《机器人工程导论》教学大纲

《机器人工程导论》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：22130011课程性质：专业基础必修课学分：1学分学时：理论16学时先修课程：工程制图与CAD（A）及C程序设计B等后续课程：机器人工程学、机器人系统集成技术、机器人检测技术与传感器、机器学习与Python实践、机器人操作系统与智能控制等适用专业：机器人工程开课单位：智能工程学院一、课程说明《机器人工程导论》是机器人工程本科必修的一门学科基础必修课，是内容丰富而且很全面的一门课程，涉及机器人的发展历史、应用状况以及发展趋势等，注重机器人的基本原理和应用。通过本课程的学习，使学生掌握和理解什么是机器人、古代机器人、军事机器人、工业机器人、农业机器人、仿生机器人、仿人机器人、智能人机交互以及其他机器人新技术，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，为后续课程的学习奠定基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：促进学生形成良好的世界观、人生观和价值观，激发学生科技报国的奋发精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而奋斗终身。课程目标2：引导学生运用科学方法来学习机器人知识，培养学生分析问题、归纳整理和寻找规律的学习能力。课程目标3：具有基于科学原理和方法，对机器人进行分析、改进、优化和设计的能力。课程目标4：具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、求实创新意识。三、课程目标与毕业要求《机器人工程导论》课程教学目标对机器人工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对机器人工程领域复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7.2能够掌握机器人工程项目的相关标准和规范，能评价工程实践对社会可持续发展的影响。课程目标1：促进学生形成良好的世界观、人生观和价值观，激发学生科技报国的奋发精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而奋斗终身。课程目标4：具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、求实创新意识。M12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习、适应社会经济和工程技术发展的能力。12.2能够及时更新知识体系，适应技术和行业的发展与进步。课程目标1：促进学生形成良好的世界观、人生观和价值观，激发学生科技报国的奋发精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而奋斗终身。课程目标2：引导学生运用科学方法来学习机器人知识，培养学生分析问题、归纳整理和寻找规律的学习能力。课程目标3：具有基于科学原理和方法，对机器人进行分析、改进、优化和设计的能力。课程目标4：具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、求实创新意识。H注：表中“（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.机器人的概念1.1机器人的定义1.2机器人的发展1.3机器人的应用、组成以及分类；机器人发展现状和趋势思政1：维基百科、百度百科及《辞海》中关于机器人的定义思政2：科幻类电影《机械公敌》的介绍思政3：科幻剧本《罗素姆万能机器人》教学要求：理解机器人的定义；理解机器人的发展；熟悉机器人的应用、组成以及分类；理解机器人发展现状和趋势。重点：机器人的概念、特点、及发展；机器人的应用、组成以及分类。难点：机器人的应用、组成以及分类。21、22.古代机器人2.1著名国外古代机器人2.2著名中国古代机器人思政1：春秋时期的木鸟、三国时期的木牛流马、张衡发明的“候风地动仪”思政2：瑞士的“三个”偶人教学要求：熟悉著名国外古代机器人；熟悉著名中国古代机器人。重点：著名国外古代机器人；著名中国古代机器人。难点：著名国外古代机器人；著名中国古代机器人。21、2、43.军事机器人3.1军事机器人发展简史3.2军事机器人分类3.3水、陆、空军事机器人思政1：中国“蛟龙号”教学要求：理解军事机器人发展简史、军事机器人分类；理解水、陆、空军事机器人。重点：军事机器人分类；水、陆、空军事机器人。难点：水、陆、空军事机器人。21、44.工业机器人4.1工业机器人结构组成、发展简史4.2工业机器人分类4.3典型工业机器人举例思政1：关键部件与国产的关系工业实际需求思政2：科研人员研制国产机器人本体教学要求：理解工业机器人发展简史；掌握工业机器人分类和结构组成；理解典型工业机器人应用。重点：工业机器人结构组成；工业机器人分类。难点：工业机器人结构组成。22、35.农业机器人5.1农业机器人的特点及发展简史5.2农业机器人的分类5.3典型农业机器人举例思政1：国家“一号文件”教学要求：掌握农业机器人的特点及分类；理解典型农业机器人应用。重点：农业机器人的特点及发展简史；农业机器人的分类；典型农业机器人举例。难点：典型农业机器人举例。22、36.