了新的机遇和挑战。信息技术做为一门工具学科。由于它强大的功能特点，与其他学科的整合越来越紧密。同时，信息技术教学也由原来的单一的技术性、工具性，向注重学生的思维和培养学生的综合素质的方向不断发展。

AI-RCJ虚拟足球机器人做为一种好的游戏工具、好的教育载体、好的教育资源融入到信息技术教学中，通过我们不断的实践研究，发现它有着独特的魅力，与信息技术课程相结合，学生可以从虚拟实践中获得创新思维，在思维创新中涵养综合素质。

一、教学内容分析

AI-RCJ虚拟足球机器人是AI-CODE游戏教育系统的一个重要分支，是一个以虚拟足球机器人为控制对象进行程序设计和比赛竞技的教育系统，它综合运用了物理、数学、计算机等多学科知识。学生可以运用机器人快车，通过流程图式的图形化编程方式编写程序，赋予足球机器人进攻和防守的能力后，再在虚拟平台AIRobot上进行对弈赛。

整个智能足球机器人教学体系包括五部分，其中，《初识机器人》和《足球机器人动起来》是基础类，《进攻机器人》、《守门员》、《我的球队》三个模块是整个教育体系的核心部分。在这三个模块中渗透给学生计算机程序设计的基本思想、顺序结构、循环结构、分支结构；让学生了解数学平面坐标、体会不同质量的物体碰撞带来的不同效果和状态。

摘要：随着现代机械和计算机技术的发展，农业生产方式在逐步发生改变，农业机器人出现在农业生产的各个环节。为适应现代农业科技的发展，“农业机器人”作为农林类高校的农业机械化及其自动化专业的一门重要的前沿专业核心课程在整个人才培养过程中地位重大。本文针对农业机械化本科和研究生的人才培养，分析了“农业机器人”课程的知识体系、课程定位、教学目标、教学模式和教学成效，研究了教学实施方案，经过2年的教学实践证明，该方案是切实可行的，在教学中取得较好的效果。

关键词：农业机器人；教学方案；教学目标；知识体系

中图分类号：G642.1 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0106-03

随着现代机械和计算机技术的发展，形成了一个以作物栽培为基础，以生物技术为先导，集机械化作业、自动化栽培设施、人工可控环境等尖端技术为一体的新型农业生产模式。为适应社会发展的需要，国内外农林类高校纷纷开设“农业机器人”课程，尤其在农业机械化及其自动化专业的诸多专业课中，“农业机器人”是农业机械领域最新技术水平的代表性课程，是机械设计、控制技术、测试技术、机电一体化技术等课程的集中体现和综合运用，因此，开展“农业机器人”课程教学方案的研究和探讨，快速培养适应21世纪现代农业机械发展趋势的创新人才，对于改善传统农业生产方式、促进现代农业的发展具有重要意义。本文针对我校相关专业本科和硕士专业人才培养目标和要求，分析“农业机器人”在专业课程体系中的定位和作用，研究农业机器人课程的知识模块、教学目标、教学内容和考核方法，形成了一套适合本科和硕士研究生专业的教学方案。

一、课程目的和定位

“农业机器人”课程是浙江农林大学工程学院林业工程、农业机械化及其自动化和机械工程专业面向本科和研究生开设的一门专业核心前沿课程，它主要讲述农业机器人的基本结构和农业机器人的应用实例两大部分内容；通过分析农业生产系统的特点，让学生了解目前各种农业机器人的特点、基本组成和应用状况。其目的是使学生掌握目前世界各国用于农业生产中的各种机器人，把握农业生产系统中的高新技术，开拓视野，拓宽思路，为学生将来从事相关工作建立宽广的知识结构和思维空间。本课程在农林类高校的大机械类专业、特别是在农业机械化及其自动化专业课程体系中既是诸多课程知识点（机械设计类、机电类、信息控制类）的集中体现和有机融合，又是后续毕业设计和毕业论文前期的直接专业训练和前期预演，在学生综合素质的培养和专业能力的提高等方面具有重要的作用，其承上启下的作用如图1所示。

二、知识和评价体系

“农业机器人”课程知识体系基于现有正式出版的教材有：徐丽明主编，《生物生产系统机器人》，北京：中国农业大学出版社，2009；（日本）近藤直（日本）门田充司（日本）野口伸译者：乔军，陈兵旗，孙明等，《农业机器人（全2册）》，第1版，中国农业大学出版社，2010；同时还有根据“农业机器人”课程教学小组近几年的教学实践而形成的教案。它由概论、农业机器人的基本组成、农业机器人的应用实例分析等循序渐进的几部分内容组成，在知识的传输过程中穿插实践环节教学，实践环节的教学安排在“农业机器人实验室”进行和到吉峰农机杭州分公司参观，考核评价体系本科生和硕士生要求有所区别，“农业机器人”课程知识体系和评价体系如图2所示。

