机器人教案大全11篇

机器人教案篇（1）

通过前面的学习，学生学会了画流程图、认识循环结构和选择结构、仿真界面调试等知识，具备了基本的编写程序的能力。但是根据不同的情境灵活运用所学知识进行编程和调试的技巧还不熟练。通过本课的程序流程分析，巩固算法设计、循环结构、选择结构、多重判断、仿真调试等知识并进行综合运用。通过一个新的传感器——轨迹识别传感器的学习，进一步理解传感器在机器人技术中的作用和应用。

教学目标

知识与技能：初步了解轨迹识别传感器的构成和工作原理，能够编写出“自动按轨迹行走的循迹机器人”程序并在仿真界面调试成功。

过程与方法：通过自主学习，小组合作探究，了解轨迹识别传感器的构成和工作原理；通过图片、顺口溜策略，理解轨迹变量4个返回值的含义并能正确应用到程序编写中；通过任务驱动、问题引导、小组讨论、思维导图策略，理清循迹机器人程序设计的思路，学会综合使用循环结构和选择结构编写程序，体验和感悟探究的一般过程。

情感、态度与价值观：学会把大任务分解成多个子任务解决问题，培养编程思维；在探索过程中，善于思考和分析，并能归纳总结，体验成功与失败；在与他人交流中，感受创新的乐趣。

教学重点、难点

重点：理解轨迹识别传感器4个返回值分别代表的含义；实现循迹机器人的程序设计。

难点：使用多重条件判断让机器人检测轨迹识别传感器的状态，明确左转、右转和直行。

教学过程

1. 激趣导入

播放视频（学校正在进行长跑比赛，操场上你追我赶，加油声此起彼伏，好热闹呀！突然出现了一个奇怪的运动员——机器人，它也来参加长跑了。）教师请学生观察这个机器人有什么特点。（板书：探秘循迹机器人）

生：机器人沿着轨迹线走。

教师提示学生注意轨迹线的颜色与周围颜色的差别。

设计意图：通过运动会情境创设，唤醒学生情绪体验，激活学生思维，把学生带入到问题思考中来，引出所要学习的主要知识点。

2. 任务分析

师：想一想，机器人如何能识别轨迹，从而沿着轨迹线行走呢？（板书：轨迹识别传感器）

师：机器人如何能做到沿着轨迹线行走而不会偏离轨迹线呢？要想弄明白这个问题，我们还得从了解轨迹识别传感器开始。

设计意图：通过两个关键问题，把机器人循迹任务分解为两个子任务，引出新知的学习，为学生探究机器人循迹技术提供方向指引。

3. 自主学习，认识轨迹识别传感器

教师出示自学任务：可以利用微课“认识轨迹识别传感器”、学案或课本P64-P66自主学习轨迹识别传感器。

自学任务及要求：（1）轨迹识别传感器有哪些构成？（2）请说出轨迹识别传感器的功能，并在RC软件界面对模块进行正确设置。（3）轨迹变量4个返回值分别代表与轨迹线有怎样的位置关系？你是用何种方法记住它们的？（提示图片策略和顺口溜策略）

教师提问自学情况。

师：盲道与我们走的道路有什么不同？盲人走盲道时，手中的棍子起到探测障碍物的作用，那么盲人的双脚起到什么作用？它与轨迹识别传感器的功能有什么相似之处？

设计意图：考虑到学生学习方式、学习习惯、认知风格的差异，提供不同类型的学习支架服务于学生的学。与学案、教材相比，微课通过视频动画更生动、形象、立体、逼真地展现了轨迹识别传感器的工作原理，体现了其作为学生自主学习资源的优势。通过实际生活中盲人走盲道的实例类比轨迹识别传感器的工作原理，加强理解。建议学生用顺口溜和图片策略学习知识，渗透学习方法。通过一道选择题，提醒学生表达式的正确写法，与已经学过的红外避障变量表达式对比理解记忆，厘清易混淆知识点，突破难点。

4. 头脑风暴

怎样编写程序实现机器人沿着轨迹“走”呢？教师请各小组头脑风暴，讨论编程思路，鼓励学生利用思维导图策略，最后由小组代表汇报结果。

教师引导学生认识各组方案共同点：偏左，则右拐；偏右，则左拐；不偏的话就直行。

师：用什么模块、怎样实现机器人左转、右转、直行功能？（引出高速电机与转弯模块的区别）

教师双手模拟车轮游戏，启发学生如何设置高速电机模块。

（1）下列哪种设置可以让机器人执行右转动作？

A.左速2，右速8 B.左速0，右速10

C.左速10，右速0 D.左速10，右速10

讨论总结出轨迹变量返回值与机器人执行动作的关系。（板书）

（2）当轨迹变量==2时，机器人在什么位置，将如何行动？

A.机器人在轨迹线上，需直行；B.机器人在轨迹线右侧，需左转；C.机器人在轨迹线的左侧，需右转；D.没有检测到轨迹线，需转圈去找。

师生整理总结编程思路。

设计意图：通过头脑风暴，打开学生思维的大门，碰撞智慧火花，渗透“先思后行”解决问题的思想。运用思维导图策略渗透学习方法。通过双手模拟车轮游戏，帮助学生理解如何设置高速电机以实现左转、右转和直行功能，突破难点。通过一道选择题深化巩固理解高速电机设置。最后总结完善思维过程，理清思路，为实施编程做充分铺垫。

5. 程序设计

探究任务：根据任务分析方案或思路，完成机器人走轨迹程序设计。

鼓励学生先独立设计程序。最先完成程序的学生，当“小老师”帮助本组有困难的同学。有困难的同学也可以自行观看微课来学习。教师巡回指导学生设计程序，发现问题，适时个别评价，并就发现的共性问题进一步讲解。鼓励学生自愿上台演示，适时评价。

设计意图：小组内互帮互助，组长起到协调示范作用，培养团队协作意识。“小老师”“微课”策略体现了教学差异分层。微课满足了个体差异化学习需求。

6. 深化拓展

拓展任务：机器人在循迹时，如果前方轨迹出现了障碍物，机器人如何能避开障碍物再次回到轨迹呢？

请同学们尝试修改程序，进入仿真环境调试。

设计意图：任务难度递增，为能力强的学生提供深化探究的空间；体现了差异分层、关注每位学生发展的理念。

7. 评价展示

小组代表展示程序及仿真效果，师生评价、组间评价、代表点评贯穿始终。根据小组得分，师生评选出优胜小组；根据个人评价标准进行自我评价。

设计意图：评价主体的多元化有助于团队意识的培养，有助于学生自我反思和发展。

8. 课堂小结

师：循迹技术能帮助我们解决很多让机器自动按照指定路线行走的问题，在生产和运输中有着广泛的应用。在揭秘了机器人的循迹技术后，大家是不是还有很多想法呢？欢迎大家登录班级微博群、微信群或者QQ群，在网上你的观点和想法，和其他同学进一步分享、探讨和交流！

