美高梅集团4688.am“智能教育机器人”微专业
1.基本信息
微专业名称：智能教育机器人
公司：美高梅集团4688.am
面向专业：全校师范类专业、非师范类理工科专业
学制：学制为3学年，在主修专业的有效年限内完成。
所属学位：微专业结业证书
2.建设背景
对于师范专业：现中小学教育非常重视机器人教育和科技创新教育，形成了学校重视，家长支持，员工喜欢的良好景象。但机器人教育、科技创新类团队的匮乏，是中小学机器人教育发展急需解决的问题。
基础教育往往希望教师一专多能，胜任专业课的同时，还要兼任科创指导、学科竞赛等工作，智能教育机器人作为人工智能在教育行业应用的载体，能显著提高师范生或其他理工科员工的科学素养、创新能力等。不同院系的师范生修读机器人方向核心课程，能为将来开设“中小幼”青少年科技创新类课程打下基础。
对于理工科专业：当前新一轮科技革命和产业变革加速演进，新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等与机器人技术深度融合。机器人领域下游应用场景日渐清晰，在国民社会生活中的渗透率已经非常高，并形成了成熟的细分市场。从社会人才需求看，需要大量既懂得机器人，又熟识自身行业特点的复合型人才。
3.培养目标
本微专业通过项目实践教学等方式，培养员工掌握机器人概况、机器人感知、机器人控制、机器人人机交互、机器人编程等方面的专业知识及技能。师范类员工熟悉中小学机器人常用教育平台和主要机器人竞赛，具有指导中小员工参加机器人类相关竞赛和科创活动、建设和管理机器人相关实验室、开发机器人教学课程资源等方面的能力，能够在中小学、教育机构和教育装备等领域从事机器人相关的课程教学、课程开发、实验室建设和设备研发等工作。为理工类主修专业员工提供“人工智能+机器人”科创平台、提升工程素养、创新思维实践能力，机器人系统开发和创新实践能力，培养懂得机器人，又熟识自身行业特点的复合型人才。
4.专业特色与优势
●员工就业竞争力显著提升：音乐老师开发弹钢琴机器人？语文老师开发机器人诗人？体育老师开发运动康复机器人？数学、物理老师通过智能机器人讲解其数学物理内涵等。智能教育机器人微专业让人文、数学、物理、地理、生物等专业的师范生掌握智能教育机器人技术，达到一专多能的目的，有望为中小学输送卓越一专多能的教师，解决人工智能实践类教育团队严重不足的难题。 此外，“机器换人”爆发性增长、智能机器人已渗透到各行业，需要大量既懂得机器人，又熟识自身行业特点的复合型人才。本微专业还推动员工主修专业知识技能与人工智能、机器人技术的交叉融合，培养具备人工智能和机器人背景的复合型人才，提升就业竞争力。
●机器人创新实践条件优越：智能教育机器人微专业在各部分内容都安排了针对性的实践内容，包括参观、体验、实训练习、创新开发等。部分课程的实践内容基于教师科研项目，通过项目练习快速掌握智能机器人的相关知识。目前，建有智能教育机器人实验室，人工智能教育产业学院与人工智能实验室、STEM 实验室、智能小车实验室，拥有机械臂机器人、机器人创客空间套装、探索者编程教育机器人套件、工业机器人多功能实训平台、UR协作机器人、四轮开源智能小车、开源模块化机械臂套件、四轮移动机器人、六足仿生机器人等机器人相关设备，能为同学们提供开放的智能教育人创新设计平台。
图 现有机器人设备图例
●团队队伍特色鲜明：智能机器人与人工智能技术课题组，是上海市知名的机器人教研和产业化团队，目前有教授1名、副教授4名、讲师4名，近年一直围绕智能机器人开展新工科建设和老员工实践创新能力培养。团队依托“智能手功能康复训练人机交互技术”、“智能教育机器人开发”、“轮式智能巡检机器人”、“库区智能巡检机器人研制”、“康复机器人关键技术研究与样机研制”、“上肢康复机器人肌电人机接口技术开发”等一系列产学研合作项目，通过项目式教学培养了一批机器人创新创业人才，得到多家单位认可。在机器人项目式教学和员工创新实践上积累了丰富经验，获美高梅集团4688.am教学成果奖一等奖1项、二等奖2项、教育部产学研协同育人项目1项、上海市重点课程建设项目2项、美高梅集团4688.am专业建设和教学改革项目6项。
●培养员工创新实践成果显著：教研组开发的人工智能教育机器人还走进中小学，开发出适合于中小学人工智能体验的智能服务机器人，在浦东新区东波小学、华东理工附属中学等科技节活动中投入使用。智能机器人团队开发的中小学编程教育机器人及配套课件，在杨浦区二师附小、浦东新区东波小学等多所小学和教育机构推广使用。目前，在机器人教育领域已有一定影响力，为智能机器人与教育的复合型人才奠定了基础。在机器人技术开发和成果转化方面，成绩显著，各类机器人装置为企业创造新增产值两亿多元。此外，近年来，智能教育机器人教研团队在机器人、智能制造领域指导本研员工竞赛，获得中国智能制造挑战赛、全国老员工电子设计大赛、中国研究生电子设计竞赛、中国机器人RoboMaster大赛等市级以上奖励70余项；获得国家级老员工创新创业训练计划项目资助9项等。
5.教学计划
智能教育机器人微专业学习分为3个阶段，共自学1门理论课程+学习6个微课程+1个课程设计。
● 第一阶段：智能机器人基础（合计3学分）
基础知识自学：自学自动控制理论基础，掌握反馈控制原理和系统组成，以及拉氏变换和Z变换基础知识。自学教育学等方面的相关知识。