随着机器人教育引入中小学课堂，探索中小学机器人教育教学活动的模式、规律和方法已成为当前中小学教育工作的一项新课题。本文以一名一线教师的机器人教学经验为实践基础，结合本校的“三案·三段”教学模式，以“机器人绘图”这一节内容为例，探究机器人课堂教学。

近年来，机器人教育在我国中小学已逐步推广，由起初活跃的机器人竞赛，逐渐向课堂化教学发展、向学校常规教育教学发展，得到了教育领导机构、教育学者、任课教师和家长等各方面的关注。对其研究的主体也由原来以教育机器人企业为主，向教育学者、一线教师过渡。一些学者开始从教育视角进行研究，比如张国平、张剑平等人从教育视角分析我国基础教育中机器人教育的现状、问题和对策，为加强机器人教育梳理现状、指点方向[1]。很多机器人教育一线教师也开始分享其教学的经验和感想，探索有效的教学策略、方法和模式，以提高机器人教育的效率和效果。受其启发，本文以笔者一年的机器人教学经验为实践基础，结合本校的“三案·三段”教学模式来探究机器人课堂教学。

1 机器人教育概述

机器人教育通常是指学习机器人的基本知识与基本技能，或利用教育机器人优化教育教学效果的理论和实践[2]。其内容涵盖了计算机技术、通信技术、控制技术、逻辑学和运算学等多学科的内容，综合性强，并且需要动手操作，自主创新的环节很多。因此，通过机器人教育，不仅可以巩固显性的科学文化知识，还可以获得逻辑判断思维、系统思维、创新能力、合作交流能力等隐性知识。机器人教育已被普遍认为是全面培养学生信息素质，提高其创新精神和综合实践能力的良好载体。许多有条件的中小学纷纷将机器人引入学校教育中，开展了一系列丰富多彩、形式多样的机器人教学活动。目前，我国中小学开展机器人教学活动的形式主要有课外科技小组、选修课、综合实践活动课、信息技术课等形式[3]。还有的学校以“校本课程”的形式将机器人活动引入课堂进行探索和尝试，如上海卢湾高级中学[4]。官田学校主要采用信息技术课的形式，将机器人模块作为信息技术课内容的一部分。因此，本文中的机器人教学主要是指课堂教学。

机器人教学的内容和目的决定了其教育教学方法要以学生的发展为本，留给学生充分的时间进行自主学习和探究，并在解决问题的过程中培养其逻辑思维、动手实践能力、创新意识、团队合作意识等。让学生做课堂的主人，为其终身学习打下坚实基础。官田学校的“三案·三段”教学模式体现了这些理念和原则，能充分发挥学生的主体能动性，将创新精神和综合实践能力的培养落到实处。

2 “三案·三段”教学模式概述

“三案·三段”教学模式是我校在课堂教学建模过程中，从教学实践逐渐提炼、形成的校本教研成果，该模式以《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》为方向，以《宝安区教育发展“十二五”规划》为指导，以培养社会发展所必需的自我教育、终身学习能力为根本任务，是对本校课堂教学具体情况进行深入研究和科学分析后，结合素质教育理论、多元智能理论、建构主义学习理论等先进的教育理念，而提出的构建“高效课堂·个性成长”课堂教学模式。该教学模式在本校的语文、数学、英语、科学等科目中已广泛使用，并取得了良好的效果。

三案，即导学案，包括预习案、探究案、巩固案，三案合一，这是学习的载体。导学案：导学导教，一统课堂；预习案：重在导学，不是检测，旨在引导学生运用已有知识经验，提前自学新知，初步理解和把握新知结构，并从中总结学法，养成学习习惯，培养学习能力；探究案：落实重点，突破难点，重在导思，深化知识。

[摘 要]机械工程测试技术是一门面向应用、实践性强的课程，其涉及范围广，知识面多。为在有限的课时范围内让学生掌握更多的知识点，案例式教学是一种比较好的教学方案。在案例式教学的实施过程中，应充分利用课前、课中和课后对案例的选择、探究与评价来完成教学知识的传授和学生能力的培养。近十年的课程教学和近两年的案例式课程改革表明，课程的案例式教学有效提升了教学质量，锻炼了学生的工程应用能力和科研分析能力，深受学生的欢迎。

