spContent=课程为学生讲授系统化创新思维的理论、方法和工具,培养学生的创新思维和创业意识,为学生提供创新设计的理论基础;同时,通过机器人创客实践案例分析,以机器人创意设计和制作过程为实践教学对象和内容,从而丰富课堂教学内容,增强教学深度,实现理论联系实际的强化式教学服务模式。
课程为学生讲授系统化创新思维的理论、方法和工具,培养学生的创新思维和创业意识,为学生提供创新设计的理论基础;同时,通过机器人创客实践案例分析,以机器人创意设计和制作过程为实践教学对象和内容,从而丰富课堂教学内容,增强教学深度,实现理论联系实际的强化式教学服务模式。
—— 课程团队
课程概述
人类迎来以信息物理融合系统为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织(智能化)为标志的第四次工业革命。这种工业革命的实现需要大量掌握虚实融合技能的人才,本课程无疑适应了这种需要。;在学习与创新技能被视作21世纪学生应具备的三大核心技能之一的今天,本课程契合了国际教育发展的新趋势,让学生从消费者转换成创造者。
本课程是面向普通高校各理工类学科(专业)的系统创新思维和机器人创客实践通识课程,提倡跨学科为理念,组织学生以多学科协作的方式组成实践小团队进行机器人产品创新和社会创新项目。本课程还适用于进行产品系统创意设计的设计人员及从事创新设计活动和机器人研发工作的工程技术人员。
课程分为五章,第一章主要介绍创新概论,介绍本课程的相关情况,阐述了设计的本质,分析传统的产品创新方法弊端,介绍改进其弊端的途径。第二章机器人技术发展与前景展望,讲解机器人与人工智能的相关知识,并且对于工业机器人和服务机器人的发展与前景进行分析,让学生了解相关知识,提高学习兴趣。第三章机器人实践与应用,讲解机器人实践中的建模、制作和控制三大实践内容,帮助学生更好更快的接触及学习简单机器人制作。第四章破坏性创新,讲解破坏性创新的发展历程,分析成熟企业为什么失败的原因,并且介绍破坏性创新在新兴企业中的作用,讲解企业如何应用破坏性创新方法。第五章工程创新方法,介绍TRIZ创新方法及一些关于TRIZ创新设计的案例,讲解TRIZ的技术矛盾和物理矛盾,提出技术矛盾的解决方法,讲解如何应用物场分析来解决实际问题。
授课目标
1. 通过讲授系统化创新思维的理论、方法和工具,培养学生的系统设计方法和创新思维。
2. 提升学生创新创业意识,重点培养团队合作精神,增强创新与创业能力。
课程大纲
创新概论
课时目标:介绍本课程的相关情况,阐述了设计的本质,分析传统的产品创新方法弊端,介绍改进其弊端的途径。
1.1 课程介绍
1.2 设计的本质
1.3 传统的产品创新方法
1.4 课程实践与考核
1.4.1 课程实践说明
1.4.2 课程实践-1折纸机器人
1.4.3 课程实践-2球形机器人
1.4.4 课程实践-3仿生手
1.4.5 课程实践-4六足机器人
1.4.6 课程实践-5跳跃机器人
1.4.7 课程实践-6爬壁机器人
机器人技术发展与前景展望
课时目标:讲解机器人与人工智能的相关知识,并且对于工业机器人和服务机器人的发展与前景进行分析,让学生了解相关知识,提高学习兴趣。
2.1 机器人概述
2.2 人工智能概述
2.3 工业机器人发展
2.4 服务机器人典型案例
2.5 服务机器人发展与前景
机器人实践与应用
课时目标:讲解机器人实践中的建模、制作和控制三大实践内容,帮助学生更好更快的接触及学习简单机器人制作。
3.1 三维建模软件-Solidworks实例
3.1.1 三维建模软件-Solidworks(上)
3.1.2 三维建模软件-Solidworks(下)
3.1.3 三维建模软件-Solidworks-钳式机械手(上)
3.1.4 三维建模软件-Solidworks-钳式机械手(下)
3.1.5 三维建模软件-Solidworks-码垛机械臂
3.1.6 三维建模软件-Solidworks-迷你型激光雕刻机
3.1.7 三维建模软件-Solidworks-ROV水下作业机器人(上)
3.1.8 三维建模软件-Solidworks-ROV水下作业机器人(下)
3.2 3D打印
3.2.1 了解3D打印
3.2.2 认识3D打印机
3.2.3 3D打印切片软件介绍与使用(上)
3.2.4 3D打印切片软件介绍与使用(中)
3.2.5 3D打印切片软件介绍与使用(下)
3.2.6 3D打印机的实践操作
3.3 如何应用Arduino/STM32/树莓派进行机器人开发
3.3.1 嵌入式系统与机器人技术
3.3.2 常用嵌入式平台
3.3.3 Arduino系列开发板
3.3.4 Arduino系列开发板-闪灯实验
3.3.5 Arduino系列开发板-超声波测距
3.3.6 Arduino系列开发板-光照传感器
3.3.7 Arduino系列开发板-PWM调速
3.3.8 Arduino系列开发板-蓝牙遥控小车
3.3.9 STM32系列开发板
3.3.10 STM32系列开发板-闪灯实验
3.3.11 STM32系列开发板-PWM调速
3.3.12 树莓派
3.3.13 树莓派-闪灯控制
3.3.14 树莓派-PWM调速
破坏性创新
课时目标:讲解破坏性创新的发展历程,分析成熟企业为什么失败的原因,并且介绍破坏性创新在新兴企业中的作用,讲解企业如何应用破坏性创新方法。
4.1 破坏性创新方法介绍
4.2 成熟企业为何失败,如何应对破坏性创新
4.3 新兴企业的破坏性创新成功之道
工程创新方法
课时目标:介绍TRIZ创新方法及一些关于TRIZ创新设计的案例,讲解TRIZ的技术矛盾和物理矛盾,提出技术矛盾的解决方法,讲解如何应用物场分析来解决实际问题。
5.1 TRIZ方法介绍
5.2 TRIZ技术矛盾解决方法
5.3 TRIZ物理矛盾介绍
5.4 TRIZ物场分析法
习惯养成产品的设计
课时目标:学习习惯养成的触发、行动、奖励、投入机制,掌握让学习成为习惯的方法。
6.1 习惯养成
6.2 触发&行动
6.3 奖励&投入
6.4 如何让学习成为习惯
机器人创客团队组织管理
课时目标:学习创客团队的有效沟通方法、实践管理方法和目标管理方法,掌握创客团队的沟通技巧和管理技巧。
7.1 创客团队沟通方法 (上)
7.2 创客团队沟通方法 (下)
7.3 创客团队实践管理方法
7.4 创客团队目标管理方法
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预备知识
参考资料
[1] 托马斯·洛克伍德(Thomas Lockwood);李翠荣,李永春 等 译. 设计思维:整合创新、用户体验与品牌价值[M]. 电子工业出版社,2012.
[2] 鲁百年. 创新设计思维——设计思维方法论以及实践手册. 北京:清华大学出版社,2015.
[3] 周苏. 创新思维与方法. 北京:机械工业出版社,2017.
[4] 杜绍基. 设计思维玩转创业. 北京:机械工业出版社,2016.
[5] 隋金雪,邢建平. Arduino思维大爆炸—机器人创客综合能力实训教程. 北京:清华大学出版社,2016.