机器人概论：机器人概念概述、机器人博览、机器人机械结构、机器人控制技术、特种机器人应用、仿生机器人、机器人大赛、前沿机器人技术等。
● 第二阶段：智能教育机器人开发与实现（合计12学分）
智能机器人本体结构与设计基础：含本体结构、机械设计基础、工程制图基础、原理图设计与布线等。
智能机器人感知与控制技术：含控制理论基础、机器人感知、定位、路径规划、运动控制等。
机器人编程技术：含Scratch、Python等机器人编程语言。
智能机器人人机交互技术：含语音交互、视觉交互、肌电交互、脑机接口、机器人遥操作等人机交互技术。
●第三阶段：智能教育机器人实战（合计5学分）
中小学教育机器人平台与机器人竞赛：主要机器人相关竞赛、竞赛项目介绍等。
智能教育机器人设计与实践：完成“机器人+教育”课程设计。
教学计划表如下：
6.主要课程及简介
课程中文名称：机器人概论
主要内容：机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编程的系统，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。机器人概论主要介绍机器人的基本概念、主要技术及其应用，通过本课程的学习，让同学们了解机器人的发展历史、构成、特征及种类应用等，掌握机器人的机械结构以及控制技术，了解特种机器人（空间机器人、水下机器人、军用机器人等）、工业机器人（搬运机器人、焊接机器人、装配机器人等）、仿生机器人等的应用，展望机器人的未来科技，激发同学们研究机器人兴趣。
课程中文名称：智能机器人本体结构与设计基础
主要内容：智能机器人本体结构与设计基础课程为机器人微专业基础类课程，含本体结构组成与设计、机械设计基础、工程制图基础、原理图设计与布线等。机器人学是一门高度交叉的前沿学科，不同类型的机器人其机械、 电气和控制结构也各不相同。通过本课程的学习，可令员工充分学习并理解机器人系统的一般组成（机械部分、传感部分、控制部分）及其系统（驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、控制系统、环境交互系统等）的基本原理和设计方法与流程，能够初步掌握常用机构和通用零件的基本理论和基础知识，能够初步使用投影法绘制和阅读工程图样的能力，培养空间想象能力和空间分析能力，初步具有工程分析、应用、设计的能力，为后续机器人相关课程学习打好理论与实践基础。
课程中文名称：智能机器人感知与控制技术
主要内容：机器人感知与控制技术作为机器人的“大脑”，正朝着智能化的方向发展，通过智能感知、人机交互等技术传送信息，采用先进智能控制算法，使得机器人执行部分完成自主操作，从而达到预定目标，其重要性不言而喻。机器人教育类人才需对智能机器人控制系统有系统性的认识,才能对智能教育机器人有很深刻的理解,服务于机器人教育。为适应机器人教育人才培养的需要，本课程采用线上线下混合式教学模式，线上采用慕课，雨课堂等模式，在阐述控制系统基础知识的基础上，介绍机器人的的数学模型与系统辨识、自动控制理论基础原理、机器人智能感知等；线下着重从应用领域角度出发，指导机器人控制系统设计,并穿插精心安排的实例和一些案例演示，理论联系实际。
课程中文名称：机器人编程技术
主要内容：软件是教育机器人的“灵魂”。只有通过编程，才能设计出应用软件，从而实现对机器人的控制。本课程的主要教学内容是指导员工在基于Arduino的教育机器人平台上，通过编写程序，实现各种有趣的应用。=Arduino的入门难度较低，因此，本课程对先修课程基本没有要求。在熟悉Arduino硬件的基础上，本课程将通过若干由浅入深的项目，重点讲授类似Scratch的图形化编程技术和基于C语言的程序设计技术。在课程的最后，也会简要介绍Python语言在教育机器人编程中的应用。
课程中文名称：智能机器人人机交互技术
主要内容：本课程是一门面向师范员工与高年级非师范理工科员工的机器人微专业课，主要介绍智能人机交互技术的原理、设计与实现。由于智能机器人的研究目的是使机器人能够如同拥有人脑般智能化地为人类服务，其中必然存在人对机器人的指挥控制、检测维护以及机器人对人的行为反馈，因此智能人机交互是机器人领域必备的重要技术之一。伴随着近年来新方法与新技术的不断涌现，人机交互的方式已从传统的鼠标、键盘等输入转变为触摸、语音、视觉、姿势、眼动、表情、脑机等多感官与多模态的交互方式，为人们呈现出有效、便捷、直观、友好的智能交互体验。本课程着眼于机器人领域内兴起的智能人机交互技术、应用与发展趋势，分别从智能人机交互的基本概念、历史演变、交互设备、交互技术、案例实践五个角度深入探讨了该技术的基本原理与若干实现细节，并穿插了相关内容的前沿科研成果介绍与演示，使员工掌握与熟悉智能人机交互的基本知识与工作原理，培养员工的独立思考与创新能力，为将来从事智能机器人的集成设计与实现打下坚实基础。最终，使员工能够在中小学、教育机构和教育装备等领域从事机器人相关的课程教学、课程开发、实验室建设和设备研发等工作，以满足结业的要求。
课程中文名称：中小学教育机器人平台与机器人竞赛
主要内容：常用中小学机器人教育平台及使用方法、机器人相关竞赛、竞赛项目、面中小学竞赛的机器人课程开发和实践等。
课程中文名称：智能教育机器人设计与实践
主要内容：“机器人+教育”课程设计，结合自身专业背景，在导师指导下设计智能机器人，如智能教育装备、弹钢琴机器人、机器人诗人、运动康复机器人等。