[关键词]机械工程；测试技术；案例式教学；课程改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0079-02

引言

机械工程测试技术是一门面向应用、具有很强实践性的课程，是机械类专业本科生的主要技术课程。该课程涉及机械、传感、电工电子、控制技术、物理、工程数学等多种知识[1][2]，具有多学科交叉的特性，涉及范围广，知识面多，理论知识抽象难以理解，实践教学又由于实验条件的限制难以接近工程实际。[3][4]随着课程体制的改革与深化，增大课程知识点，压缩学时数成为趋势。如何在有限的课时范围内让学生掌握机械工程测试技术课程中更多的知识点，案例式教学是一种比较好的解决方案。

一、案例式教学的开展

案例式教学是指教师根据教学要求，设计相应的教学案例，组织学生针对案例内容，运用所学知识进行思考、分析和讨论，从而提升学生分析问题、解决问题的能力。[5]案例式教学自古就有[6][7]，早在春秋战国的时候，诸子百家在与弟子传道过程中就经常使用民间故事阐述义理。古希腊著名思想家、哲学家苏格拉底和柏拉图师生间也时常利用一个又一个故事通过对话的方式来说事明理。目前，全球兴起的案例教学法起源于19世纪七八十年代哈佛法学院兰戴尔院长的倡导。[8]案例教学是将案例融入教学过程中，以案例为基础，通过教师与学生的互动，达到教学的目的。

案例式教学在实施过程中，大致可分成课前案例的收集与选择、课中案例的讲解与探究和课后案例的分析与评价三个阶段。

摘要：在《机器人控制技术》课程的内容设置上采用项目教学法，课堂教学中采用案例教学法，任务驱动教学法，丰富实践教学活动，突出对学生编程能力的培养。

关键词：机器人；教学方法；教学实践；程序设计

中图分类号：G712文献标示码：T

机电一体化是一门新兴的边缘科学，是随着电子技术、计算机技术的高速发展应运而生的。机器人是典型的机电一体化产品。目前机器人已经走进人民的生产生活，在很多领域代替人类的劳动，发挥着越来越重要的作用。伴随着机器人技术的发展，机器人编程已成为机器人技术的一个重要部分，并且得到发展和完善。

1.培养程序设计能力

程序设计能力的培养是一个逐步递进的过程，不是一蹴而就的。机电一体化专业不同于计算机专业，程序设计只是一个应用工具，因此不要求学生系统掌握程序设计知识，而是打乱知识体系结构，从应用出发，以够用为原则，将知识点打散，分散到每个实际的案例中。通过具体案例的实现，掌握案例中涉及的知识点，并通过拓展案例，达到举一反三的目的。学生按照阅读程序、理解语法、编写代码、调试程序、实战应用、知识拓展的步骤，逐步学习掌握程序设计的相关知识。

1.1 采用项目教学法进行课程设置

《机器人控制技术》课程在教学内容的选取上采用项目教学法：即将教学内容拆分，融入到不同的项目中，分解任务，逐步递进，降低学生的学习难度，增强学生的学习兴趣。采用机器人为平台，学生编程可以马上看到运行效果，促进学生程序设计能力的培养。具体项目包括：

摘要：针对当前《计算机软件基础》电子教案开发中存在的问题，在调研了各种多媒体支持比较好的开发技术的基础上，结合多年的教学实践，提出了基于Flex 和 AIR 技术平台的《计算机软件基础》电子教案系统开发的技术解决方案。该系统提高了课程教案的可复用性和可维护性，实现单机运行功能和网络化功能，顺应了电子教案的网络化发展趋势，克服了传统 PPT 在课程电子教案制作方面的不足。

关键词：计算机软件基础 电子教案 RIA Flex

电子教案，是将传统教案中的内容转换成计算机能处理的数字信息格式后存储于记录介质（如磁盘、磁带、光盘等） 中的一种形态。同其他的电子出版物一样，在观看阅读时必须事先输人计算机主机中，由显示器输出。目前课堂上比较流行的电子教案一般有两种类型：PPT 教案和 WORD 教案，调研中发现在《计算机软件基础》课程教学当中 PPT 教案使用的比例非常高。与传统教案相比，电子教案不仅仅是形式上的变化，而是对传统教学手段、教学方法和教学模式的深层次变革。在教学过程中有效运用电子教案是新课程改革的必然要求、是教育现代化的必然要求、也是未来社会发展的必然要求。

