机器人制作与训练课程教学大纲

机器人制作与训练课程教学大纲（RobotMakingandTraining）一、课程概况课程代码：2401035学分：2学时：32（其中：讲授学时16，实践学时16）先修课程：大学计算机信息基础适用专业：小学教育建议教材：《用Scratch与mBlock玩转mBot智能机器人》，王丽君，人民邮电出版社，2017.课程归口：师范学院课程的性质与任务：本课程是小学教育专业的一门专业选修课程。通过本课程学习，培养学生设计、组装、编程和运行机器人的能力，使学生全面掌握小学机器人科学教育活动的内涵、价值、目标、内容、方法和不同类型机器人科学教育活动设计指导方法，具有开展小学机器人科学教育及竞赛活动的基本技能，为后续STEAM课程设计及教育实习环节奠定基础。二、课程目标（一）课程具体目标目标1.了解机器人学科的发展历史与现状，理解机器人与人类的关系，掌握国内外中小学机器人教育的发展历史与现状。目标2.掌握教育机器人搭建与软件环境安装方法，掌握Scratch图形化程序设计思想与方法，通过实践掌握机器人编程方法。目标3.具备针对某项机器人竞赛规则搭建机器人并设计相应程序的能力。目标4.具有终身学习与专业发展的意识，掌握小学机器人教育和竞赛活动的评价方法和技能，能够运用批判性思维方法，对小学机器人教育和竞赛活动进行教育反思。目标5.能够完成校内机器人社团活动的设计与指导工作，促进小学生全面、健康发展。（二）课程目标与专业毕业要求的关系课程目标支撑的毕业要求支撑的毕业要求指标点课程目标1毕业要求3.学科素养指标点3-1：具有一定的人文社会与科学素养。课程目标2毕业要求3.学科素养指标点3-2：掌握主教学科的基本理论和方法，具有良好的学科专业能力。课程目标3毕业要求3.学科素养指标点3-3：掌握兼教学科的基本知识、原理和技能，理解兼教学科的知识体系。课程目标4毕业要求6.综合育人指标点6-2：具备结合学科教学进行育人的意识与能力。课程目标5毕业要求6.综合育人指标点6-3：理解学校文化和各类课外教育活动的育人内涵和方法，参与组织主题教育、少先队活动和社团活动，促进小学生全面、健康发展。三、课程内容及要求（一）机器人技术与教育概述（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标1）1.教学内容（1）机器人学科的发展历史与现状（2）国内外中小学机器人教育的发展历史与现状（3）机器人在人类社会中的重要地位与思考2.基本要求（1）了解机器人学科的内涵（2）掌握国内外中小学机器人教育的发展历史与现状（3）理解机器人与人类的关系3.课程思政育人目标通过引发学生对机器人的发明及其在人类社会中的重要地位的思考，让学生充分理解人的创造力和主观能动性，人不仅要认识世界，还要改造世界。教学重点：掌握国内外中小学机器人教育的发展历史与现状教学难点：各种类型的中小学教育机器人的特点（二）教育机器人搭建与软件环境安装（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标2）1.教学内容（1）教育机器人搭建（2）软件环境安装（3）软件环境使用2.基本要求（1）掌握教育机器人搭建与软件环境安装方法3.课程思政育人目标通过带领学生学习机器人的搭建、安装和使用知识，让学生实践操作能力的重要作用，进而明白劳动教育的重要价值意义。教学重点：教育机器人搭建及各模块功能教学难点：教育机器人各模块功能（三）Scratch图形化程序设计（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标2）1.教学内容（1）Scratch界面、背景区、角色区、各种角色介绍（2）顺序、分支、循环程序设计（3）结构化程序设计（4）熊猫漫步与猫捉老鼠实验2.基本要求（1）了解Scratch界面、背景区、角色区、各种角色（2）掌握顺序、分支、循环程序设计思想（3）掌握结构化程序设计思想（4）应用所学内容实现熊猫漫步与猫捉老鼠实验3.课程思政育人目标学生通过学习Scratch图形化程序设计的基本知识，了解当代计算机语言的基本逻辑，进而增进学生对程序设计思想在培养逻辑思维能力方面的作用。教学重点：掌握顺序、分支、循环程序设计和结构化程序设计的基本要求和方法教学难点：应用所学内容实现熊猫漫步与猫捉老鼠实验（四）机器人编程与实践（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标2）1.