教学反思

机器人程序设计教学应该教给学生什么？绝不仅仅是把程序图完成，在仿真界面运行成功就行了。更为重要的是对学生思维的训练，特别是教给学生在面对陌生领域问题时分析问题、解决问题的能力。具体如何在课堂教学中实施呢？本节课不是由教师讲出编程思路，学生按照教师的思路或者课本思路将程序补充完整，在仿真环境运行成功即可；而是从任务分析展开，引导学生利用学习资源自主学习新知，利用思维导图进行小组头脑风暴，将大任务分解为子任务，在此基础上剥洋葱式地分解、分析、解决问题，到最后形成编程思路。之后才是具体的编程实施，注重学生思维训练，注重问题解决能力目标的达成。

机器人教案篇（2）

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。

设解问题，培养计算思维能力

具备计算思维能力的表现还体现在求解问题的过程中，发现其中的问题，并选择最优的解决方案。因此，教师应创造机会引导学生利用计算思维解决机器人运行的实际问题，从而培养他们计算思维的实践能力。具体做法如下。

1.精心设计问题

教师可以循序渐进地提出适宜的机器人项目问题，这些问题应满足如下要求：①要有适当难度，具有层次性和启发性。②要在教和学方面富有探索性，能充分挖掘与培养计算思维能力。③要能训练学生的问题求解能力。④要有利于启发学生自己发现问题，独立解决问题，使他们逐步养成独立获取知识和创造性地运用知识的思维习惯。

例如，在讲授《小车进加油站》一课时，当学生完成“机器人小车直接进入加油站”的基本问题后，我提出新问题：当高速行驶时，机器人小车容易越过加油站，让机器人小车倒车进入加油站（车头朝外）成为必然，那么如何控制机器人小车倒车进入加油站呢？这个问题有一定难度，足以引导学生去探索如何控制机器人的转弯幅度。同时，它还涉及机器人转弯幅度的空间复杂性和时间复杂性。

2.实践求解问题

在机器人教学过程中，学生会遇到各种实际问题，因此，我鼓励学生针对这些问题练习，利用计算思维去寻求最优方案。

例如，在《机器人小车走中线》项目训练时，小车转弯速度取固定值，易导致小车不能高速行驶，影响到达终点的成功率。最初，学生采用的是分段给机器人小车赋予不同的速度值，但效果不是很理想。于是，我引导学生对不同的路段进行实践研究，利用计算思维方式解决机器人运行的实际问题，最终将控制机器人小车转弯行驶部分修改成动态转弯，如左边电机速度=基准速度-（左测距-右测距）/转换比例，右边电机速度=基准速度+（左测距-右测距）/转换比例。

其中，小车在不同路段时的基准速度（左测距=右测距时，往前跑的速度）是不同的；转换比例，即将小车与两侧栏杆的距离之差转换为速度之差的比例，一般为100（根据机器人的结构，转换比例越小，转弯幅度越大）。

通过这样有针对性的利用计算思维去求解问题，学生能主动使用相关方法，不断归纳总结，逐步系统地培养计算思维的实践能力。

归纳总结，提升计算思维广度和精度

1.个人总结反思

机器人教案篇（3）

儿童机器人课程是以拼插积木、教育机器人套装或零部件为操作材料，以激发孩子探索欲望，培养孩子创造性思维，提升孩子综合素质（能力）为目标的操作类科技课程。

该课程被誉为STEAM教育的最佳诠释，同时也是创客（Maker）教育的主力课程。

机器人课程不仅涉及科学、技术、工程、艺术、数学五个学科知识，更提倡一种全新的教学方式：孩子是课堂的主角，让孩子自己动手完成自己感兴趣并和生活相关的项目，从动手操作完成项目的过程中学习各种学科及跨学科关联的知识，最终希望孩子创造和迁移能够应用于真实生活的知识，从而实现孩子综合能力的提升。

STEAM教育特别是创客教育，在国内正经历了准备期和探索期（2010年～2015年），正式进入发展期（2016年），洪恩作为国内知名教育品牌，顺应时代需求，响应国家政策，自2013年开始集中优势研发力量，联合多家高校及科研单位，全面布局机器人和创客教育，最终形成具有自主知识产权和核心竞争力的“洪恩儿童积木建构与机器人活动方案”。

聚焦核心 创新模式

洪恩教育作为一家教育研发型企业，聚焦儿童教育课程研发这一核心竞争力，经过三年的项目开发和运营实践，形成覆盖3～12岁的“洪恩儿童积木建构与机器人活动方案”社培课程体系。

经过不同模式的实体校正，最终形成标准化、高适应性的洪恩儿童机器人教育整体解决方案。

统一的装修风格和VI体系，标准化的教学装备、课程方案、教学方法、管理模式，为洪恩儿童机器人学校的标准输出战略，打下坚实的基础。

品牌方案 标准输出

2015年5月，历时两年精心打造的“洪恩儿童机器人学校”重型快艇，成功亮相中国特许加盟展览会（北京站），以“品牌+方案”的新颖授权合作模式赢得关注，创下展会现场签约3家合作伙伴的佳绩。

其中“湖北襄阳博望教育”有幸成为洪恩儿童机器人学校首家合作伙伴，该机构也不负众望，2015年9月在总部的指导下顺利完成洪恩儿童机器人学校“品牌+方案”的标准输出，并在2016年元旦前成功拿下10个班的招生业绩，充分证明“洪恩教育”强大的品牌影响力和洪恩儿童机器人课程标准的可复制性。

2015年11月中国上海国际童书展（CCBF）上，洪恩儿童机器人教育整体解决方案充分展示了其服务年限长、年龄跨度大、操作简单易复制等特点。向下可以衔接亲子中心，延长其忠实客户服务年限；向上可进入少儿社培机构作为学科补充，增加学员的单位产出，吸引了大量儿童培训机构、亲子机构、绘本馆经营者咨询，现场签约4家，全国洪恩儿童机器人学校数量已经达到11家。

2016年4月，广州国际玩具及模型展成为洪恩儿童机器人学校项目招商的第三站，与此同时，全国签约合作伙伴已达17家，其中包括广州地区的2家学校。

这一次展会以走访老客户、开发新客户为主要目标。出人意料的是，在专业的玩具展上机器人教育项目也得到热捧，意向客户竟达到40家之多，充分证明“大众创业，万众创新”的大势所趋。

把握节奏 持续创新

经过三站的招商推广，洪恩儿童机器人学校全国分校签约数量攀升至22家，面对如此好的招商势头，洪恩人并没有盲目追求量的积累，更没有在自身强势传统渠道（培训渠道和幼教渠道）做二次开发，而是选择保持自己的节奏，从课程研发，通过持续学习不断优化课程；从自营校区，不断总结成功经验形成标准；从市场招商，严把客户质量；从教学培训，加强校区运营、教学管理、招生市场的切实落地；从入校督导，再次增强分校区在当地的竞争力，力争开一家火一家。

