基于工程对象教学法的 工程训练方法探索与案例分析

1. 基于工程对象教学法的 工程训练方法探索与案例分析 孙建新 电话： 15901931545 E-mail: sun.jx@depush.com 深圳市德普施科技有限公司 www.depush.com

2. 目录 • 对新型工程训练教学目标及实施的理解 • 创新的教学平台 • 创新的教材 • 创新的课程 • 创新的训练模式 • 创新的工程能力与综合素质培养体系 • 创新型工程训练体系的实施策略 • 基于机器人对象的创新应用案例分析 • 公司简介 深圳市德普施科技有限公司

3. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 2003年，在四川大学举行的全国工程训练工作会议上，教育部公布了《工程训练教学中心的建设规范和验收标准》 • 新型教学目标： • 学习工艺知识 • 增强工程实践能力 • 提高综合素质 • 培养创新精神和创新能力 • 原来的教学目标： • 学习工艺知识 • 增强动手能力 • 转变思想作风 深圳市德普施科技有限公司

4. 工 程 综合素质 创 新 对新型工程训练教学目标及实施的理解 • 我们的理解： • 新型教学目标突出了： 深圳市德普施科技有限公司

5. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的思考与解决方案： • “工程”的核心内涵体现在何处？ ＝》系统观 • 综合素质的核心内涵是什么？ ＝》系统的工程认识论与方法论 • 如何在工程训练中提供“工程平台”？ ＝》引入典型工程对象 • 如何提升实践能力、综合素质和创新精神及创新能力？ ＝》既要从实践环节入手，也要从理论教学环节入手 深圳市德普施科技有限公司

6. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的思考与解决方案： • 工程训练体系创新教育中存在的主要问题是什么？ ＝》仅面向少数精英，与“大众化”的大学教育理念相背 • 如何基于工程平台引入创新的教学理念与方法？ ＝》提出工程对象教学法及丰富的解决方案 • 如何定位工程训练创新教育在工程教育改革中的地位？ ＝》作为专业建设改革的试验田，推动全面和深入的改革 深圳市德普施科技有限公司

7. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的思考与解决方案： • 简单地说，就是，在工程训练中心建设中全面引入： 基于工作过程的创新型工程教学方法－ 工程对象教学法 深圳市德普施科技有限公司

8. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的思考与解决方案： • 什么是工程对象教学法？ • 是一种创新型的工程教学方法，就是，在工程教学（理论教学和实践教学）中引入各种典型的工程对象，以典型工程对象为创新的教学平台，开发创新的教材、创新的课程，探索创新的教学模式、教学方法和专业建设体系。 • 是在深入领会教育部关于工程教学改革的文件精神基础上的成果 • 是充分吸收国外先进工程教育理念和方法的成果 • 也是与高校在深度合作基础上的成果 深圳市德普施科技有限公司

9. 实 践 能 力 创新能力 工程素质 系统的工程 认识论与方法论 设备研制 合作伙伴 教材编写 合作伙伴 专业建设改革合作伙伴 教学法推广 实践基地 理论教学 实践教学 科技创新 综合设计 系列 配套教材 典型 工程对象 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的思考与解决方案： 应用方案 分阶段、多层次 建设目标 工程对象教学法的体系架构 工程对象教学法是核心 工程对象教学法 合作伙伴和实践基地是保障 对象和教材是两大基础 深圳市德普施科技有限公司

10. 对新型工程训练教学目标及实施的理解 我们的实施策略： • 以系统的工程观培养为核心， • 以教学平台和教材为突破口， • 以创新型课程开设为切入点， • 以创新训练模式普及为重点， • 以工程训练体系改革为目标， • 以专业建设体系改革为宗旨。 深圳市德普施科技有限公司

11. 目录 • 对新型工程训练教学目标及实施的理解 • 创新的教学平台 • 创新的教材 • 创新的课程 • 创新的训练模式 • 创新的工程能力与综合素质培养体系 • 创新型工程训练体系的实施策略 • 基于机器人对象的创新应用案例分析 • 公司简介 深圳市德普施科技有限公司

12. 轴承座 12孔转轴飞轮 旋转转轴 16齿测速齿轮 12V直流电机及调速器 底座，用来安装各种支座和传感器 传感器安装支架 创新的教学平台 • 《传感器与检测》专用对象 深圳市德普施科技有限公司

13. 创新的教学平台 数字光栅尺 模拟量直线位移传感器 模拟量光电式传感器 模拟量电感式传感器 模拟量超声波式传感器 电感式接近开关 • 《传感器与检测》专用对象 深圳市德普施科技有限公司

14. 创新的教学平台 • 《传感器与检测》专用对象 深圳市德普施科技有限公司

15. 创新的教学平台 • 《控制工程基础》专用对象 深圳市德普施科技有限公司

16. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 宝贝车机器人系列 宝贝车－轮式 宝贝车－六脚 宝贝车－履带 深圳市德普施科技有限公司

17. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 相扑机器人 直立步行机器人 深圳市德普施科技有限公司

18. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 铁甲虫机器人系列 深圳市德普施科技有限公司

19. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 六自由度机械手 人形机器人 深圳市德普施科技有限公司

20. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 直立步行机器人 六脚柱状铁甲虫 履带宝贝车机器人 深圳市德普施科技有限公司

21. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 人形机器人 相扑机器人 深圳市德普施科技有限公司

22. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 SSIR红外传感器组 Sensirion温湿度传感器 宝贝机器人 数字编码器套件 热电偶套件 PWM计数器 波形发生器模块 Memic加速度计 深圳市德普施科技有限公司

23. 创新的教学平台 机器人对象 QTI 线跟踪套件(红外传感器组) • 部分综合通用型工程对象简介 发声模块 指南针 温度探测器 线跟踪模块 HM55B 指南针模块 深圳市德普施科技有限公司

24. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合通用型工程对象简介 柔性力传感器 Boe-Bot CMUcam 摄像头 嵌入式蓝牙通信模块 HexCrawler TiltPan S3 (传感器安装套件) TCS230 颜色传感器教学套件 各种显示模块 深圳市德普施科技有限公司

25. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合专业型工程对象简介 两轮自主移动机器人 深圳市德普施科技有限公司

26. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合专业型工程对象简介 两轮自主移动机器人 深圳市德普施科技有限公司

27. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合专业型工程对象简介 两轮自平衡移动机器人研究平台 四轮万向自主移动智能机器人比赛和研究平台 深圳市德普施科技有限公司

28. 创新的教学平台 机器人对象 • 部分综合专业型工程对象简介 重载智能移动机器人平台 工业机器人 深圳市德普施科技有限公司

29. 创新的教学平台 可拆装的数控雕铣床 技术参数： 行程：X 150mm；Y 200mm；Z 50mm； 底座尺寸（长×宽）（mm×mm）：～450×450； 工作台面（mm×mm）：150×150；（125×250） XY负载重量：150N；Z 100N 重复定位精度：±0.008mm • 部分综合专业型工程对象简介 深圳市德普施科技有限公司

30. 创新的教学平台 模块化生产系统 • 综合专业型工程对象 深圳市德普施科技有限公司

31. 创新的教学平台 以MPS为平台的实训室 深圳市德普施科技有限公司

32. 目录 • 对新型工程训练教学目标及实施的理解 • 创新的教学平台 • 创新的教材 • 创新的课程 • 创新的训练模式 • 创新的工程能力与综合素质培养体系 • 创新型工程训练体系的实施策略 • 基于机器人对象的创新应用案例分析 • 公司简介 深圳市德普施科技有限公司

33. 创新的教材 • 教材开发的基本流程 • 梳理相关知识点 • 按照由浅入深的学习顺序，结合对象设计系列工作任务，分配该任务涉及的知识点 • 拟定初步的教学大纲和教材目录，反复研讨 • 设计该任务软硬件操作流程、编写相关操作步骤和软件等 • 教材开发的模式 • 一般由公司与学校合作开发，互动进行 深圳市德普施科技有限公司

34. 创新的教材 深圳市德普施科技有限公司

35. 创新的教材 《C51单片机应用与C语言程序设计》 深圳市德普施科技有限公司

36. 创新的教材 《C51单片机应用与C语言程序设计》课程目录对比 德普施教改方案目录 某精品课程特色教材目录 • C51单片机编程环境与机器人智能 • 单片机输出接口与伺服电机控制 • C语言函数与机器人巡航控制 • 单片机输入接口与机器人触觉导航 • C51输入输出接口与红外线导航 • 机器人的距离检测 • 机器人中UART的应用 • LCD应用编程及机器人的集成技术 • 多传感器智能机器人 • 附录A C语言概要归纳 • 附录B 微控制器原理归纳 • 单片机概述 • MCS51单片机内部结构 • MCS51单片机指令系统 • 汇编语言程序设计 • MCS51单片机内部资源 • 产品开发流程及相关知识 • 单片机应用系统设计举例 • 单片机高级程序设计 • PIC单片机简介 深圳市德普施科技有限公司

37. 创新的教材 《C51单片机应用 与C语言程序设计》 部分目录 深圳市德普施科技有限公司

38. 创新的教材 《C51单片机应用 与C语言程序设计》 部分目录 深圳市德普施科技有限公司

39. 第二讲 输出接口与机器人伺服电机控制 创新的教材 任务：单灯闪烁 使用P1端口的第一脚（P1_0）来控制 发光二极管（LED）闪烁 知识点：输出端口使用、函数及编程 时序及软件实现、电路搭建 简单器件的识别、面包板使用 while(1) { P1_0=1; // P1_0输出高电平 delay_nms(500); //延时500ms P1_0=0; // P1_0输出低电平 delay_nms(500); //延时500ms } ●while 循环函数 ●delay_nms 延时函数 深圳市德普施科技有限公司