仿生机器人6.1仿生机器人发展简史6.2仿生机器人分类6.3典型水、陆、空仿生机器人思政1：国内外传感器的差距思政2：南航研制的壁虎机器人教学要求：理解仿生机器人发展简史、仿生机器人分类；理解水、陆、空仿生机器人。重点：仿生机器人分类；典型水、陆、空仿生机器人。难点：仿生机器人分类；典型水、陆、空仿生机器人。22、37.仿人机器人7.1仿人机器人发展简史7.2仿人机器人分类7.3典型仿人机器人思政1：最先进的十大仿人机器人教学要求：理解仿人机器人发展简史；理解水、陆、空仿人机器人。重点：仿人机器人分类；典型仿人机器人。难点：仿人机器人分类；典型仿人机器人。22、38.智能人机交互8.1人机交互发展简史8.2典型人机交互技术思政1：中天智领人机交互系统教学要求：理解典型人机交互发展简史；理解典型人机交互技术。重点：典型人机交互技术。难点：典型人机交互技术。22、3、4合计16五、教学方法及手段在课堂教学中，采用“翻转课堂+PBL”的授课方式，激发学生在课堂学习中的积极性和主动性，教师主要负责任务分配及引导，组织课堂纪律，达到锻炼学生积极探索、交流沟通及团队协作能力的目的。学生全面掌握不同类型机器人的定义、分类及发展简史等，进而具备对机器人进行分析、改进、优化和设计的能力。六、课程资源库1.推荐教材：（1）樊炳辉.《机器人工程导论》[M].北京:北京航空航天大学出版社.2018.01.2.参考书：（1）张涛.《机器人引论》[M].北京:机械工业出版社.2010.06.（2）吴广玉.《机器人工程导论》[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1988.03.（3）谢广明等.《机器人引论--魅力无穷的机器人世界》[M].北京:北京大学出版社.2017.11.3.期刊：（1）蔡自兴.21世纪机器人技术的发展趋势[J].南京化工大学学报(自然科学版),2000,(04):73-78+2.（2）计时鸣,黄希欢.工业机器人技术的发展与应用综述[J].机电工程,2015,32(01):1-13.（3）骆敏舟,方健,赵江海.工业机器人的技术发展及其应用[J].机械制造与自动化,2015,44(01):1-4.（4）金周英,白英.我国机器人发展的政策研究报告[J].机器人技术与应用,2009,(02):1-7.（5）HuangS.DesignandDevelopmentofEducationalRobotTeachingResourcesUsingArtificialIntelligenceTechnology[J].Pediatricobesity.2021,16(5).4.网络资源：（1）OFweek机器人网./.（2）中国工控网./.（3）中国机器人网./.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现8（1）根据参与投票、问卷、抢答、选人、讨论、随堂练习等课程活动情况进行考核，满分100分。（2）以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2222课下表现8（1）根据课程视频、章节测试、章节学习次数等课程活动情况进行考核，满分100分。（2）以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2222作业12（1）根据所有作业平均成绩情况进行考核，满分100分。（2）以平均作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2442分组任务12（1）根据每个分组任务活动获得的平均分数情况进行考核，满分100分。（2）以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√2622期末考核大作业60（1）大作业成绩100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核学生对所学知识的掌握及分析应用情况。（3）以案例分析、方案设计、心得体会或是课程论文等形式体现。√√√√8202012合计：100分16343020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以过程考核和期末考核的方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由课堂表现、作业和分组任务组成。其中：过程性评价成绩为100分（权重40%），包括课堂表现、课下表现作业和分组任务；期末考试成绩为100分（权重60%），以案例分析、方案设计、心得体会、和论文等形式体现；过程性评价和期末考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现20积极参与课堂表现，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与课堂表现，回答问题准确率大于80%。偶尔参与课堂表现，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与课堂表现，回答问题准确率大于60%。上课不认真，不参与课堂表现，回答问题准确率小于60%。课下表现20课下认真学习，次次做好预习、复习和章节测试，准确率大于90%。多次做好预习、复习和章节测试，准确率大于80%。偶尔预习、复习和章节测试，回答问题准确率大于70%。课下不认真学习，偶尔预习、复习和章节测试，回答问题准确率