2016年4月11日，万科教育（东莞分公司）和洪恩教育正式达成合作，万科东莞教育营地项目正式引入洪恩儿童机器人课程，共同推进教育培训社区化进程。

全新的合作模式，更加细化的市场格局，时刻提醒洪恩人不能保守，只有不断学习、创新、提高才会有更大的市场空间和抗风险能力。

洪恩授权合作业务稳步上升的同时，其机器人项目的研发也从未放松，不断地创新和优化课程。从2013年开始研发到现在，已逐步形成了2～16岁幼儿到少儿科技教育的全系列课程。

2016年年初的“洪恩幼儿园积木建构与机器人活动方案”，将STEAM教育直接引入幼儿园常规课程，从幼儿园开始培养孩子和家长的创新和机器人意识。

在之后的活动中 ，学校将“洪恩儿童积木建构亲子活动方案”和“空中机器人”课程导入了自营校区，直接将洪恩儿童机器人教育的服务范围向下延伸至亲子教育阶段（2岁），向上延伸至初中阶段（16岁），实现了2～16岁科技教育的全面覆盖。

统筹全局 整体升级

如果说一年前的“洪恩儿童机器人学校”是儿童科技教育领域的一艘重型快艇，那么一年后的它将升级为科技教育的驱逐舰。从课程的覆盖年龄范围到授权合作校区的跟踪服务，从学员的展示平台到师资培训和储备，进行整体升级。

通过对授权合作分校半年的跟访，这些校区主要存在两大问题（这也是社培类项目共同存在的问题），一是教室空置时间，二是师资的稳定性。

针对教室空置的问题，洪恩机器人学校对课程进行了重新整合和延伸开发。学校将服务范围下延至亲子教育阶段，能有效解决部分教室、器材和老师的空置，让教室在下午5：00之前有课可上；将服务范围上延至16岁，能有效拓宽项目的接口，确保授权分校可以用洪恩的课程打开幼儿园、小学、中学的科技课程派师服务及机器人竞赛合作。

针对师资团队不稳定、招不到专业人才的问题，洪恩教育开放自己的招聘平台，统一为地方分校提供招聘信息服务；建立儿童机器人教学与培训实践基地，与专业技术院校和师范类院校建立合作，为对口专业学员提供就业岗位推荐和培训机会，从师资源头解决分校的后顾之忧。

2016年洪恩教育在做强儿童机器人教育培训项目的同时，其家庭教育机器人和玩具机器人也完成立项，全面布局家庭、社会、学校三位一体的机器人教育产业。

机器人教案篇（4）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.026

根人才市场对毕业生的综合能力要求，及创建示范高职院校不断深入，教育教学改革势在必行。“行为导向”教学法是教学改革的方向之一，“行动导向”理论中的项目教学法、案例教学法以及模拟教学法都需要合适的教学项目（案例）。

教学案例（项目）是教学任务的载体，应具备以下特点：（1）适用性，案例应符合专业（课程）人才培养目标；（2）新颖性，案例应具有一定的新颖和先进性，能激发学生的学习兴趣和获取知识的欲望；（3）典型性，（4）可操作性，案例应具有较丰富的参考资料，技术较为成熟，难度适中，学生通过努力可完成任务。洗衣机在城市已经普及，乡村正在普及（机电产品下乡的产品之一），减速离合器是波轮式自动洗衣机的关键传动部件之一，减速离合器传动原理和结构都具有机械设计的典型性。

1 波轮式洗衣机减速离合器的工作原理

波轮式全自动洗衣机传动系统主要由电动机和减速离合器组成。目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器，它在洗涤、漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时离心桶的转速较快。

减速离合器能满足新水流套桶洗衣机的要求，即洗涤时波轮低速旋转，脱水时离心桶高速旋转。减速离合器采用了行星减速器。洗涤轴分成洗涤主动轴和洗涤被动轴（齿轮轴），同在一条轴线上。洗涤被动（传动）轴下端用花键插入行星机构的传动盖，上端与波轮固定。

脱水轴由下半轴、中半轴和上半轴组成，下半轴、中半轴、下半轴分别与行星机构、刹车盘连接成一根整体。脱水轴上端（上半轴上端）与脱水桶固定。

减速离合器的工作过程是，洗衣机处于洗涤状态时，排水电磁阀断电关闭。排水电磁阀的衔铁释放而使棘爪拨叉在拨叉弹簧的作用下复位，固定在棘爪拨叉下端的棘爪拨动棘轮转过一个角度，方丝离合器中的抱簧下端因嵌在棘轮内壁的小孔内而被拔松，这样便使脱水轴下部（下半轴）与离合套不能啮合。由于此时脱水轴（中半轴）已经被扭簧与刹车带（制动带）制动，即内齿轮固定不动，所以当洗涤主动轴（恒星齿轮）顺时针转动时，行星齿轮一边作逆时针自转，同时绕恒星齿轮顺时针公转，从而带动传动架和洗涤被动轴作顺时针旋转。这时为周转轮系传动，洗涤主动轴转动约5周，被动轴才转动一周。同理，当洗涤主动轴逆时针高速转动时，被动轴也做逆时针低速转动。

洗衣机处于脱水状态时，排水电磁阀通电开启。衔铁在带动阀门开启的同时，还使刹车带（制动带）放松刹车盘，并使拨叉带动棘爪放松棘轮。当离合套作顺时针高速转动时，正好使抱簧旋紧，从而将脱水轴（下半轴）与离合套啮合。这时因内齿轮也随脱水轴高速转动，所以行星轮绕恒星齿轮公转的转速与恒星齿轮、内齿轮的转速是相同的，此时波轮与脱水桶无相对转动，即洗涤主动轴、脱水轴及洗涤被动轴作同步高速运转，而且因这种顺时针转动正好是扭簧被拔松的方向，所以扭簧对脱水轴无制动的作用。

2 传动系统的主要参数

（1）减速器速比计算。行星减速器洗涤时大波轮（洗涤被动轴）转速nH为160～180r/min；电机功率260W，同步转速为1500r/min， 电机皮带传动速比为1：1.76，因此，电机输出与洗涤被动轴转速的总速比应为：

（2）主要齿轮的齿数和直径计算。

由减速离合器的结构工作原理和主要参数计算可知：

减速离合器传动原理典型，方丝单向离合器目前是生产厂家的设计新型专利，目前教课书中还没有涉及，行星减速器速比计算可作为行星齿轮传动计算的典型例题和习题。

减速离合器结构新颖、紧凑，体积小，重量轻，适合学生做拆装及测绘实训等实操技能训练。

减速离合器整体设计可作为机械设计专业毕业设计课题，通过查找专利、产品等相关资料和设计计算，可提高学生分析问题和解决问题的能力。“项目教学技术”有利于学生独立工作能力的形成。学生独立地获取资料信息，独立地制订方案，独立地作出决案，独立地实施方案，独立地反馈信息，独立地评价成果，通过训练，有利于学生创新能力和承受能力的形成，每当碰到新的问题、新的任务时，就不再会束手无策了。