教学内容（1）LED、按键、蜂鸣器、红外遥控程序设计（2）巡线传感器与电机控制程序设计（3）音乐家、遥控机器人综合程序设计与实验2.基本要求（1）掌握机器人各模块的程序设计方法（2）音乐家、遥控机器人综合程序设计与实验3.课程思政育人目标学生通过学习程序设计方法，了解社会生活中的相关设施设备的设计原理，增强学生科学和理性地认识世界的能力。教学重点：掌握机器人各模块的程序设计方法教学难点：灵活运用所学进行音乐家、遥控机器人综合程序设计与实验（五）竞赛机器人搭建与程序设计（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标3）1.教学内容（1）机器人竞赛规则介绍（2）巡线机器人搭建与控制（3）六足机器人搭建与控制2.基本要求（1）了解一种机器人竞赛规则（2）掌握巡线机器人搭建与控制方法（3）掌握六足机器人搭建与控制方法3.课程思政育人目标通过让学生学习有关机器人竞赛中的搭建与控制的基本知识，增进学生对“中国智造”、“大国工匠”等概念的理解，进而体会自主研发和工匠精神的重要意义。教学重点：掌握巡线机器人搭建与控制方法教学难点：运用所学知识和竞赛规则控制机器人（六）机器人竞赛组织与训练（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标4）1.教学内容（1）机器人竞赛概述（2）机器人竞赛教育活动的设计与组织指导（3）组织进行足球机器人竞赛2.基本要求（1）了解中小学机器人竞赛种类（2）能够完成小学机器人竞赛教育活动的设计与组织指导活动3.课程思政育人目标通过让学生对机器人竞赛及其相关设计组织知识的认识和了解，培养学生的实践动手能力，学以致用，进一步强化“五育并举”等教育理念在具体教育实践中的渗透。教学重点：掌握小学机器人竞赛教育活动的设计与组织指导方法教学难点：设计与组织足球机器人竞赛教育活动（七）机器人教育与竞赛活动评价（本模块各知识点的讲授与学习，可以支撑课程目标1、5）1.教学内容（1）小学机器人社团的组织管理方法（2）小学机器人竞赛项目选择与竞赛指导改进方法2.基本要求（1）掌握小学机器人社团的组织管理方法（2）掌握小学机器人竞赛项目选择与竞赛指导改进方法3.课程思政育人目标学生通过对小学机器人社团的组织和竞赛的方法的学习和掌握，了解组织管理中的一般要求和困难所在，从而增强学生学以致用的能力，最终形成对国家政府的科学组织管理理念的正确认知和认同。教学重点：掌握小学机器人社团的组织管理方法教学难点：评价机器人竞赛项目，改进指导竞赛的方法。教学内容与课程目标的对应关系及学时分配如表所示：序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求指标点讲授学时实验学时1机器人技术与教育概述目标13-122教育机器人搭建与软件环境安装目标23-2223Scratch图形化程序设计目标23-2244机器人编程与实践目标23-2445竞赛机器人搭建与程序设计目标33-3246机器人竞赛组织与训练目标46-2227机器人教育与竞赛活动评价目标1、56-32合计1616四、课内实验（实践）实验（实践）项目名称实验（实践）内容及要求学时对毕业要求的支撑类型备注1教育机器人搭建与软件环境安装实验内容：建一台教育机器人，安装软件环境。实验要求：每人提交教育机器人各功能模块介绍和软件使用报告。23-2验证性必做2熊猫漫步实验内容：设计一个熊猫漫步Scratch程序。实验要求：每人提交熊猫漫步实验报告。23-2设计性必做3猫捉老鼠实验内容：设计一个猫捉老鼠Scratch程序。实验要求：每人提交猫捉老鼠实验报告。23-2设计性必做4音乐家实验内容：采用LED、蜂鸣器和按键设计一个音乐家Scratch程序。实验要求：每人提交音乐家实验报告。23-2设计性必做5遥控机器人实验内容：设计实现红外遥控机器人程序。实验要求：每人提交遥控机器人实验报告。23-2设计性必做6巡线机器人实验内容：设计实现巡线机器人程序。实验要求：每人提交巡线机器人实验报告。23-3设计性必做7六足机器人实验内容：搭建六足机器人并设计控制程序。实验要求：每人提交六足机器人实验报告。23-3设计性必做8足球机器人竞赛实验内容：分组进行足球机器人竞赛。实验要求：每人提交组织机器人竞赛的心得体会报告。26-2综合性必做五、课程实施（一）积极进行课堂教学改革，采用讲授法、案例教学法、现场教学法等进行教学。充分利用视频、QQ群、毕博网络课程等手段辅助教学，缩短小学教育科学教育理论教学与实验应用的距离，提高教学的针对性和实效性。