中學(xué)機器人實驗建設(shè)

1、鍵入文字 烏魯木齊市實驗學(xué)校機器人實驗室籌建與發(fā)展方案2013年3月目錄一、 意義3二、 指導(dǎo)思想3三、 目標(biāo)規(guī)劃3四、 初期重點工作5(一)組織機構(gòu)建設(shè)5(二)組織教師培訓(xùn)5(三)加強隊組活動，開展相關(guān)活動6(四)校本機器人教材開發(fā)6(五)監(jiān)測評價6五、保障措施7附件1：機器人實驗室建設(shè)方案8附件2：機器人課程開課方案14附件3：機器人課程授課方案17一、意義中小學(xué)機器人教育與實踐活動，是落實新課標(biāo)要求，開展素質(zhì)教育的一項嶄新的內(nèi)容。教育部從二三年起，把中小學(xué)機器人比賽納入全國中小學(xué)電腦制作活動，同時普通高中新課程已將人工智能技術(shù)及簡易機器人制作列入選修內(nèi)容。目

2、前，發(fā)達國家已把機器人教學(xué)實踐活動作為中小學(xué)信息技術(shù)的必修課。在我國的上海、廣東等發(fā)達地區(qū)，已開展了中小學(xué)機器人教育教學(xué)的試點工作，并取得了一定的實踐經(jīng)驗。鑒于此,我校也應(yīng)當(dāng)開展中小學(xué)機器人教育教學(xué)工作。為此，我們?nèi)杂泻芏啻罅康墓ぷ饕?。二、指?dǎo)思想豐富中小學(xué)學(xué)生生活；激發(fā)創(chuàng)新精神；培養(yǎng)實踐能力，大力推進學(xué)生素質(zhì)教育。三、目標(biāo)規(guī)劃1、總體建設(shè)目標(biāo)通過開展機器人搭建、編程、創(chuàng)意等實踐活動，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手實踐能力；探索中小學(xué)機器人課程建設(shè)的規(guī)律和方法；加快我校中小學(xué)校機器人實驗室建設(shè)；提高我校中小學(xué)機器人硬件開發(fā)水平和軟件研發(fā)能力。提高學(xué)校信息化教育水平，普及機器人基礎(chǔ)知

3、識，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神及實踐能力，培養(yǎng)機器人后備人才，為實施“科教興國、人才強國”戰(zhàn)略奠定扎實基礎(chǔ)。利用一至三年時間，建設(shè)健全的我校機器人實驗室。2、具體實施目標(biāo)（1）籌措資金，利用3-4個月的時間，分步驟有計劃地建設(shè)符合學(xué)校發(fā)展實際的多功能機器人技術(shù)實驗室（建設(shè)方案詳見附件1）。（2）在建設(shè)機器人實驗室的基礎(chǔ)之上，培養(yǎng)和培訓(xùn)機器人教學(xué)的師資力量，利用各種資源建立起我校機器人教學(xué)的師資隊伍。如參觀周邊學(xué)校具有機器人教學(xué)實踐經(jīng)驗的學(xué)校吸取他們的有效經(jīng)驗（外派學(xué)習(xí)）。與機器人實驗室建設(shè)同步實施。（3）利用1個月左右時間，建全實驗室的軟硬件配置，使之達到開設(shè)機器人課程的標(biāo)準(zhǔn)，并準(zhǔn)備開課。（

4、4）在各項準(zhǔn)備工作完成后，有計劃有選擇的逐步開設(shè)我校機器人課程（具體實施方案詳見附件2）。時間初步定為2013-2014年第一學(xué)期。（5）教學(xué)的同時，關(guān)注省、市、自治區(qū)的各類有關(guān)機器人的比賽，并根據(jù)實際教學(xué)情況有選擇的參加比賽，爭取為我校取得好的成績和榮譽。四、 初期重點工作(一)組織機構(gòu)建設(shè)成立組織機構(gòu)和工作機構(gòu)。成立我校機器人實驗室實施領(lǐng)導(dǎo)小組，進行統(tǒng)一動員部署和檢查監(jiān)督。根據(jù)機器人實驗室籌建于發(fā)展方案將有關(guān)任務(wù)納入相應(yīng)工作規(guī)劃和計劃，充分履行相關(guān)工作職責(zé)，發(fā)揮各自優(yōu)勢，密切配合，形成合力，切實推進建設(shè)工作。人員安排與分工：組長：實驗室設(shè)備采購負(fù)責(zé)人：實驗室建設(shè)負(fù)責(zé)人：師資建設(shè)負(fù)