其零部件可作为冲压工艺及模具设计课题。

参考文献：

机器人教案篇（5）

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

传感器不仅是一门实践性和应用性都很强的学科，也是一门设计性很强的学科，随着科技的发展，人们对传感器的要求也越来越高，更高的精确度，更好的线性度，更宽的测量范围等都是我们一直追求的目标，因此，对创新型人才的培养要求也就更高。所以，在对学生的传感器教学当中，不能只满足于学生能够了解传感器的基本工作原理，也要激励学生设计更新型的传感器。这就要求教师在授课过程中尽可能地对学生进行启发式教学。例如在案例教学中，教师不仅应该与学生一起对案例进行分析，还应该引导学生独立思考，独立分析问题，举一反三，将知识活学活用。鼓励学生互相讨论传感器相关案例，可使学生们的不同思维得到碰撞，从而收获更多的知识。

授之于鱼，不如授之于渔，书本中关于传感器的内容还是有限，作为教师不仅要帮助学生掌握书本知识，更要以开阔学生的思维，提高学生的学习能力为教学目标。以温度传感器为例，书本上介绍了热电偶、金属热电阻、热敏电阻、集成温度传感器等，在讲解这些传感器的工作原理之余，可以引导和鼓励学生自己设计一个具有特定量程、精度及灵敏度等的温度传感器，并根据学生的表现纳入最终的成绩考评当中。

3.传感器实践教学的改革

可以将“传感器技术与应用”课程放在实验室进行授课，在实验室配备多媒体授课系统，在授课当中引入多媒体教学，将一些元器件的封装图、参考电路图，应用实例等通过多媒体进行演示，增加理论教学的生动性和直观性。同时在实验室中配备与教学内容相符的传感器实物，将实物对应多媒体课件中的各种应用实例，结合一些简单的实验进行讲解，这样，学生很快就能接受。

此外，可以在本门课程中加入课程设计环节，结合课程内容，由老师给学生下发课程设计题目，或者由学生根据自己的兴趣选择题目。在理论教学中，让学生带着自己的课设去学习，遇到不懂得可以跟老师和同学探讨，也可以自己查阅资料或到实验室进行实验验证，自己焊接电路板并调试，做出自己的作品。这样，使实践充分地融入到理论当中，真正提高学生的学习水平和实践能力。

4.传感器教学中应注意的问题

4.1 要正确处理理论教学和实践教学的关系

“传感器技术与应用”是一门理论性和实践性都很强的学科，在教学过程中不应一味地注重理论教学，也不能一味地注重实践教学，应该把理论和实践放在同等重要的地位，通过互相配合，合理分配达到相辅相成的良好教学效果。

4.2 在教学中应根据学生个体差异进行差异化教学

术业有专攻，对那些基础较好，思维能力较强的及对传感器比较有兴趣的学生可以进行更深入的引导，鼓励他们在学习之余自己设计制作一些简单的传感器；而对于基础较弱，在传感器学科上学习比较吃力的学生可以适当放宽要求，将教学重点放在学习兴趣的培养上。

4.3 应根据传感器课程的特殊性建立创新型考评体系

在以往的考评体系中，通常将卷面成绩作为最终考评的一个重点依据，作为检验学生该门课程学习好坏的标准，这使得学生树立起一个错误的学习观，将更多的精力放在解题甚至背知识点上，而忽略了实践与应用的重要性，因此，今后在对传感器课程的考评中，教师可以将考评重点向实践与应用创新方面适当倾斜，将实验成绩、课程设计，自主创新等纳入考评范畴，增加学生的创新意识，从主观上改善教学效果。

5.结束语

总之，“传感器技术与应用”课程教学还在不断地发展与完善之中，随着广大教师在教学中的不断总结和创新，实现理论和实践的统一，帮助学生发散思维、学以致用、培养创新型、应用型人才的愿望终会达成。

参考文献：

机器人教案篇（6）

2“网络工程与网络管理”教学改革

针对“网络工程与网络管理”课程存在的问题，在以下几个方面进行改革：在教材选择方面，要选择一本主教材和几本辅助参考书，主教材的选择要注重理论与案例的结合，辅助参考书的选择要有助于知识面的拓展和延伸。针对实验设备的缺乏，可以采取选择用虚拟机VM和思科的模拟软件Packet来解决，虚拟机VM主要用来解决“网络工程与网络管理”中网络操作系统中常用服务器的架构，比如Web服务器、DNS服务器、FTP服务器、DHCP服务器、邮件服务器、流媒体服务器、WINS服务器等。而模拟软件Packet主要用来解决“网络工程与网络管理”中网络设备的配置，比如交换机、路由器基本配置的模拟，还有一些网络工程项目组网的模拟。这样既可以节约成本，又可以达到实际想要的教学效果。同时也要及时的更新教学大纲，与现有的新技术做衔接，针对学生对理论课不感兴趣，可以采用案例式教学法，在案例中贯穿理论知识点。同时可以尝试任务驱动法，把课程教学内容细化为多个实践任务，让学生自主学习，教师加以引导，这样不但可以激发学生完成任务的积极性，同时也可以培养学生的自学能力、团队意识以及大胆改革创新的能力。

要优化教学考核的方式和比重，使考核方式和比重更趋于合理化。针对年轻教师没有教学经验和工作经历，应多鼓励年轻教师去企业实地学习，并坚持良好的听课制度，向老教授们学习。根据当前《计算机网络管理员国家职业标准》的内容来看，越来越重视实践操作和安全管理，而社会对组网技术和网络管理专门人才的实际需求，也逐步转变为坚持理论够用、实操为主。同时考虑我校的办学理念和专业定位，学生的实际专业知识的接受度，我们采用了案例式和模块化教学的方式，把大的内容细化为小的模块，在讲授每一个模块中都穿插案例，这样让学生在学习案例的过程中掌握知识点，极大地激发他们的学习热情。

我们把“网络工程与网络管理”的课程划分为五大模块，而本课程的重点和难点是第二、三、五这三个大模块。在第一个模块里，我们讲解网络工程的基础知识，比如计算机网络的体系结构、网络工程的概念、下一代网际协议IPv6、子网划分、常用的网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤，网络接入设备、网络互连设备中交换机和路由器，网络安全设备和无线局域网设备。采用的案例教学让学生能够用VISIO绘制网络拓扑图，同时让学生实际观看常用的网络设备路由器和交换机。在第二个模块里，我们讲解交换机配置的基本命令，交换机的VLAN技术和生成树技术，路由器配置的基本命令，路由协议的配置，访问控制列表、网络地址转换。我们采用思科的模拟软件packet来完成实际的案例教学，案例有三层VLAN的通信、生成树配置、静态路由的配置、动态路由协议RIP、OSPF的配置，访问控制列表ACL和网络地址转换NAT的配置。