40. 创新的教材 《机电一体化与应用技术》 深圳市德普施科技有限公司

41. 《机电一体化 与应用》 创新的教材 • 工程对象：可拆装的数控工作台 深圳市德普施科技有限公司

42. 《机电一体化 与应用》 创新的教材 • 第一章 数控工作台与机械电子系统 • 概述系统构成的四大模块 • 动手实践一：安装运动控制器 • 动手实践二：安装应用软件OpenNC • 动手实践三：连接运动控制器和电控箱 • 动手实践四：连接电控箱和机械平台 • 动手实践五：使用运动控制器调试环境配置和测试系统 • 动手实践六：数控工作台的简单位置控制 • 动手实践七：关闭电控箱电源和应用程序 深圳市德普施科技有限公司

43. 《机电一体化 与应用》 创新的教材 • 三维交流伺服运动平台与电控箱的连线图 深圳市德普施科技有限公司

44. 《机电一体化 与应用》 创新的教材 • 第二章 机械电子系统的传感器选型与应用 • 概述常用传感器 • 动手实践一：限位开关的安装和使用 • 动手实践二：光电编码器当量的计算 • 动手实践三：光栅尺的安装和使用 深圳市德普施科技有限公司

45. 《机电一体化 与应用》 创新的教材 • 第三章 机械电子系统的驱动与执行装置 • 旋转电机概述 • 任务一：步进电机的使用和细分 • 细分和电流的设定 • 电机与驱动的接线 • 步进电机调速及最高启动频率测定 • 正反转、脉冲当量测定 • 任务二：交流伺服电机和驱动的使用和调整 • 任务三：主轴交流电机的变频调速控制 深圳市德普施科技有限公司

46. 创新的教材 德普施科技 正在开发的教材 深圳市德普施科技有限公司

47. 创新的教材 • 基于德普施宝贝车机器人开发系列教材 1、《基础机器人制作与编程》，主编：秦志强等，已出版 2、《C51单片机应用与C语言程序设计》(高职版)，秦志强等，已出版 3、《C51单片机原理、应用与C语言程序设计》（本科版），编著：彭刚（华中科技大学）等，拟于08年6月出版 4、《AVR单片机应用与C应用程序设计》，彭建盛等，拟于08年5月出版 5、《C51单片机应用与汇编语言程序设计》（高职版），编著：王海东等，拟于08年10月出版 6、《ARM原理与应用》（高职版），编著：彭刚等，拟于08年10月出版 7、《ARM原理与应用》（本科版），编著：彭刚等，拟于08年12月出版 8、《机器人概论与智能机器人小车制作实训》，策划中，拟08年10月出版 深圳市德普施科技有限公司

48. 创新的教材 • 基于德普施经济型和工业级工业机器人开发实训教材 9、《工业机器人构造与编程》，面向高职机电一体化和自动化专业，秦志强等编著，拟于08年6月出版 • 基于步行机器人开发中级机器人实训教材 10、《步行机器人制作与编程》，PIC/BASIC版，秦志强等编著，拟于08年5月出版 11、 《步行机器人制作与编程》，C51/C语言版，秦志强等编著，拟于08年6月出版 12、《步行机器人制作与编程》，AVR/C语言版，秦志强等编著，拟于08年7月出版 • 基于两轮自主移动机器人开发实训教材 13、《自主移动机器人构造与编程》，面向高职机电一体化、自动化和计算机等专业学生，徐志明等编著，拟于08年7月出版 深圳市德普施科技有限公司

49. 创新的教材 • 基于两维数控工作台开发实训教材 14、《机电一体化技术与应用》，面向高职机电一体化、设备维护等专业，王文斌（深职院）等编著，拟于08年6月出版 • 基于德普施缩微测控对象开发专业实训教材 15、《传感器与检测技术》，高职版，吴旗（常州轻工职业技术学院）等编著，拟于08年12月出版 16、《机电工程对象的测试与控制》，高职版，吴波（华中科技大学）、俞亚珍（常州轻工职业技术学院）编著，拟08年12月出版 • 基于MPS开发的专业实训教材 深圳市德普施科技有限公司

50. 目录 • 对新型工程训练教学目标及实施的理解 • 创新的教学平台 • 创新的教材 • 创新的课程 • 创新的训练模式 • 创新的工程能力与综合素质培养体系 • 创新型工程训练体系的实施策略 • 基于机器人对象的创新应用案例分析 • 公司简介 深圳市德普施科技有限公司