青少年無人駕駛智能車制作競賽活動方案

1、青少年無人駕駛智能車制作競賽活動方案-青少年科學(xué)教育方案一、 方案背景：無人駕駛智能車也可稱之為輪式移動機器人，其主要依靠車內(nèi)的以機器人系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛。無人駕駛汽車集自動控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智能、視覺計算等眾多技術(shù)于一體，是計算機科學(xué)、模式識別和智能控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。無人駕駛智能車是通過攝像頭、激光雷達、超聲傳感器等感知路況、識別交通標(biāo)志并讓電腦控制節(jié)流閥、剎車、駕駛、轉(zhuǎn)向等，完全是按照人的駕駛習(xí)慣按規(guī)矩自動駕駛。無人駕駛車輛主要有三大系統(tǒng)支撐：環(huán)境感知系統(tǒng)，定位導(dǎo)航系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。環(huán)境感知系統(tǒng)先用車上安裝的感應(yīng)器去感覺周圍環(huán)境，緊接著，感知系統(tǒng)將信息傳回“大腦”，用

2、定位導(dǎo)航系統(tǒng)作出相應(yīng)判斷，是否要拐彎、剎車、加速、移動方向盤，隨即對控制系統(tǒng)發(fā)出指令，車輛則自行完成上述“動作”。目前，無人駕駛智能車被廣泛應(yīng)用于科研、救災(zāi)、軍事等領(lǐng)域。我國的無人駕駛汽車仍處于初步研究階段，整體研究工作和水平不高，與美國歐洲相比偏低，其重要原因是缺少大批的科技創(chuàng)新型高級人才。如何在中小學(xué)開展相關(guān)科技創(chuàng)新競賽活動，提高學(xué)生興趣，發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)未來科技人才至關(guān)重要。青少年無人駕駛智能車主要由控制器、馬達、指南針、超聲波測距、紅外線檢測、灰度測距等電子模塊及機械零部件組成。無人駕駛智能車能按照事先編寫好的程序在特定的場地行駛，具有避障、標(biāo)志識別、區(qū)域識別、定位等功能。控制器、馬達、傳感

3、器等電子部件均為模塊化結(jié)構(gòu)，易于中小學(xué)生制作，并具有較大的自主設(shè)計、創(chuàng)新空間；無人駕駛智能車可適用于機器人教學(xué)、競賽、科普等活動。無人駕駛智能車競賽活動旨在激發(fā)青少年從事科學(xué)研究與探索的興趣和潛能，倡導(dǎo)青少年理論聯(lián)系實際、求真務(wù)實的學(xué)風(fēng)和團隊協(xié)作的精神，為青少年創(chuàng)新性實驗計劃項目優(yōu)秀成果展示提供一個良好的平臺。是以迅猛發(fā)展的機器人技術(shù)為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多個學(xué)科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。引導(dǎo)和激勵學(xué)生實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新、多出成果、提高素質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在學(xué)術(shù)科技上有作為、有潛力的優(yōu)秀人才。二、方案目標(biāo)：1、通過本活動的開展，探索青少年從事科

4、學(xué)研究與探索教育教學(xué)模式、具體途徑、方式方法和有效措施。2、如何利用青少年無人駕駛智能車競賽的學(xué)習(xí)，給學(xué)生的創(chuàng)新教育搭建一個平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科技素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的科技特長，培養(yǎng)合格加特長的富有創(chuàng)造性的人才。3、通過本活動的開展，探索青少年機器人教育與學(xué)?？萍继厣l(fā)展的關(guān)系，尋求學(xué)?？萍继厣l(fā)展的有效途徑，推進學(xué)校的特色發(fā)展。4、探索如何更加正確地理解和實施創(chuàng)新教育，探索培養(yǎng)創(chuàng)新素質(zhì)的新理論、新方法和新途徑，對創(chuàng)造力的理論進行深化、完善和發(fā)展，為創(chuàng)新教育決策提供依據(jù)。三、方案所涉及的對象、人數(shù)本方案所涉及的對象主要為我校教師與學(xué)生及邀請外校青少年機器人愛好者，并邀請科

5、協(xié)、教育的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、專家進行指導(dǎo)，共計1000人左右。四、方案的主體部分（1）活動內(nèi)容：1、進一步推進青少年機器人教育。無人駕駛智能車也可稱之為輪式移動機器人，本課題將針對青少年機器人教育活動的形式、模式、內(nèi)容、教材（包括校本教材）、基地、組織等進行研究，完善我校機器人活動場所建設(shè)，讓機器人活動更健康、有效的發(fā)揮素質(zhì)教育功能，總結(jié)青少年機器人教育的機制。2、舉辦首屆5Z（1111）無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽。“5Z（1111）無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽”要求在規(guī)定的機器人模型車（中鳴）平臺上，通過模型車的搭建、編寫相應(yīng)軟件，制作一部能夠自主識別道路的模型汽車，按照規(guī)定路線行進，以完成時間最短者為優(yōu)勝。本次