在第三个模块里，我们讲解网络操作系统中服务器的技术与应用，包括常用的DNS服务器、DHCP服务器、FTP服务器、WEB服务器、邮件服务器、WINS服务器、流媒体等服务器的架构。我采用虚拟机VM来完成这些常用服务器的配置和管理，这样既方便又易于理解。在第四个模块里，我们讲解网络安全技术中的防火墙技术、虚拟专用网技术、入侵检测技术，采用的案例为软件防火墙和入侵检测系统。在第五个模块里，我们讲解网络的规划和设计、网络综合布线、网络工程的测试与验收，案例教学采用实际的网络工程规划书来讲解。在整个基础性案例完成以后，再来几个综合性案例教学。使学生能够系统的、全面的、牢固的掌握所学重要知识点。

为了更好的适合本课程的课程特点，激发学生学习的主动性和积极性，使课程考核达到良好的效果，课程考核分为平时考核和期末考核。平时考核占比50%，期末考核占比50%，平时考核包括考勤、作业、上机，其中重点考核上机，占比60%，学生通过上机来完成每个模块化中的案例，而考勤和作业各占20%。期末考核则采用报告的方式来进行，让学生完成一个网络工程的规划，把五大模块全部贯穿进去，从而可以实现模块的分散练习到集中练习，进而达到一个良好的教学效果。

机器人教案篇（7）

《医用电子仪器》是医疗器械制造与维护、医用电子仪器与维修专业的核心课程，以电子学、微机原理等课程为基础，着重于医用电子仪器的构造、原理和应用，是实践性很强的课程。传统的《医用电子仪器》教学一般采用先介绍仪器结构、电路工作原理，后实验验证的方法，很少涉及仪器的故障维修或涉及不深。传统方法虽然能够系统地传授理论知识，但学生多为被动地接受知识，学习缺乏主动性，课堂气氛沉闷。最大的问题是理论与实践相分离，造成学生分析、寻找仪器故障原因和解决实际问题的能力偏低。针对上述问题，我们对《医用电子仪器》课程进行了改革，具体思路如下：明确课程目标是使学生掌握作为一名医用电子仪器维修工程师所“必需、够用”的理论基础知识，对医用电子仪器故障现象能够分析其原因并正确解决，形成良好的职业素质。在讲授医用电子仪器原理和电路知识的同时，应适当加入与一线岗位相关且能够解决仪器故障的内容，以仪器故障现象引导学生思考，对常见故障的解决方法进行分析讨论，努力提高学生自学能力，开拓其维修思路。wwW.133229.cOm

基于上述思路，我们从2009年上半年开始，以2007级医疗器械制造与维护专业的96名学生为对象，进行了《医用电子仪器》课程改革。

“以现象为导向，常见

故障为中心”案例教学法的实施

（一）案例的内容

我们结合教材与实验室仪器情况，收集医用电子仪器故障现象和解决方法，建立维修案例库，主要内容包括：（1）根据课程基本内容及重点难点，突出仪器故障现象，引导学生思考。（2）精选仪器维修案例，精讲并供学生讨论分析。（3）附上练习题，作为学生作业题。

（二）实施步骤

1.学生自学。课前先让学生自学讲义，然后在仪器故障的引导下，自学教材，目的是让学生掌握仪器原理、构造的基本知识。

2.教师精讲。在学生自学基础上，教师从课程标准出发，围绕教材章节的主要内容讲授重点、难点，以仪器故障现象为导向，对仪器常见故障进行详细分析。要求教师对仪器的原理、结构、故障现象及故障解决方法等非常精通，能够随时解决学生自学过程中产生的疑问。

3.布置案例作业。以仪器常见故障为问题，要求学生以小组为单位，课后对教师精讲的内容进行总结归纳，进行小组讨论，最后在班上作幻灯片演说，内容包括仪器故障现象、分析思路、解决方法以及体会。

4.教师总结。讲评案例作业，对学生维修思路和解决方法进行评价，总结仪器维修要点和技巧，给每个小组评分。其他小组听讲，提出问题，发表意见，给出评价分数。最后，由教师所评分数、其他小组所评分数及组内互评分数作为小组案例作业的成绩。

（三）实施对象

选择2007级医疗器械制造与维护班共96人作为实验对象，把《医用电子仪器》教学分为两个部分：第一部分是脑电图机、电子血压计等，采用传统讲授教学方法；第二部分是心电图机、监护仪等，采用“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法。

（四）评价方法

由两部分组成，用课堂测验和期末考试两种方式进行考试评价，其中，期末考试分别按两种教学方法出两道大题，各为10分，观察学生答题情况，同时分别采用统计软件spss13.0分析。学生、学院共同监督课堂授课质量，综合评价教学质量。

结果

（一）测验和期末考试成绩分析

实验结果显示，“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法调动了学生学习的积极性，拓展了学生的学习思维，提高了学生的学习效果（p <0.001），见表1：

（二）问卷调查

对2007级医疗器械制造与维护班发放学习效果调查问卷96份，回收95份。有86人对案例教学法持肯定态度，认为该方法比传统教学方法更有吸引力，这部分学生占总数的90.5%。有84人认为该方法提供了自学空间，提高了自学能力，这部分学生占88.4%。有88人认为增强了学习自信心，拓展了维修思维，有助于就业，这部分学生占92.6%。认为案例教学法没有效果，没有提高自己能力的学生有5人，占5%。

（三）督导评价

在进行案例教学过程中，学院督导组专家多次进行现场观摩，得出结论：此教学方法注重师生互动和学生互动，能够引导学生思考和自主学习，通过与教师讲授相结合，对真实的维修案例进行分析，按照岗位工作要求考核学生，学生动手实操技能得到了提高，取得了良好的教学效果。

（四）追踪调查

对正在维修岗位实习的2007级医疗器械制造与维护班60名学生进行调查，认为案例教学法讲授内容记忆深刻，对提高自己医用电子维修的实际技能有帮助，应该继续开展，甚至推广到其他学科的学生有56人，占总数的93%。

讨论

（一）案例教学法的教学优势

“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法的初步实践表明，它有以下优点：（1）使学生将被动式、接受式学习变为主动式、探索式学习，变“要我学”为“我要学”，能提高学生学习兴趣，充分调动学生主动学习的积极性，养成自主学习的能力。（2）通过以现象为导向，联系常见仪器故障分析讨论，启发学生自主思考，有利于培养学生建立更快、更高、更新的学习方法和目标，它既有一定的让学生自学的自由性，又有作业的限制性，能做到既活跃课堂气氛，又拓展学生的思维，培养学生独立思考和团队合作能力。（3）学生完成案例后，有一定的满足感和自豪感，增强了学习信心，培养了专业兴趣，提高了学习热情。布置不同小组学习不同案例，可避免互相抄袭现象，这是传统作业难以做到的。另外，小组现场汇报案例作业，锻炼了小组成员的幻灯整理、语言表达能力，培养了其他小组成员对他人劳动成果的评估能力。

（二）实施案例教学法需要注意的几个问题

在实施案例教学法时，需要注意以下几个方面的问题：（1）结合实验室仪器，个别故障需要人为设定，讲义的编写要具有引导性。（2）实验室要经常开放，方便学生课后做实验。（3）案例汇报占用时间较多，教与学进度普遍紧张，有时需要用到课后时间。（4）为防止个别学生偷懒，需要在小组中选定能力够强的组长，带动学习兴趣较低、能力较低、自律性不足者，以组间同学互评、组内同学互评作为激励方式。