5、責(zé)人：物資管理負(fù)責(zé)人：競賽聯(lián)系負(fù)責(zé)人：各責(zé)任人要定期向組長匯報工作進展情況，并將人員工作情況納入教師考核之中。(二)組織教師培訓(xùn)組織開展機器人師資培訓(xùn)，使教師能夠熟練使用相關(guān)軟件實施機器人教學(xué)并指導(dǎo)學(xué)生，利用各種軟硬件資源，參加各種活動，交流共享。具體做法為“走出去，請進來”。即選派相關(guān)教師外出參加市級以上各種機器人培訓(xùn)；請專家到學(xué)校培訓(xùn)教師，同進指導(dǎo)學(xué)生；學(xué)校定期組織培訓(xùn)機器人技術(shù)應(yīng)用交流。(三)加強隊組活動，開展相關(guān)活動做為一門個性化校本課程，對機器人教學(xué)進行落實。具體落實：時間，基本定為每周（時間待定）自主活動時間；地點，學(xué)校機器人實驗室；指導(dǎo)教師，具有高水平的輔導(dǎo)教師。積極參加各級機器

6、人活動大賽等,引導(dǎo)學(xué)生參與活動，在實踐中歷練學(xué)生與教師。 (四)校本機器人教材開發(fā)結(jié)合學(xué)校實際，開發(fā)校本教材。在制定學(xué)校課程規(guī)劃基礎(chǔ)上，開發(fā)出適合我校的校本課程教材，為課程的實施提供可操作的保障。同時，參考國內(nèi)外優(yōu)秀機器人教學(xué)資源，給學(xué)生提供適合使用的機器人教程教材，圖書及音像資料等。并引進校外優(yōu)質(zhì)的機器人教育項目和資源。 (五)監(jiān)測評價學(xué)校將組織電教主管部門專家、家長代表對方案的實施作全面評價與監(jiān)控；對隊伍建設(shè)、學(xué)生發(fā)展進行評價及監(jiān)控；教師個體對個人發(fā)展作自我評價。五、保障措施規(guī)劃的落實，需要學(xué)校做好組織與保障工作，要抓好建設(shè)的速度，走好前“四步”：制訂方案計劃，落實硬件配置，培訓(xùn)教師，機器

7、人教學(xué)建設(shè)課程化。1、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要充分把握機器人建設(shè)的理念、內(nèi)涵。其次，在全校師生中間進行充分的動員與宣傳，使教師理解規(guī)劃實施對于學(xué)校發(fā)展的戰(zhàn)略意義，創(chuàng)造規(guī)劃實施的良好輿論氛圍。2、從領(lǐng)導(dǎo)到教師，努力形成濃濃的機器人建設(shè)氛圍，形成新的教育觀、學(xué)生觀、課程觀，從而為規(guī)劃實施提供堅實的觀念保障。本著職權(quán)清晰，責(zé)任明確，組織高效的原則，組建完善的組織機構(gòu)，目標(biāo)明確，責(zé)任到人。具體在落實個性化課程上，從課程的規(guī)劃到實施，從軟件的使用到校本教材的開發(fā)上，都納入學(xué)校制度管理體制。3、學(xué)校加大資金投入，保障硬件配置、教師培訓(xùn)、學(xué)生隊組活動等各項工作的順利開展；對于在教學(xué)工作中成績突出的教師實施重獎。附件1：機