6、競賽還采用筆試、智能車方案設(shè)計、面試與答辯相結(jié)合的方式進行。1）筆試。筆試采用閉卷形式，內(nèi)容側(cè)重考察機器人基本知識、基本概念、基本原理和基本程序設(shè)計技能。2）智能車方案設(shè)計。要求參賽學(xué)生以設(shè)計報告形式，提出智能車設(shè)計方案，要求從設(shè)計思路、機械結(jié)構(gòu)、傳感器設(shè)計、控制程序等幾個方面進行闡述，對其中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)加以詳細的分析說明。3）面試與答辯。要求參賽學(xué)生詳細闡述自己的車模設(shè)計方案，并針對該設(shè)計方案、專業(yè)基礎(chǔ)知識、實踐動手能力、相關(guān)實踐經(jīng)驗等方面的問題進行答辯。3、研究機器人教育如何切實有效發(fā)揮創(chuàng)新的教育功能。計劃就課堂教學(xué)與課外活動兩個相互獨立又密切相關(guān)的教育形式，研究如何將現(xiàn)行教育的訓(xùn)導(dǎo)模式向

7、自主動手做、做青少年模式轉(zhuǎn)化，整合課堂內(nèi)外的教育資源，將校本資源與“新課程”相得益彰的結(jié)合，適應(yīng)創(chuàng)新教育要求的課程模式與機制。4、進行創(chuàng)新教育個案的研究，為素質(zhì)教育的深入開展提供素材。包括青少年機器人課堂教學(xué)、機器人課外活動兩個方面，編制一套富含校本特色的機器人教育材料。（2）難點、重點、創(chuàng)新點1、重點內(nèi)容：如何以無人駕駛智能車競賽活動為載體，以青少年機器人教育課堂教學(xué)為突破口，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。2、難點內(nèi)容：探索通過無人駕駛智能車競賽活動培養(yǎng)創(chuàng)新素質(zhì)的理論、方法和途徑，對青少年機器人教育、科技創(chuàng)造教育的理論進行深化、完善和發(fā)展，為創(chuàng)新教育決策提供依據(jù)。 3、創(chuàng)新點：探索

8、“科教合作”對實施青少年機器人教育課程資源開發(fā)和利用的途徑與措施的研究。（3）項目活動階段安排給合我校實際情況，無人駕駛智能車競賽的活動時間安排為每周三下午第三節(jié)課外活動課，機器人教學(xué)過程將分為三個階段。(一)準備階段：2011年2月學(xué)校成立了“青少年無人駕駛智能車競賽活動”領(lǐng)導(dǎo)小組，確定課題組成員、研究教師；制定研究方案和實施計劃，確定研究對象，培訓(xùn)教師；同時，研究教師結(jié)合自己的工作實際制定實施計劃，并參照實施方案步驟具體操作。（二）實施階段：2011年3月至2011年12月，全面實施課題研究。（1）嚴格按照項目計劃安排表開展工作；（2）每周各寫一次總結(jié)，召開一次研究交流會，研究教師撰寫出研

9、究報告；（3）完善實施方案，探索出科學(xué)評價體系，推出科研成果。 （三）總結(jié)驗收階段：2012年1月至2012年2月，課題研究、制作完成，全面總結(jié)科研經(jīng)驗，推出高水平的科研論文，形成科研報告，匯編展示精品科研成果，形成科技創(chuàng)新辦校。 （四）預(yù)期成果：按步驟完成每一階段的總結(jié)報告，撰寫出科研論文、編輯出版學(xué)生科技創(chuàng)新活動形式讀本；推出校本課程，展示科技創(chuàng)新成果及科技活動資料（圖片、聲像、文獻），編輯學(xué)生科技創(chuàng)新文集。為積極營造科技創(chuàng)新教育這一特色校園環(huán)境，為了順利推進“青少年無人駕駛智能車競賽”，我們將科學(xué)設(shè)計、合理布局、精心布置，使無人駕駛智能車競賽在學(xué)校科技教育的輿論導(dǎo)向、氛圍烘托和寓教于景方

10、面發(fā)揮作用，積極創(chuàng)設(shè)機器人活動體驗、機器人展覽活動。學(xué)校建立機器人科技活動室；校園網(wǎng)站開辟青少年科技創(chuàng)新欄目，科技畫廊、科普園地也是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的新天地，為滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)機器人興趣，開闊眼界，促使學(xué)生的全面和諧發(fā)展。我們因地制宜引進校外機器人教育資源，與“啟蒙機器人工作室”實行科教緊密合作。這樣優(yōu)化了學(xué)?？萍冀逃Y源、整合社區(qū)科技教育資源、激活校園機器人教育資源三方面加強實踐完善。（4）項目活動進度安排：計劃進度時 間內(nèi) 容準備階段2012年2月1、成立活動小組和確定項目計劃；2、項目制訂和項目申報；實施階段2012年3月收集信息、確定研究項目方案2011年4月1、確定無人駕駛智能車方案；2、