机器人教案篇（8）

《医用电子仪器》是医疗器械制造与维护、医用电子仪器与维修专业的核心课程，以电子学、微机原理等课程为基础，着重于医用电子仪器的构造、原理和应用，是实践性很强的课程。传统的《医用电子仪器》教学一般采用先介绍仪器结构、电路工作原理，后实验验证的方法，很少涉及仪器的故障维修或涉及不深。传统方法虽然能够系统地传授理论知识，但学生多为被动地接受知识，学习缺乏主动性，课堂气氛沉闷。最大的问题是理论与实践相分离，造成学生分析、寻找仪器故障原因和解决实际问题的能力偏低。针对上述问题，我们对《医用电子仪器》课程进行了改革，具体思路如下：明确课程目标是使学生掌握作为一名医用电子仪器维修工程师所“必需、够用”的理论基础知识，对医用电子仪器故障现象能够分析其原因并正确解决，形成良好的职业素质。在讲授医用电子仪器原理和电路知识的同时，应适当加入与一线岗位相关且能够解决仪器故障的内容，以仪器故障现象引导学生思考，对常见故障的解决方法进行分析讨论，努力提高学生自学能力，开拓其维修思路。

基于上述思路，我们从2009年上半年开始，以2007级医疗器械制造与维护专业的96名学生为对象，进行了《医用电子仪器》课程改革。

“以现象为导向，常见

故障为中心”案例教学法的实施

（一）案例的内容

我们结合教材与实验室仪器情况，收集医用电子仪器故障现象和解决方法，建立维修案例库，主要内容包括：（1）根据课程基本内容及重点难点，突出仪器故障现象，引导学生思考。（2）精选仪器维修案例，精讲并供学生讨论分析。（3）附上练习题，作为学生作业题。

（二）实施步骤

1.学生自学。课前先让学生自学讲义，然后在仪器故障的引导下，自学教材，目的是让学生掌握仪器原理、构造的基本知识。

2.教师精讲。在学生自学基础上，教师从课程标准出发，围绕教材章节的主要内容讲授重点、难点，以仪器故障现象为导向，对仪器常见故障进行详细分析。要求教师对仪器的原理、结构、故障现象及故障解决方法等非常精通，能够随时解决学生自学过程中产生的疑问。

3.布置案例作业。以仪器常见故障为问题，要求学生以小组为单位，课后对教师精讲的内容进行总结归纳，进行小组讨论，最后在班上作幻灯片演说，内容包括仪器故障现象、分析思路、解决方法以及体会。

4.教师总结。讲评案例作业，对学生维修思路和解决方法进行评价，总结仪器维修要点和技巧，给每个小组评分。其他小组听讲，提出问题，发表意见，给出评价分数。最后，由教师所评分数、其他小组所评分数及组内互评分数作为小组案例作业的成绩。

（三）实施对象

选择2007级医疗器械制造与维护班共96人作为实验对象，把《医用电子仪器》教学分为两个部分：第一部分是脑电图机、电子血压计等，采用传统讲授教学方法；第二部分是心电图机、监护仪等，采用“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法。

（四）评价方法

由两部分组成，用课堂测验和期末考试两种方式进行考试评价，其中，期末考试分别按两种教学方法出两道大题，各为10分，观察学生答题情况，同时分别采用统计软件spss13.0分析。学生、学院共同监督课堂授课质量，综合评价教学质量。

结果

（一）测验和期末考试成绩分析

实验结果显示，“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法调动了学生学习的积极性，拓展了学生的学习思维，提高了学生的学习效果（p <0.001），见表1：

（二）问卷调查

对2007级医疗器械制造与维护班发放学习效果调查问卷96份，回收95份。有86人对案例教学法持肯定态度，认为该方法比传统教学方法更有吸引力，这部分学生占总数的90.5%。有84人认为该方法提供了自学空间，提高了自学能力，这部分学生占88.4%。有88人认为增强了学习自信心，拓展了维修思维，有助于就业，这部分学生占92.6%。认为案例教学法没有效果，没有提高自己能力的学生有5人，占5%。

（三）督导评价

在进行案例教学过程中，学院督导组专家多次进行现场观摩，得出结论：此教学方法注重师生互动和学生互动，能够引导学生思考和自主学习，通过与教师讲授相结合，对真实的维修案例进行分析，按照岗位工作要求考核学生，学生动手实操技能得到了提高，取得了良好的教学效果。

（四）追踪调查

对正在维修岗位实习的2007级医疗器械制造与维护班60名学生进行调查，认为案例教学法讲授内容记忆深刻，对提高自己医用电子维修的实际技能有帮助，应该继续开展，甚至推广到其他学科的学生有56人，占总数的93%。

讨论

（一）案例教学法的教学优势

“以现象为导向，常见故障为中心”案例教学法的初步实践表明，它有以下优点：（1）使学生将被动式、接受式学习变为主动式、探索式学习，变“要我学”为“我要学”，能提高学生学习兴趣，充分调动学生主动学习的积极性，养成自主学习的能力。（2）通过以现象为导向，联系常见仪器故障分析讨论，启发学生自主思考，有利于培养学生建立更快、更高、更新的学习方法和目标，它既有一定的让学生自学的自由性，又有作业的限制性，能做到既活跃课堂气氛，又拓展学生的思维，培养学生独立思考和团队合作能力。（3）学生完成案例后，有一定的满足感和自豪感，增强了学习信心，培养了专业兴趣，提高了学习热情。布置不同小组学习不同案例，可避免互相抄袭现象，这是传统作业难以做到的。另外，小组现场汇报案例作业，锻炼了小组成员的幻灯整理、语言表达能力，培养了其他小组成员对他人劳动成果的评估能力。

（二）实施案例教学法需要注意的几个问题

在实施案例教学法时，需要注意以下几个方面的问题：（1）结合实验室仪器，个别故障需要人为设定，讲义的编写要具有引导性。（2）实验室要经常开放，方便学生课后做实验。（3）案例汇报占用时间较多，教与学进度普遍紧张，有时需要用到课后时间。（4）为防止个别学生偷懒，需要在小组中选定能力够强的组长，带动学习兴趣较低、能力较低、自律性不足者，以组间同学互评、组内同学互评作为激励方式。

机器人教案篇（9）

最佳运动控制方案奖：AMS AG公司，AS5048磁性旋转位置传感器；

AMS的AS5048磁性旋转编码器ams的AS5048是一款易于使用、具有14位高分辨率输出的360°角位置传感器。该IC包含霍尔传感器、模数转换器和数字信号处理功能，可测量磁铁旋转角度的绝对位置。系统最大精度可达0.05°，可以通过SPI或I²C命令设定零位，无需编程器。这样，就无需以机械方式对准磁铁零位，因而简化了整个系统的组装过程。这有助开发人员缩短开发时间。

