中學機器人實驗建設

1、鍵入文字 烏魯木齊市實驗學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、 指導思想3三、 目標規(guī)劃3四、 初期重點工作5(一)組織機構(gòu)建設5(二)組織教師培訓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、意義中小學機器人教育與實踐活動，是落實新課標要求，開展素質(zhì)教育的一項嶄新的內(nèi)容。教育部從二三年起，把中小學機器人比賽納入全國中小學電腦制作活動，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實踐活動作為中小學信息技術(shù)的必修課。在我國的上海、廣東等發(fā)達地區(qū)，已開展了中小學機器人教育教學的試點工作，并取得了一定的實踐經(jīng)驗。鑒于此,我校也應當開展中小學機器人教育教學工作。為此，我們?nèi)杂泻芏啻罅康墓ぷ饕?。二、指導思想豐富中小學學生生活；激發(fā)創(chuàng)新精神；培養(yǎng)實踐能力，大力推進學生素質(zhì)教育。三、目標規(guī)劃1、總體建設目標通過開展機器人搭建、編程、創(chuàng)意等實踐活動，開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)和提高學生的動手實踐能力；探索中小學機器人課程建設的規(guī)律和方法；加快我校中小學校機器人實驗室建設；提高我校中小學機器人硬件開發(fā)水平和軟件研發(fā)能力。提高學校信息化教育水平，普及機器人基礎知

3、識，培養(yǎng)學生的信息素養(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。利用一至三年時間，建設健全的我校機器人實驗室。2、具體實施目標（1）籌措資金，利用3-4個月的時間，分步驟有計劃地建設符合學校發(fā)展實際的多功能機器人技術(shù)實驗室（建設方案詳見附件1）。（2）在建設機器人實驗室的基礎之上，培養(yǎng)和培訓機器人教學的師資力量，利用各種資源建立起我校機器人教學的師資隊伍。如參觀周邊學校具有機器人教學實踐經(jīng)驗的學校吸取他們的有效經(jīng)驗（外派學習）。與機器人實驗室建設同步實施。（3）利用1個月左右時間，建全實驗室的軟硬件配置，使之達到開設機器人課程的標準，并準備開課。（

4、4）在各項準備工作完成后，有計劃有選擇的逐步開設我校機器人課程（具體實施方案詳見附件2）。時間初步定為2013-2014年第一學期。（5）教學的同時，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導小組，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)任務納入相應工作規(guī)劃和計劃，充分履行相關(guān)工作職責，發(fā)揮各自優(yōu)勢，密切配合，形成合力，切實推進建設工作。人員安排與分工：組長：實驗室設備采購負責人：實驗室建設負責人：師資建設負

5、責人：物資管理負責人：競賽聯(lián)系負責人：各責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)組織教師培訓組織開展機器人師資培訓，使教師能夠熟練使用相關(guān)軟件實施機器人教學并指導學生，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；請專家到學校培訓教師，同進指導學生；學校定期組織培訓機器人技術(shù)應用交流。(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，學校機器人實驗室；指導教師，具有高水平的輔導教師。積極參加各級機器

6、人活動大賽等,引導學生參與活動，在實踐中歷練學生與教師。 (四)校本機器人教材開發(fā)結(jié)合學校實際，開發(fā)校本教材。在制定學校課程規(guī)劃基礎上，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)秀機器人教學資源，給學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、學生發(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，需要學校做好組織與保障工作，要抓好建設的速度，走好前“四步”：制訂方案計劃，落實硬件配置，培訓教師，機器

7、人教學建設課程化。1、學校領導要充分把握機器人建設的理念、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、從領導到教師，努力形成濃濃的機器人建設氛圍，形成新的教育觀、學生觀、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，責任明確，組織高效的原則，組建完善的組織機構(gòu)，目標明確，責任到人。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，都納入學校制度管理體制。3、學校加大資金投入，保障硬件配置、教師培訓、學生隊組活動等各項工作的順利開展；對于在教學工作中成績突出的教師實施重獎。附件1：機

