机器人创新教育课程基地建设实施方案

1、机器人创新教育课程基地建设实施方案(2013)江苏省句容高级中学课程基地是以全面提高学生综合素质和实践能力为目标，以转变课程内容的实施方式为重点，以创设新型学习环境为主线，促进学生在活动、实践、体验、探究中，提高学习效能、发掘潜能特长的综合性教学平台。一、指导思想建设课程基地旨在改变教学方式、促进有效学习、优化教学过程，全面提高学生综合素质，是转变人才培养方式的必要途径和有效措施。学校实施建设课程基地旨在不断改进教学方式、引导学生高效学习，促进教师专业成长，推动学校特色发展，以多样化学习，激发学生学习兴趣，挖掘学生实践潜能和创造潜能，办人民满意的教育。二、目标任务1.成为课程整合的基地以通用技

2、术与信息技术学科课程为基础，结合物理、数学学科相关内容，构建为不同兴趣爱好和发展趋向的学生提供支持的多层次、多样化的机器人实验室系统与网络平台，依托实验室系统与网络平台，强化动手实践和创新环节，以“体验知识、应用知识”的方式创新性地学习。同时，开发多种活动课程，为研究性学习提供支撑，成为开发研究性学习新内容、新形式的重要动力与源泉。此外，还要在实践的基础上不断总结，开发出具有学校特色的系列校本课程。2.成为教与学模式革新的基地机器人体现的知识的综合性使它不仅会成为程序设计学习的载体, 也会成为课程整合的载体，为开创新的教与学的方法、方式提供了新天地，成为多种学习形式的载体。在传统课程的基础上融

3、入动手实践与创新环节是每个学校都在尝试的工作，依托机器人实验室与网络平台的教学，给基础教育带来新的内容、新的思考和新的活力。上图是其中的一种比较常见学习模式，基于项目的机器人学习模式，本课程基地的建设可以带来教与学模式的更多、更大的革新。3.成为机器人竞赛的基地竞赛不是课程基地建设的主要目的，但却是学生创新发展、技术交流、对外合作、展示风采的重要途径，机器人比赛对机器人创新教育起着不可替代的推动作用。依托基地，拓宽对外交流的口径，积极参加省、国家级甚至是国际上的机器人各项比赛。在准备比赛和参赛的过程中学生可以获得各种创新体验，如与他人协作的体验；取得成功的体验；经历挫折的体验，这些体验和经历，

4、会使学生学到很多在课堂上学不到的知识。在学生参赛的过程中渗透的教育是无形的，而教育在学生素质培养所取的成果是有形的。4.成为能力培养、创新性人才培养的基地依托机器人创新教育基地，为学生信息素养的提高，创新能力、实践能力的提升提供一个独特的平台，让学生在体验科学与技术时感到愉快，培养学生的主动学习的习惯、多学科综合运用能力、动手制作能力、创新性思维、团队合作精神及强烈的竞争意识。机器人创新教育基地，在培养学生的同时，对教师也不断提出要求，不断锤炼辅导教师的理论水平和实践能力，最终打造出一支精通多学科知识的、善于开发学生创造潜能、培养学生创新精神和实践能力的高素质的指导教师队伍。5.成为机器人创新

5、教育课程示范基地与交流中心将基地建设成为机器人创新教育课程示范基地与交流中心，为本区域甚至省内外其它学校机器人活动的开展提供经验。依托网络平台，将创新机器人课程基地建设成为课程资源中心，同时，通过多种交流渠道，展示基地建设成果，扩大基地的辐射半径。积极创造条件，争取承办各类比赛，此外为有需要的学校提供活动场馆，师资培训，技术支持。三、工作举措（一）实验室建设1技术课标实验室教学目的：完成课程标准设定的实验，认识创新机器人在现代技术发展中的地位和作用，掌握机器人搭建、编程的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成全部搭建实验，发展学生科学探究的兴趣和爱好。教学内容：整合信息技术选修模块一算

6、法与程序设计与通用选修三简易机器人制作，完成课程教材上规定的学生基础实验，学生选做拓展与研究部分，。2. 机电技术实验室教学目的：以机器人为依托，学以致用，从机器人硬件入手探究其机械与电子方面的各种相关因素。让学生体验物理学科知识的实际应用，学会知识的迁移，激发学生的创新意识。教学内容：除了物理学科中与电子、传感器相关的基础实验外，还选做以下实验，金属箔式应变片温度影响、直流全桥的应用电子秤、扩散硅压阻式压力传感实验器的压力测量、扩散硅压阻式压力传感器差压测量、电容式传感器的位移特性、电容传感器动态特性、直流激励时霍尔式传感器的位移特性、霍尔式传感器振动测量、霍尔测速、磁电式转速传感器的测速、

7、压电式传感器振动、光电转速传感器的转速测量、cu50温度传感器的温度特性、pt100温度传感器温度特性、湿度传感器的实验、温度仪表pid控制等实验。3. 虚拟机器人实验室教学目标：通过构建一个基于网络化的教学实验环境，突破实物机器人的限制，让学生从原来枯燥的程序教学中解脱出来，确立游戏趣味主题，建立理想的物理模型，更直观地观察物理现象，使程序设计更具知识性、趣味性。通过玩、学习、玩、学习这样一个渐进式的过程来完成对知识点的学习。教学内容：认识虚拟机器人软件的组成，学习机器人场地与机器人模型的结构。学习对机器人场地和机器人模型的导入与新建、编辑、调试、运行的方法。学习超声波传感器、光电传感器、红