最佳教育方案奖：Rethink Robotic公司，Baxter Robot；

由Rethink Robotic推出的Baxter是在教育领域使用的唯一足够安全而灵活的工业机器人。这款机器人的定位是“可以和人一起协调工作”，除了与工人在工厂流水线上协同工作外，Baxter还是一个容易上手而又功能强大的教育平台。据介绍，这款机器人非常智能并且容易上手，普通人在一个小时内就可以教会该款机器人如何工作。目前Baxter在30多个国家被用来指导学生进行工程教育。

最佳建筑、矿产及能源方案奖：ULC Robotics公司，CISBOT铸铁关节机器人

CISBOT铸铁关节机器人主要用于如燃气、电力等公共设施管道修复和密封，被设计为可在100%燃气环境中安全工作，更换和修复地下的铸铁燃气管道。其占地面积小，可由在地面的专业人员操控在地下工作，可以有效防止气体泄漏，同时在整个维修过程中可以保证燃气的正常供应，在提高公共设施效率的同时增加了安全性。

最佳工业生产力方案奖：Fetch Robotic公司，仓储机器人Fetch & Freight

Fetch & Freight是一套可以协助工作的机器人，Fetch机器人具备自动导航功能，可以在货架间移动，识别产品并将其取下货架并运动到叫Freight的自动驾车机器人里，Freight的作用则与Amazon的Kiva相当。机器人可以自助规划路线和充电，从而保证整个仓储系统的无缝运行。雷锋网在之前的《那些在仓库里抢人饭碗的机器人们》一文中有过介绍。

最佳无人导航方案奖：Adept Technology公司，Lynx®无人智能车

Adept Technology是美国最大的工业机器人公司之一。该公司的Lynx无人智能车专为室内动态环境的物品运输设计，不同于我们熟悉的Amazon仓储机器人Kiva等自动搬运车，Lynx无需在地板上预先设置磁铁、导航路线或信标，在遇到人和其他突发情况或障碍时也可以自主进行规避和反应。

最佳消费者方案奖：Savioke公司，Relay

Relay是Savioke公司自主服务机器人SaviOne的进阶版。今年4月，Relay在加州酒店进行实验性部署，利用导航移动到指定房间，弹开储物箱的盖子，将牙刷、点心等送抵客房。Relay对酒店业最大贡献是将客房服务员工从跑腿任务中解放出来，但不会跟他们抢饭碗。雷锋网之前在《自主服务机器人：我不是无聊木讷，只是一心一意》一文中也有介绍。

下一代技术突破奖：Ocular Robotics公司，RobotEye RE08 3D-LIDAR激光扫描系统

RobotEye 3D-LiDAR是一款高速激光扫描系统，在苛刻的应用环境中，将敏感传感器机构安装在底部固定，无需跟随执行机构运动，有效保护敏感器件单元不受振动、冲击影响，同时紧凑、小型化的设计能够执行告诉的运动计划与自主稳定任务，非常规设计的光路机构能够有效减少常规结构负载能耗的问题。RE08是RoboEye的最新型号，可同时对100米范围内的多达5个范围/脉冲进行扫描。

最佳夹具方案奖：Soft Robotics公司，柔性自适应夹具

Soft Robotic解决的是在传统的工业机器人夹具对所处理的产品重量、尺寸、形状不确定而无法自如工作的问题。如采用伺服夹具和复杂工具来解决这种不确定性，夹具的成本将会居高不下，而Soft Robotic通过其40多项专利和应用，提供了一个价格低廉的自适应夹具方案，增加了在工业应用的用途。

最佳机器视觉方案奖：ViDi Systems公司，ViDi Suite深度学习软件

机器人教案篇（10）

传统“填鸭式”的灌输教育，脱离实际应用，易导致学生死记硬背。只有转变教学方式方法，紧密联系实际，加强互动式教学、探索式教学、启发式教学，才能实现应用型人才培养目标。为此，我们应用“案例教学法”把智能仪器设计分为五个步骤:一是选择合适案例，创设应用情境;二是实施互动式教学，突出教学重点;三是拓展仿真教学，强化应用技能;四是加强团队实践训练，培养实践能力;五是开展启发式教学，提高知识的运用能力［5］。

选择适当案例，创设应用情境以案例教学为主线，创设应用情境，增强学生学习兴趣。合适的实际案例不仅是贯穿课程教学过程的主线，成功创设应用情境的前提，而且是激发学生学习兴趣的必要条件。因此，选择适当案例至关重要。合适的案例必须能够充分体现基本教学理论，同时紧密联系实际［6］。以数字电压表(DigitalVoltmeter，简称DVM)为例，它是采用数字化测量技术把连续模拟量转换为离散数字量的数字化仪表。由于它具有读数准、精度高、误差小等优点而备受青睐［7］。因此，选择数字电压表作为智能仪器设计的案例来创设应用情境，可满足案例教学的基本要求。在确定案例的基础上，智能仪器的研制过程按照设计任务并拟定设计方案、软硬件设计、软硬件综合调试、整机性能测试和评估来实施［8］。根据数字电压表的设计任务与设计要求，结合学生学习的课程，采用“自顶向下”的设计原则，把仪器划分成由单片机、A/D转换电路和电压显示电路等功能模块组成。

案例互动教学，突出教学重点以重点教学内容为着力点，实施互动式教学，充分调动学生主动性。案例教学模式采用课堂双边互动教学形式，以重点教学内容为着力点，把课堂变为案例讨论现场，提高了学习的自主性，更好掌握课程的教学内容。在软硬件设计阶段，硬件设计主要是根据方案设计原理电路，选用合适的功能模块(如输入输出通道、信号调理电路、主机电路、人－机接口、通信接口)，并装配和调试硬件系统;软件上是先设计出系统软件功能框图，在理清控制关系的基础上，进行功能化编程和调试。为了强化“智能仪器软硬件模块化设计方法”的教学重点，可采取以下互动式教学形式:一是组织学生进行答辩，阐述设计方案、原理电路和编程流程;二是由教师和同学现场进行提问，考察学生对设计可行性的分析;三是由教师有针对性对课题进行指导，提出合理化建议;四是由学生进行修改，完善设计。让学生在设计中既有自主性，又通过启发来防止盲目性。

案例仿真教学，强化应用技能以教学难点为突破口，拓展案例仿真教学新模式，营造探索求真的学习氛围，强化学生应用技能。系统设计与调试是智能仪器设计课程的教学难点。作为初学者的学生，经常感到无从下手。为此，我们首先从虚拟实验入手，通过仿真实验来突破难点。虚拟实验是把案例教学和软件应用有机结合起来，通过逼真的仿真界面和动画效果，让学生置身于智能仪器开发现场，既可以节省设计成本和提高设计速度，还可以增强学习乐趣，将抽象的理论知识融入到案例的设计实践之中，加深对理论知识与设计方法的理解，为后续教学环节，如分组实际制作打下基础。例如对基于Proteus和KeilC51建立的数字电压表仿真实验［9］，如图3所示。数字电压表的调试过程可通过调节可变电阻器来进行仿真实验，若实验结果不满足设计要求，则可修改硬件参数或软件程序进行反复调试，直到该数字电压表满足设计要求，调试过程生动形象，简单易学。