（二）加强课程实验教学，组织学生做好预习与实验准备，提高实验教学效果，培养学生的机器人程序设计与实践能力、机器人教学设计、实施和教育评价能力。（三）采用小组合作学习方式，让学生在小组合作学习过程中完成机器人科学教育活动的设计与指导等工作，培养学生团队协作精神，掌握沟通合作技能，运用批判性思维方法，完成小学机器人教育活动设计方案和教育评价活动。（四）紧密结合小学教育课程改革最新研究成果，及时调整和补充学科前沿知识。主要教学环节的质量要求如表所示：主要教学环节质量要求1备课（1）掌握课程教学大纲内容，严格按照教学大纲要求进行课程教学内容的组织。（2）悉心了解学生的现有水平和最新发展区水平，深透钻研教材内容，广泛阅读相关文献资料，精心选择教学方法、组织形式和教学手段，认真编写授课计划。授课教案内容包括章节标题、教学目标、教学准备、教学方法、课堂类型、时间分配、授课内容、课后作业、教学效果分析等方面。2讲授（1）教师仪表端庄，情绪情感要饱满；（2）教学准备充分，熟悉教学内容；（3）教学内容充实，不断充实最新研究成果；（4）严格执行计划，教学进度适宜；（5）课堂教学信息充分，注重理论联系实际；（6）注重启发学生思维，培养学生的教学能力；（7）面向全体基础上因材施教，灵活运用多种教学方法；（8）教学语言规范，为学生教育教学做好表率；（9）教学条理清楚，教学思路逻辑严密；（10）充分运用现代化教学手段，教学技术熟练；（11）课堂教学要重点突出，难点突破；（12）注重师生互动，形成良好的课堂氛围。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：（1）按时按量完成作业，不缺交，不抄袭。（2）书写规范、教学设计方案格式规范、清晰。（3）教学设计理念先进，教学目标适宜，教学方法灵活，教学组织形式多样、教学过程紧凑，教学准备充分。教师批改和讲评作业要求如下：（1）学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。（2）教师批改和讲评作业要认真、细致，按百分制评定成绩并写明日期。（3）学生作业平均成绩应作为本课程总评成绩中平时成绩的重要组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改进学习方法和思维方式，培养其独立的教学设计能力、教学组织指导能力、教学反思与评价能力，任课教师需每周安排一定时间进行课外答疑与辅导。5成绩考核本课程考核的方式为开卷笔试。考试采取教考分离，监考由学院统一安排。有下列情况之一者，总评成绩为不及格：（1）缺交作业次数达1/3以上者。（2）缺课次数达本学期总授课学时的1/3以上者。六、课程考核（一）课程考核包括期末考试、平时及作业考核和实践考核等，期末考试采用开卷笔试方式。（二）课程总评成绩=平时成绩×20%+实践成绩×20%+期末考试成绩×60%。具体内容和比例如表所示：成绩组成考核/评价环节权重考核/评价细则课程目标考核内容对应的毕业要求指标点平时成绩课堂考勤及平时作业20%其中课堂考勤占20%，平时作业占80%。课堂考勤：病假和事假一次扣5分，无故缺席一次扣10分，无故缺席累积达5次以上（不含5次）取消课程成绩。平时作业：课后完成5次作业，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5中小学机器人教育现状、教育机器人设计与实践方法、机器人竞赛项目设计与实践、机器人社团活动指导方法。3-1、3-2、3-3、6-2、6-3实验成绩课程实验20%完成8个实验活动，主要考核学生教育机器人设计与与实践能力、机器人竞赛教育活动设计与组织指导能力。每个实验作业按百分制分别给出成绩。8个实验成绩平均后得到实践总评成绩并按20%计入课程总成绩。课程目标2课程目标3课程目标4教育机器人设计与实践方法、机器人竞赛项目设计与实践3-2、3-3、6-2期末考试期末考试卷面成绩60%开卷题型包括填空题、简答题、判断题、程序设计等，以卷面成绩的60%计入课程总成绩。其中考核学小学机器人科学教育基本理论型题目占30%，考核学生运用基本理论知识进行分析设计能力型题目占30%；考核学生小学机器人科学教育活动设计与评价能力型题目占40%。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5中小学机器人教育现状、教育机器人设计与实践方法、机器人竞赛项目设计与实践、机器人社团活动指导方法。3-1、3-2、3-3、