《计算机软件基础》作为工科专业的必修专业基础课程之一，主要介绍了程序设计语言、数据结构和软件工程基础知识，强调基本算法的理解和运用。传统教学无法演示程序设计实践和算法演示，充分利用多媒体、网络技术发展带来的契机，采用新的教学模式改进原来的以教师讲授为主的单一课堂教学模式是课程发展的趋势。

一、现有《计算机软件基础》电子教案开发中存在的问题

软件复用是一种由预先构造好的、为软件复用是一种由预先构造好的、为复用目的而设计的软件构件来建立或者组装软件系统的过程。目前用 PPT 等软件开发的《计算机软件基础》电子教案的大部分内容是直接打包在一起的，用户根本看不到动态演示过程，也没法对内容进行修改，所以根本就谈不上软件的复用，网络共享也困难。目前少数一些用Authorware，Director，Flash 和 Html 等软件开发的《计算机软件基础》电子教案，由于在打包或时把教学内容和程序放在一起，一般没有计算机培训的用户根本就没有办法对其进行修改。由于现在网络的快速发展，基于 PPT 等开发工具开发出来的电子教案都不支持网络浏览，这样不利于课程电子教案内容的及时更新。同时，PPT 要做出很强的交互性需要熟悉它的脚本开发，而 PPT 的交互设计能力不强，限制了教案的二次开发能力，使得教师的教学活动设计和组织受到现有电子教案的约束，很难达到理想的教学效果。

二、系统整体设计结构

电子教案系统总体上被分为两大部分，一个是电子教案的编辑器部分，另一个是电子教案的内容前台展示部分（播放器功能）。编辑器部分的界面设计要力求简洁明了，逻辑结构清晰。播放器部分是教师上课时用来展示教学内容的程序，它包括导航部分、内容展示部分、以及电子白板。系统的功能需求主要集中在图文混排、多媒体支持、用户交互、编辑和修改、文字批注和电子排版等功能。

摘要：此系统使用MSP430单片机作为控制核心，利用一对光电传感器判断人员进出情况，从而实现教室人数检测，并实时到大厅。系统结构简单，工作稳定且成本较低，适合在高校中推广使用。

关键词：MSP430F1612：人数检测：对射式光电传感器

0引言

笔者以MSP430单片机为核心，设计了教室人数检测系统，对教室的人数进行检测，同时将教室人数信息在教学楼大厅公布，一方面帮助教师在课堂上及时掌握学生的到课情况，另一方面帮助无课的同学快速找到自习教室，节省了大量的时间和精力。

1系统设计

1.1总体方案

本系统主要包括两个模块，一是教室人数检测和显示，二是人数信息公布。教室人数信息公布系统以软件设计为主，利用ACCESS 2010数据库完成对教室人数信息的统计、查询和显示。

2.2人数检测装置

近年来，由于机器人比赛的蓬勃发展，机器人教学正从“为技术而教”转变为“为思维而教”，它已成为培养学生计算思维能力的新平台。下面，笔者结合IRobotQ 3D虚拟机器人汽车总动员项目教学实践，谈谈如何在机器人教学中渗透计算思维的诸要素，从而提高学生的计算思维能力。

对比求解，激发计算思维意识

培养学生的计算思维首先在于激发其计算思维意识。因此在教学中，我们应有意引导学生用计算思维的方式求解问题，使其体会计算思维的优势，从而激发他们主动利用计算思维去解决问题的意识。

例如，《赛车抢分》这节课的教学要求是：在沿着赛道行驶的过程中，被限制大小的机器人小车尽可能地获取路边的得分物。一开始，学生没有系统思考如何获取路边的得分物，他们看到机器人小车在行驶过程中，靠自身结构获取路边的得分物，就一直在想如何加宽机器人小车车身，结果机器人小车重心不稳，行驶状态很不稳定，有时还会遗漏得分物，严重影响后来的成绩。因此，我展示了一个方案：给机器人安装两只手臂，这样它在沿着赛道行走的同时，能直接获取一路上的得分物。学生对此方案感到很惊奇，我便借机引导他们用计算思维的方式去思考如何完成任务。

首先，将这个任务分解成若干子问题：如何判别机器人到达得分物附近？机器人如何获取路边的得分物？机器人在获取路边得分物的过程中，是否会影响到行驶状态？影响机器人行驶状态的因素有哪些？