8、器人實驗室建設(shè)方案一、環(huán)境設(shè)計（機器人創(chuàng)新實驗室參考環(huán)境）依據(jù)我校的特點，聯(lián)系了一些企業(yè)，給出了以下建議：獨具風(fēng)格的機器人工作室環(huán)境，營造一個富有高科技感、未來感的以科技本的氛圍，營造一種能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新和實踐欲望的氛圍。一個具有完善功能的機器人工作室由以下五大主要功能區(qū)構(gòu)成：1、教學(xué)區(qū)進行機器人日常展示2、活動區(qū)機器人活動的專用場地，及學(xué)生測試機器人的空間3、組裝區(qū)提供專用課桌和工具，搭建和改裝、體驗機器人帶來的快樂4、儲物區(qū)存放機器人及其相關(guān)設(shè)備5、小型閱覽室提供機器人相關(guān)圖書供學(xué)生閱覽（具體設(shè)計將在方案定制后按實際尺寸和要求設(shè)計）環(huán)境設(shè)計一：一間教室分為教學(xué)和科技活動及競賽場地環(huán)境設(shè)計二

9、：兩間教室設(shè)計，一做教學(xué)研究，二做科技活動和拓展。二、授課模式模式一：信息技術(shù)“簡易機器人制作”課程使用“簡易機器人”制作教材，配合機器人制作手冊開設(shè)必修、選修課程模式二：興趣小組活動利用活動課時，自愿報名的形式，組織機器人活動的興趣小組。模式三：技術(shù)教育拓展性課程使用信息技術(shù)或綜合實踐和校本課程時間，以班級為單位進行技術(shù)教育，全面鍛煉學(xué)生的能力。模式四：機器人基地俱樂部成立本區(qū)域的社會實踐俱樂部，實施會員管理，定期活動。模式五：夏令營、冬令營活動假期的機器人俱樂部活動，使用機器人實驗室招生開設(shè)短期技術(shù)教育培訓(xùn)，擴大影響。三、階段目標(biāo)-根據(jù)實際情況選擇實驗室運行模式。 第一階段：主要以教學(xué)為主

10、，以班級或自愿報名的形式，組成機器人實驗室機器人主要使用仿真實驗平臺、AS-MIII平臺、AS-EI工程創(chuàng)新模塊平臺來進行系統(tǒng)教學(xué)。這個階段的標(biāo)志性價值：開發(fā)出試用于教學(xué)的校本教材，開設(shè)機器人公開課，邀請市教育系統(tǒng)和其他學(xué)校老師觀摩，并在地區(qū)進行推廣。主要負(fù)責(zé)（培訓(xùn)教師、編排課程、協(xié)助開發(fā)校本教材）第二階段：啟動以比賽為主的項目小組，由老師挑選在第一階段學(xué)習(xí)中成績突出的學(xué)生，分小組準(zhǔn)備教育部、科協(xié)、人工智能協(xié)會等舉辦的國際、國內(nèi)的各類比賽。在這個階段，機器人要進行大量的擴展、外形改造、機器人活動場地制作、比賽規(guī)則培訓(xùn)等。階段標(biāo)志性價值：全面投入各類比賽項目，為學(xué)校爭取榮譽主要負(fù)責(zé)（競賽指導(dǎo)、組

11、織和其他學(xué)校的隊伍進行比賽交流）第三階段：啟動以開發(fā)研究為主的實驗室系統(tǒng)，由老師和骨干學(xué)生組成研究小組，在機器人實用功能開發(fā)、機器人通訊、機器人群體社會性研究、機器人視覺、語音開發(fā)等項目上做系統(tǒng)開發(fā)。階段標(biāo)志性價值：爭取每年有1-2個開發(fā)成果，可以參加創(chuàng)新大賽或申請專利。主要負(fù)責(zé)（項目設(shè)定、項目指導(dǎo)、保持與其他機器人實驗室的交流等）以上階段相互嵌套、互為依托、按照實際情況確定實驗室方向。二、硬件配置（機器人創(chuàng)新實驗室參考環(huán)境）參考實驗環(huán)境要求，需要準(zhǔn)備一下硬件設(shè)施（實驗室設(shè)計圖紙中出機器人設(shè)備都已顯示出來）：1、 性能較好的計算機10-12臺2、 機器人設(shè)備正在聯(lián)系相關(guān)公司制作方案3、 其他設(shè)