11、確定項目實施方案；2012年5-6月1、智能機器人制作活動；2、智能機器人制作校本教材編寫；3、撰寫無人駕駛智能車研究報告；2012年9-11月1、無人駕駛智能車制作活動；2、撰寫無人駕駛智能車研究報告；3、撰寫無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽規(guī)則；2012年12月1、舉辦首屆5Z（1111）無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽；2、項目公開展覽、展示；總結(jié)驗收2013年1-3月1、收集整理活動、競賽、成果資料；2、編輯科技創(chuàng)新競賽研究項目文集；3、項目驗收；（5）利用的各類科技教育資源（場所、資料、器材等）深化青少年機器人教育管理體糸實行“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，條塊結(jié)合，形成合力”的原則。由校長掛帥，分管領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)牽頭，各處室互相支

12、持、協(xié)調(diào)，成立機器人教育領(lǐng)導(dǎo)小組，構(gòu)建機器人教育管理體糸，制定校園機器人教育建設(shè)規(guī)劃，保障機器人教育項目、崗位、陣地、教師和物資的落實，保證機器人教育活動的扎實開展。充實青少年機器人教育骨干隊伍加強教師的科技知識和技能培訓(xùn)，聘請學(xué)有特長、熱愛科技的老師，擔(dān)任學(xué)校的科技教育輔導(dǎo)員，以點帶面，提高教師科技教育的整體素質(zhì)；并聘請校外科技界的專家擔(dān)任學(xué)?？萍碱檰柡洼o導(dǎo)員。增加青少年機器人教學(xué)硬件配置要執(zhí)行無人駕駛智能車競賽活動方案，機器人教學(xué)配置方案是一個很重要的問題。如果沒有足夠的這方面的基礎(chǔ)，任何教學(xué)設(shè)計方案都是紙上談兵，無米之炊。首先機器人的軟、硬件建設(shè)是取得教學(xué)成績的前提和保障。現(xiàn)有1間標(biāo)準教

13、室作為機器人小組活動室，內(nèi)有“中鳴”機器人三套，電腦一臺；還有2間“科教合作”的啟蒙機器人工作室，里面有8套教育機器人，8臺電腦，這些配置為開展機器人教學(xué)提供了較好的實驗條件。當(dāng)然還要配置的機器人設(shè)備和機器人競賽場地及電腦等配備還不足，出外參加無人駕駛智能車競賽，筆記本電腦也是必需的。其次是合理安排機器人活動時間和經(jīng)費。機器人活動的開展，機器人興趣小組的競賽訓(xùn)練，參加無人駕駛智能車競賽是需要時間的保障及經(jīng)費來支持。（5）可能出現(xiàn)的問題及解決預(yù)案主觀上的初中生的機器人專業(yè)知識不足和整個社會普遍對科技創(chuàng)新觀念落后和客觀上學(xué)校機器人教育條件限制是本活動開展過程中主要會出現(xiàn)的問題。解決的策略是不斷加強

14、自身的專業(yè)學(xué)習(xí)，提高駕馭青少年科技創(chuàng)新活動的能力，并多學(xué)生家長聯(lián)系，多與學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)溝通，提供好的意見建議，把開展無人駕駛智能車競賽的活動，提高科技創(chuàng)新能力作為學(xué)校教育工作的一個重點，予以大力支持。（6）預(yù)期效果與呈現(xiàn)方式1、學(xué)生優(yōu)秀設(shè)計成果、活動實驗報告，無人駕駛智能車設(shè)計方案專輯；2、學(xué)生無人駕駛智能車作品展示及參加各類科技競賽成績，形成科技小論文、小發(fā)明、小創(chuàng)造成果、參賽心得體會集；3、充實完善青少年機器人教育綜合實踐活動校本課程和學(xué)科滲透科技教育實施理論。 （7）效果評價標(biāo)準與方式（1）過程性評價：教師評價與生生評價相結(jié)合。每次活動結(jié)束前，教師評價學(xué)生們的表現(xiàn)，鼓勵為主，指出問題，表揚最突出者。每個小組學(xué)生自行選出一個最優(yōu)者并說明理由。（2）對無人駕駛智能車設(shè)計競賽成績的評價：由師生共同組成的評價小組來打分。無人駕駛智能車是通過競賽的方式來評價，評價標(biāo)準除了有“用時短者為勝”，還從“參賽者之間的團結(jié)配合程度、重在參與的態(tài)度、外形設(shè)計的創(chuàng)意和機械傳動方式的創(chuàng)意”等方面來評價。（8）對青少年“益智、養(yǎng)德”等方面的作用 本活動方