8、器人實驗室建設方案一、環(huán)境設計（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)設備5、小型閱覽室提供機器人相關(guān)圖書供學生閱覽（具體設計將在方案定制后按實際尺寸和要求設計）環(huán)境設計一：一間教室分為教學和科技活動及競賽場地環(huán)境設計二

9、：兩間教室設計，一做教學研究，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短期技術(shù)教育培訓，擴大影響。三、階段目標-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。這個階段的標志性價值：開發(fā)出試用于教學的校本教材，開設機器人公開課，邀請市教育系統(tǒng)和其他學校老師觀摩，并在地區(qū)進行推廣。主要負責（培訓教師、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習中成績突出的學生，分小組準備教育部、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)則培訓等。階段標志性價值：全面投入各類比賽項目，為學校爭取榮譽主要負責（競賽指導、組

11、織和其他學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。主要負責（項目設定、項目指導、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，需要準備一下硬件設施（實驗室設計圖紙中出機器人設備都已顯示出來）：1、 性能較好的計算機10-12臺2、 機器人設備正在聯(lián)系相關(guān)公司制作方案3、 其他設

12、備儲物柜、電腦桌、講桌、練習場地、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的課程，而我校缺乏相關(guān)的教學經(jīng)驗和管理經(jīng)驗，因此在課程的開設和教學上，應當經(jīng)過學習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)學生創(chuàng)新激情，努力提高自身機器人知識水平。執(zhí)行嚴進寬出的學生教學與管理方式，努力發(fā)現(xiàn)喜歡和有一定基礎的學生進入機器人實踐教學。三、各階段的具體任務 1、學習與模仿 在實驗室建成投入使用初期，在課程安排上

13、和學生選擇上應當遵循循序漸進的原則，逐步展開。 課程開設上，應當以教學為主，并進行一定程度的實踐，了解我校學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水平，為下一步課程的開展打下堅實的基礎。 在學生授課上，以小班授課為主，一般不超過12人，并進行淘汰制的教學，最終原則出禁得起實踐和比賽考驗的學生。 2、探索與實踐 在階段一的基礎上，吸取教學經(jīng)驗和管理經(jīng)驗，逐步提高教學管理水平，加強師資力量，豐富機器人課程設置和內(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年的時間探索學校機器人實踐課程的教學，形成富有實驗特色的教學方式和符合教學實際的教學方法。使課程教學達到多類型、

14、多實踐、有特色和能出去的教學效果。四、考核評價措施1、教師觀察：科技（機器人）教師應注意觀察學生的學習表現(xiàn)，據(jù)此安排教學內(nèi)容，調(diào)整教學進度，改善教學方法，必要時開展個別教學指導。 2、與學生談話：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，了解學生對這些問題的看法或想法。杰出表現(xiàn)記錄：教師和學生對科技(機器人)學習活動過程中有特殊意義或價值的信息（如學生的超常表現(xiàn)、獨特見解、科學創(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生對機器人的基礎知識和基本技能的掌握程度在科學課程的評價中有兩種用法：一是在學習開始前對學生的已有知識經(jīng)驗進行摸底

15、；二是在學習告一段落時對學生的學習結(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，從學生完成該作業(yè)的質(zhì)量判斷其有關(guān)水平與能力。5、評議法：涉及學生情感態(tài)度與價值觀等方面的指標，除上述方法外，還需采用評議法，即先由學生按指標要求自評，然后組成小組讓學生互評，最后教師可根據(jù)學生自評與互評的結(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（設計程序演示電腦滅火比賽）第四章I Robot20AS-MIII基礎課我和伙伴一起成長：（項目導入教學，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（認識聲音傳感器）3、走圖形（認識機器人的腿-行走機構(gòu)）4、邊唱邊跳（掌握多進程的編程）5、動態(tài)字符（認識機器人的嘴-顯示器）6、斗牛（認識機器人的眼睛-紅外傳感器）7、接力賽跑（認識機器人的觸覺-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）、昆蟲機器人設計（伺服電機應用）、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（設計導盲機器人）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、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：（情景教學模式，設計綜合場景、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