《Arduino趣味机器人设计与制作》教学大纲
课程英文名 | Arduino robot design and production | 课程代码 | 17E0010 |
学分 | 1 | 总学时 | 16 | 理论学时 | 10 | 实验/实践学时 | 6 |
课程类别 | 通识教育课 | 课程性质 | 通识任选 | 先修课程 | C语言、电路基础 |
面向对象 | 工科类各年级学生 | 开课学院 | 工程训练中心 |
执笔人 | 竺春祥 | 审定人 | 张松慧 | 制定时间 | 2020 年11 月 |
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一、课程地位
《Arduino趣味机器人设计与制作》是面向全校工科专业学生开设的基础性公共实践选修课程，其目的是通过学习Arduino，使学生对电子设计和制作产生兴趣，了解并初步掌握Arduino单片机及其开发环境的基本编程技能与使用方法，通过循序渐进的理论学习和实验，逐步使学生学会独立自主的开发Arduino趣味机器人产品及其他相关的电子产品。使学生在实践中建立单片机学习的信心，为后续学习更高阶的单片机课程奠定初步基础。
二、课程目标
1. 熟练掌握Arduino基本组成和原理；
2. 能运用Arduino开发板进行机器人的软件开发、调试、控制算法设计等。
3. 通过机器人本体的安装和调试，让学生了解电子产品生产过程，能够理论联系实际，运用电路知识分析排除在调试过程中产生的故障，培养学生工程实践能力及创新能力。
4. 思政目标：培养学生合作观念和理论结合实际的能力，提高学生的科学素质与科学精神。让学生了解当前机器人发展的国情社情，具有推动民族复兴和科技进步的责任感。在讲授知识的同时，阐述知识背后的逻辑、精神、价值、思想、艺术和哲学，以“润物无声”的形式将正确的价值追求和理想信念有效传达给学生。
三、课程目标达成的途径与方法
序号 | 途径与方法 |
课程目标1 | 以课堂教学为主，结合自学、课堂讨论、课外作业、小组大作业等 |
课程目标2 | 以课堂教学为主，结合学生上机实践 |
课程目标3 | 以项目化实训为主，运用所学课堂知识指导实践 |
课程目标4 | 以学生组队答辩项目化实训的结果的形式验收实训项目 |
四、课程主要内容与基本要求
第一章：Arduino及大学生电子设计竞赛简介
??????? 知识点1：Arduino概述 ???????????????了解
??????? 知识点2：大学生电子设计竞赛简介 ?????了解
思政知识点3：课外科技创新教育
第二章：Arduino硬件基础
??????? 知识点1：认识不同型号的Arduino?????? 了解
??????? 知识点2：Arduino外围硬件电路 ?????????理解
??????? 知识点3：从Arduino UNO开始 ??????????理解
??????? 思政知识点4：我国单片机发展历程，激发学生爱国主义情怀
第三章：Arduino编程方法
??????? 知识点1：Arduino IDE安装和使用 ??????掌握
??????? 知识点2：Arduino编程语言及程序结构 ??掌握
?????? ?知识点3：Arduino IO的简单使用和上机实验方法 ???掌握
?????? 思政知识点：嵌入“大国工匠“精神教育
第四章：Arduino基础实验原理和实现方法
??????? 知识点1： 与计算机交流——串口的使用 ???????熟练掌握
??????? 知识点2： IO高级应用 ??????????????????????熟练掌握
??????? 知识点3：使用和编写类库 ????????????????????熟练掌握
?????? 思政知识点：嵌入个人、集体与国家三位一体的价值观
第五章: Arduino趣味机器人项目实训
综合实验1：Arduino避障机器人 ??????????????掌握
综合实验2：Arduino巡线机器人 ??????????????掌握
综合实验3：Arduino灭火机器人 ??????????????掌握
思政知识点：嵌入“理论指导实践“思想教育，培养学生工程师意识
五、课程学时安排
章节号 | 教学内容 | 学时数 | 学生任务（作业、自学、讨论等任务要求） | 对应课程目标 |
第1章 | Arduino及大学生电子设计竞赛简介，重点介绍大学生课外科技竞赛 | 1 | 课后自学，了解大学生课外科技创新的种类和参赛条件。 | 课程目标1 |
第2章 | Arduino硬件基础、介绍我国单片机发展的历程及现状 | 2 | 课后自学Arduino UNO硬件知识，自学国际芯片发展历史，总结国内外单片机行业差距。 | 课程目标2 |
第3章 | Arduino编程方法，并嵌入“大国工匠”精神教育 | 3 | 课后自学Arduino UNO开发板相关软件例程，并总结工匠精神的内涵和对当代大学生的借鉴意义。 | 课程目标2 |
第4章 | Arduino基础实验原理和实现方法，并嵌入个人、集体与国家三位一体的价值观讲解 | 4 | 课后完成相关实验，并总结个人、集体与国家三位一体的价值观内涵和意义。 | 课程目标2和课程目标4 |
第5章 | Arduino趣味机器人项目实训，嵌入“理论指导实践”思想教育，培养学生工程师意识 | 6 | 课后完成机器人制作和调试,答辩。 | 课程目标3和课程目标4 |
六、实践环节及基本要求
序号 | 实验项目名称 | 学时 | 基本要求 | 学生任务 | 实验性质 | 实验类别 |
1 | Arduino避障机器人 | 2 | 完成项目制作 | 分工合作，组队完成作品及调试 | 综合性 | 必做 |
2 | Arduino巡线机器人 | 2 | 完成项目制作 | 分工合作，组队完成作品及调试 | 综合性 | 必做 |
3 | Arduino灭火机器人 | 2 | 完成项目制作 | 分工合作，组队完成作品及调试 | 综合性 | 必做 |
注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。
七、考核方式及成绩评定
考核内容 | 考核方式 | 评定标准（依据） | 占总成绩比例 |
过程考核 | 到课率、课堂讨论发言、实验项目成绩 | 到课率（20%） 讨论（10%） 实验项目（40%） | 70% |
期末考核 | 论文和小组答辩 | 期末答辩（30%） | 30% |
考核类别 | 考查 |
成绩登记方式 | 五级制 |
八、推荐教材与主要参考书
（一）推荐教材：Arduino程序设计基础，陈吕洲，北京航空航天大学出版社，2015年3月，第二版
（二）主要参考书：
1.爱上Arduino，Massimo Banzi著，于欣龙、郭浩赟译， 人民邮电出版社，2016年3月，第三版