12、備儲物柜、電腦桌、講桌、練習(xí)場地、實驗室位置等附件2：機器人課程開課方案一、前言機器人實踐課程作為我校即將要開設(shè)的課程，而我校缺乏相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗和管理經(jīng)驗，因此在課程的開設(shè)和教學(xué)上，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過學(xué)習(xí)與模仿探索與實踐總結(jié)與特色，三個階段，來不斷積累我校的機器人課程教學(xué)與管理經(jīng)驗。同時培養(yǎng)我校機器人課程的師資隊伍。二、開課原則普及機器人教育與參加各類競賽相互促進，理論與實踐相結(jié)合，并突出實踐的作用，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新激情，努力提高自身機器人知識水平。執(zhí)行嚴(yán)進寬出的學(xué)生教學(xué)與管理方式，努力發(fā)現(xiàn)喜歡和有一定基礎(chǔ)的學(xué)生進入機器人實踐教學(xué)。三、各階段的具體任務(wù) 1、學(xué)習(xí)與模仿 在實驗室建成投入使用初期，在課程安排上

13、和學(xué)生選擇上應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進的原則，逐步展開。 課程開設(shè)上，應(yīng)當(dāng)以教學(xué)為主，并進行一定程度的實踐，了解我校學(xué)生在機器人課程上的水平，同時培養(yǎng)教師在機器人課程上的實踐教學(xué)水平，為下一步課程的開展打下堅實的基礎(chǔ)。 在學(xué)生授課上，以小班授課為主，一般不超過12人，并進行淘汰制的教學(xué)，最終原則出禁得起實踐和比賽考驗的學(xué)生。 2、探索與實踐 在階段一的基礎(chǔ)上，吸取教學(xué)經(jīng)驗和管理經(jīng)驗，逐步提高教學(xué)管理水平，加強師資力量，豐富機器人課程設(shè)置和內(nèi)容，擴大參加機器人比賽的范圍。3、總結(jié)與特色利用2-3年的時間探索學(xué)校機器人實踐課程的教學(xué)，形成富有實驗特色的教學(xué)方式和符合教學(xué)實際的教學(xué)方法。使課程教學(xué)達到多類型、

14、多實踐、有特色和能出去的教學(xué)效果。四、考核評價措施1、教師觀察：科技（機器人）教師應(yīng)注意觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，據(jù)此安排教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)進度，改善教學(xué)方法，必要時開展個別教學(xué)指導(dǎo)。 2、與學(xué)生談話：科技課教師、 教育管理者和家長以平等的身份向?qū)W生詢問一些開放性的問題，了解學(xué)生對這些問題的看法或想法。杰出表現(xiàn)記錄：教師和學(xué)生對科技(機器人)學(xué)習(xí)活動過程中有特殊意義或價值的信息（如學(xué)生的超常表現(xiàn)、獨特見解、科學(xué)創(chuàng)意等）及時記錄在案，供終結(jié)性評價時參考。3、測驗與考試：測驗與考試主要考查學(xué)生對機器人的基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握程度在科學(xué)課程的評價中有兩種用法：一是在學(xué)習(xí)開始前對學(xué)生的已有知識經(jīng)驗進行摸底

15、；二是在學(xué)習(xí)告一段落時對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進行總結(jié)。針對不同的要求，可采用口試、筆試、現(xiàn)場操作等方法，著重檢查學(xué)生分析、解決實際問題的能力。4、作業(yè)法：即教師提供一項作業(yè)任務(wù)，從學(xué)生完成該作業(yè)的質(zhì)量判斷其有關(guān)水平與能力。5、評議法：涉及學(xué)生情感態(tài)度與價值觀等方面的指標(biāo)，除上述方法外，還需采用評議法，即先由學(xué)生按指標(biāo)要求自評，然后組成小組讓學(xué)生互評，最后教師可根據(jù)學(xué)生自評與互評的結(jié)論，參照觀察記錄、考試與作業(yè)情況，作出綜合評定。6、比賽評價：讓學(xué)生有組織的參加各級各類的科技（機器人）的比賽，在比賽中讓參賽學(xué)生的知識和技能得到進一步的提高，同時又是對科技課（機器人）的考核評價。定期組織內(nèi)部比賽，并給與