团队实践训练，培养综合能力以案例应用为实训课题，组建学生制作团队，培养学生实践能力。团队制作实践的课题分为设计型、综合型和创新型。学生可以根据自己的兴趣、知识结构和能力发展进行选题。选择相同题目学生组成制作团队，通过共同协商，形成明确的成员分工和团队合作任务。在制作过程中，不仅要求学生要学会独立思考，掌握独立分析解决问题的方法，也要求培养创新意识以及增强团队精神。通过体验智能仪器设计制作过程，熟悉智能仪器系统的开发流程，提升综合的实践能力。例如，选取液位控制系统［10］的设计作为实践课题。该系统主要由水槽、电压比较器、隔离保护和驱动电路、直流继电器控制电路、水泵、电磁阀组成。高低水位的电压通过与基准电压比较输出逻辑信号，控制交流接触器的工作，实现水泵的通断，以实现水槽水位的自动控制。通过液位控制系统实践训练达到以下目标:第一，使学生了解接触器、电磁阀、水泵等器件等相关电器的基本原理，熟悉基于中规模集成电路的组合逻辑和时序逻辑设计方法，加深对理论知识和设计方法的认识;第二，通过学生亲手焊接、制作和调试电路，培养实践能力和动手技能;第三，通过撰写设计报告，使学生学会对实验结果进行分析和总结，培养学生分析和解决实际问题的能力。

案例启发教学，加强运用能力以案例总结为出发点，开展启发式教学，提高学生运用能力。案例教学法的重要环节，就是在完成设计、仿真和实际制作的过程之后，及时总结设计的过程和方法，把设计制作过程上升到理论高度，进一步加以思考、探索和提高。如果对案例缺乏思考、归纳和总结，很容易使学生的思维局限单个案例之中，不利于应用能力和创新思维的培养。因此，教师既要从单个案例入手，引导学生学会分析归纳和总结的方法，不断加强学生灵活运用能力，也要注重在案例基础上的拓展，启发学生深度思考，培养学生的创新思维。这样才能在智能仪器设计环环紧扣、层层递进，有效推进学生知识水平的提高和能力结构的完善。

机器人教案篇（11）

培养学生的独立思考能力、动手能力与创新能力是我国教育重要的研究课题;培养学生的科研素质和科研能力，是现代教学非常重要的内容。综合性很强的机电一体化系统是将机电专业的多门专业课程进行综合，并应用到实际的机电产品设计中。国内外开设了机械电子工程专业的高校都非常重视机电一体化系统的教学，采用多种教学模式，例如电子科技大学、武汉理工大学和合肥工业大学等高校采用了以项目任务驱动的教学模式，南京理工大学、南昌大学等高校采用了以实习实训驱动的教学模式。对近年的国内外文献检索，我们发现本门课程采用案例库教学模式的较少，而该教学模式能有效激发学生的求知欲，有利于培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。

一、案例库的应用研究

1.研究对象

机电一体化系统案例库主要用在本课程机械系统设计、传感器系统、伺服系统、计算机控制系统、可编程控制器等方面，主要适用于机械电子工程本科、机械设计制造及其自动化本科、机电一体化专科以及液压与气动技术专科的学生。本次机电一体化系统案例库教学研究主要在重庆科技学院机械与动力工程学院机械电子工程2010级、机械电子工程2011级和机械电子工程2012级学生中进行。由于开设机电一体化系统课程之前，已经有多学时的专门课程讲授其主要内容，如传感器章节前已开设传感器与测试技术，伺服技术章节前已开设机电传动系统，工控机章节前已开设微机原理与接口技术，可编程控制器章节前已开设电气控制及PLC等，因此学生普遍对该课程的求知欲不强。

为了提高课堂教学质量，机电一体化系统课程采用案例教学是一个较好的方法，教师的教与学生的学都是围绕案例完成，可以更好地培养学生的自学能力和独立分析问题、解决问题能力，符合该校应用型人才的培养目标。

2.案例库建设思路

机电一体化系统课程案例库的建设以人才培养方案和课程教学大纲为依据，认真确定案例库，本门课的教学以三个主要的案例为主，其余十几个案例为辅，其中三个主要案例可以串接本门课程的每一个章节。以汽车点火系统设计案例为例，既有机械部分的设计，又有传感器设计、伺服系统设计以及计算机控制系统设计，最后还有机电一体化产品开发。当课程运行到相应章节时，都要求学生对这一案例进行分析和设计。

在案例教学法中，学生是课堂的主体，教师的作用是组织课堂，引导讨论。案例要难易适中，太容易难以提起学生的学习兴趣，太难则超出学生的知识水平和理解力，学生无从入手分析，会打击学习积极性。让学生在案例分析中主动参与，在阅读、分析案例、课堂讨论等环节中发挥主动性，教师在案例教学中则是引导学生进行分析。

3.案例库的实施

机电一体化系统案例库主要用在本课程机械系统设计、传感器系统、伺服系统、计算机控制系统、可编程控制器等方面，主要适用于机械电子工程本科、机械设计制造及其自动化本科、机电一体化专科以及液压与气动技术专科的学生。 建设的案例库包括：案例1微机电系统，案例2汽车点火系统，案例3数控机床，案例4石油机械―钻机，案例5石油装备-储油罐，案例6冶金机械-轧机，案例7冶金装备-煤气回收系统，案例8冶金机械―高炉喷煤系统，案例9光纤氢敏传感器，案例10汽车传动系统，案例11步进电机，案例12基于单片机的电阻炉温度控制系统等，共二十个案例库。

二、结果与讨论

机电一体化系统案例库在重庆科技学院机械学院教学活动中的应用得到了学生的认可。在案例教学法中，学生是课堂的主体，教师的作用是组织课堂、引导讨论。案例教学加强了师生交流，活跃了课堂气氛。整个教学重点是讨论过程，让学生充分发挥特长，锻炼思维能力，通过讨论提高他们分析问题、解决问题的能力及独立思考的能力，同时提高他们的语言表达能力，锻炼他们的胆量。案例库教学方法使学生对知识的接受由被动转为主动，从各个方面提升了学生的能力。

机电一体化系统这门课程的内容已经在其它学科中有所体现，所以学生对该门课程兴趣不是太大。传统的教学方法已经不利于培养学生的动手能力，难以提升学生分析问题和解决问题的能力。案例库教学法的引入，符合“以学生为本”的现代教育理念，利于学生综合能力的培养，可明显改善机电一体化系统的教学效果。重庆科技学院案例库教学实践结果表明，机电一体化教学中，案例库教学法比传统教学法更有优势，该法能提高学生的学习兴趣，提高学生的操作能力，有利于培养学生分析和解决实际问题的能力。