其次，寻求这些子问题的解决方案。在这个过程中，应力求在众多方案中选择最优的解决方法。

最后，合并所有子问题的解决方法并加以完善，得到整个问题的求解方案。这里需要关注的是不同的子问题的解决方法之间是否有冲突，能不能并行处理，如何协调它们才是最佳。

经过对比实验，不少学生探索出自己的最佳方案：有的利用两个伺服，在机器人左右两侧各安装一只活动手臂，当红外传感器检测到某一侧存在得分物，那一侧就挥动手臂；有的利用一个伺服在机器人前方安装一只活动手臂，当红外传感器检测到某一侧存在得分物，就向那一侧挥动手臂；等等。在这个过程中，学生普遍感觉探索得到的方案在空间、时间上的操作步骤更协调、效率更高，也深刻体会到如果利用计算思维解决问题，能迅速提高研究、分析、解决复杂问题的能力，大大提高完成任务的效率。这样就有效激发了学生利用计算思维的主动意识。

摘要： 以国家示范性高职院校南宁职业技术学院的校企共建课程《工业机器人安装编程调试》为例，从课程教学模式创新、课程内容改革、课程的组织实施、教学方法改革、信息化教学手段建设、教学环境建设、课程评价改革等方面介绍校企合作共建课程模式。

Abstract： Based on the national model of Nanning College for Vocational Technology， the paper presents the curriculum model building by schools and enterprises from innovation of teaching model， reform of content， organization and implementation， reform on teaching method， development of informatization teaching method and teaching environment， and course evaluation reform.

关键词： 校企共建；课程设计；工业机器人

Key words： building by schools and enterprises；design of the program；industrial robot

中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）13-0263-02

0 引言

南宁职业技术学院是全国首批28所、广西首家国家示范性高职院校，《工业机器人安装编程调试》是学院机电一体化专业（工业机器人应用方向）的核心课程，以工作过程为导向，进行课程设计开发建设，通过校企共建模式做了一些探索实践。

1 明确课程定位、教学目标、建设目标

【摘 要】传感器技术与应用是一门新兴学科，也是一门实践性很强的学科，目前很多教师都采用灌输式的教学方法，将传感器知识只是生硬地灌输给学生，使课程变得枯燥，降低了学生的学习兴趣。本文主要围绕案例教学法、启发式教学法及实践教学法几个方面对“传感器技术与应用”课程教学改革进行了思考，仅供参考。

【关键词】传感器技术；案例教学；启发式教学；实践教学

随着电子计算机、互联网、机器人、自动控制以及单片机技术的迅速发展，传感器的应用也越来越广泛，“传感器技术与应用”就成为了电子技术类、自动控制技术、测量技术及计算机应用等专业的必修课程，它也是一门实践性和应用性都很强的课程。“传感器技术与应用”不仅对模拟电路、数字电路等前修课程有特别高的要求，还涉及光学、力学、声学、化学及计算机技术等多门学科的知识。因此对传感器技术及应用的教学要求就特别高，理论教学和实践教学都是尤为重要的，而很多教师授课的过程中只是生硬地将所要传授的知识灌输给学生，照本宣科，课堂气氛沉闷，教学过程枯燥乏味，严重降低了学生的学习热情。因此，针对这一现象，本着应用型、创新型、设计型人才的培养要求，对“传感器技术与应用”课程进行了以下一些思考。

1.传感器的案例教学

传感器作为一门理论性和实践性都很强的课程，最重要的特点就是学以致用，将书本内容与生活实际联系起来，不仅有益于学生理解和掌握书本知识，更能够很好地提高学生的学习兴趣，兴趣是最好的老师，从而起到事半功倍的效果。因此，在传感器的教学中引入案例教学是十分必要的。

案例教W法是一种以案例为基础的教学法。它必须在学生掌握了必要的理论知识的基础上进行，只有这样学生才能更深刻地领会案例，达到客观分析、准确判断的效果。教师在进行了一定的知识传授之后，再引用一些较为经典的案例进行分析研究，从而解释传感器工作的原理，使学生能够更好更快的吸收传感器的知识，将传感器理论与生活实际联系起来。

案例教学的实施效果好坏还取决于案例的选用，因此就要求教师要在透彻地掌握教学内容的基础上，根据以往教学经验，选取与教学内容密切相关，能够很好地实现教学目的的恰当案例。例如，在进行图像传感器教学的过程中，就可以在讲解了图像传感器的原理之后，对生活中常见的平板电脑、手机及数码相机等进行深入剖析，根据本章的知识向学生阐述这些数码产品的工作原理，为什么拍出来的相片有色差，为什么不同的数码产品拍出的相片清晰度不同，以及在数码产品的选购当中应该考虑的参数，性价比等等。当然，在案例教学过程中，教师也要适当地引导学生进行思考，多与学生互动，激发学生的学习热情，调动起课堂气氛。

2.传感器启发式教学的重要性