16、一定的獎勵。附件3：機器人課程授課方案中學(xué)科技活動實驗室拓展、研究課程章節(jié)課時產(chǎn) 品內(nèi)容參考第一章機器人發(fā)展概況1教 材機器人的故事：（了解機器人發(fā)展的歷史）分組、檢索已知的機器人資料、網(wǎng)站，寫一篇機器人發(fā)展簡述的論文，可從不同角度寫）第二章我的機器人伙伴1AS-MIII認(rèn)識我的新朋友：（了解機器人的特點）、 機器人檢查身體，運行自檢程序、機器人互動，運行表演程序第三章機器人是怎么思考2VJC仿真版機器人的思想：（掌握機器人圖形化編程）、 虛擬機器人的結(jié)構(gòu)和功能、 機器人走圓形（掌握執(zhí)行機構(gòu)的編程）3、等比求和（掌握變量表達）4、直角三角形（流程圖的數(shù)學(xué)模型）、排序（掌握循環(huán)表達）5、隨機走（

17、掌握傳感器表達）5、計算閏年（掌握子程序表達）7、超越自我（設(shè)計程序演示電腦滅火比賽）第四章I Robot20AS-MIII基礎(chǔ)課我和伙伴一起成長：（項目導(dǎo)入教學(xué)，自己建構(gòu)機器人的知識）1、VJC1.5（機器人真正的思想）2、機器人唱歌（認(rèn)識聲音傳感器）3、走圖形（認(rèn)識機器人的腿-行走機構(gòu)）4、邊唱邊跳（掌握多進程的編程）5、動態(tài)字符（認(rèn)識機器人的嘴-顯示器）6、斗牛（認(rèn)識機器人的眼睛-紅外傳感器）7、接力賽跑（認(rèn)識機器人的觸覺-碰撞開關(guān)）8、超越自我（走固定長度的直線）（編碼器）AS-MIII拓展課1、測量物體高度（超聲測距卡）、恒溫箱（溫度傳感器）、找地雷（金屬傳感器）、四輪驅(qū)動（大功率擴

18、展）、指南車（數(shù)字指南針）、桌上戰(zhàn)車（多通道地面檢測）、機械手臂（伺服電機）、超越自我（機器人擂臺賽）AS-MIII研究課、機器人過河（群體機器人通信）、昆蟲機器人設(shè)計（伺服電機應(yīng)用）、野外探險（視覺）、看家的機器人（紅外夜視視覺）、“語音”汽車（可錄放聲卡、紅外測距）、清掃機器人（數(shù)字指南針、清掃裝置）、超越自我（設(shè)計導(dǎo)盲機器人）AS-ROBI創(chuàng)新課新產(chǎn)品可選1、機器蛇2、打高爾伏球的機器人3、畫圖機器人4、下棋機器人5、四足機器人6、挑戰(zhàn)自我（設(shè)計人形機器人）第五章機器人創(chuàng)新10AS-EIB我會做機器人了：（掌握機器人創(chuàng)新方法）1、橋（機構(gòu)組合）2、減速齒輪箱（齒輪組合）3、床（機械動力、蝸桿等）4、電動鉆（動力）5、信號燈（發(fā)送摩爾斯電碼SOS）6、安全門禁（溫控）7、恒星定位儀（光控）8、直升機（動力控制）9、電梯（磁控感應(yīng)、綜合）10、挑戰(zhàn)自我（機器人手臂搭建）第六章機器人世界10AS-MIIIAS-EIBAS-EISAS-ROBI機器人的世界：（情景教學(xué)模式，設(shè)計綜合場景、體驗真實的機器人世界）例：機器人在工廠（自主選材、自主搭建、自主創(chuàng)新）車床磨