8、外传感器的运用，学习机器人程序的编写。综合应用所学知识完成趣味主题。学生根据自己的项目，自主研修以上内容中的部分或者全部。4. 竞赛探究实验室教学方法：组建各类科技团队，一个团队可以根据队员的爱好与特长分工合作，选择专攻目标，充分体现个性发展，提倡团结协作，团体作战。教学目标：通过竞技团队的合作，努力在竞技中胜出。在活动过程中培养学生的团体协作能力，培养学生不屈不挠的精神。通过竞技培养与选拨创新人才。教学内容：根据各团队选择的竞赛项目选修学习内容。5. 研究性学习实验室利用开源机器人实现多个项目的研究，帮助学生确立主题，鼓励学生根据的研究对象，依托网络平台与教师的协助，自主创新，完成各种创意机

9、器人的设计与研发。（二） 编写系列校本教材分期编写省句中机器人创新教育课程系列教材，构建丰富的软件资源。为每类实验室编写至少1本校本教材，如简易机器人课程实验教材、机器人编程基础教材、机器人电子与传感器技术、虚拟机器人实验教材、灭火机器人程序优化方案分析、基础语言与算法教程、初赛知识集锦、复赛冲刺等。(三) 建设网络平台构建一个完整的网络化信息平台，这一平台包括实验室管理、机器人实验室、程序设计园地、机电实验室、研究性学习五个部分。（四）创建适合本校创新人才培养的管理体系与评价体系1. 建立科学的学生选拔机制2. 在专家引领下不断探索适合创新人才培养的管理方式3. 逐步建立科学合理的评价体系在

10、教学实践中慢慢构建不只是以竞赛获奖为目的，而是注重培养学生的创新精神和实践能力，培养学生实践能力及克服困难的精神和意志的评价体系。四、保障措施1.组织保障领导小组组长王泰山（校长，党总支书记）副组长郭朝东（副校长）、经庆录（校长助理）实验室建设组组长高俊 曹永鸿 成员曹永鸿、梁宏、汤云强、刘凯网络平台建设组组长巫雪琴成员巫雪琴、梁宏、刘凯课程开发建设组组长高俊 曹永鸿成员梁宏、曹永鸿、巫雪琴、薄志国、陈林、解永平、汤云强、刘凯特聘顾问李艺南京师范大学 教授钟柏昌南京师范大学 教授冯锐扬州师范大学，副院长 李生元省教研室教研员、信息技术学科特级教师2财力保障市教育局及基础教育处、市教研室等在政策

11、层面、资金安排、建设规划等方面给予指导和支持。预计投入2000万，用于建设机器人综合大楼。学校也将机器人创新教育基地的建设项目纳入今年学校重点建设项目之一3. 社会资源支撑作为重要生源基地，得到南京师范大学、扬州师范大学等高校全力帮助，为我校提供师资培训和重点实验室开放五、2013年工作设想(一)课程建设1.在高一年级继续探索与完善基于arduino的开源机器人教学开源机器人（open source robot）是一种应用于科学研究和教学的资源开放型机器人。其主要特点体现在机器人硬件或软件的开放性。由于硬件和软件资源的对外开放，极大地方便了机器人技术开发人员的技术交流及二次开发。开源机器人的另

12、一极大优势是成本低廉、因为开源，所以软件类的成本都为0，只是硬件的成本。所以一套简单的配置几百元就能实现，为学校普及教学降低了资金门槛。选择arduino，是因为它非常好用的控制系统，提供了非常直接和丰富的硬件接口，更重要的是一套非常浅显易懂而且内容丰富的软件库。许多现成的硬件设备都有直接的代码样例，只需要复制和黏贴就可以使用。经过一学期的开课尝试，已经证明该课程对学生理解物理知识、尝试计算机编程、了解常用机械加工等方面有着明显的优势。教学方式灵活多样，学生在“做中学、玩中学”的过程中对自然科学产生浓厚兴趣，甚至立志投身科学事业。2013年我们将继续在高一实践开源机器人的教学尝试，依托通用技术

13、选修简易机器人课程，利用通用技术课时每周2节，以arduino开源机器人为实验对象进行教学。同时，在原有基础上，进一步完善校本课程的教材、实验指导手册。2.在高二开设虚拟机器人课程我校在今年3月购置了杭州萝卜圈网络技术有限公司的虚拟机器人软件irobotq 3d机器人在线仿真平台，它以互联网为载体，全面整合各种智能终端和人机交互系统，旨在培养青少年的信息技术、智能控制技术、传感器技术等核心素养。该系统的物理引擎能够模拟真实的刚体运动。运动物体具有密度、质量、速度、加速度等各种现实的物理动力学属性，在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中，不同的动力学属性能得到不同的运动效果，仿真效果更接近真实世界。

14、突破了单纯机器人仿真的概念，构造一个科技创新平台成为可能。虚拟机器人系统适合教学年级从小学四年级到高中，因此，我们也积极推荐市区小学引进该课程，并进行技术指导。发挥基地的良好辐射作用。（二）人才培养1.教师队伍的培养(1)通过外出培训参加学习，开阔视野。(2)结合课题研究，提升课程基地建设的高度、挖掘课程基地影响的深度、拓展课程基地辐射的广度。2.学生拔尖群体的培养各级各类竞赛，营造基地建设氛围，激发师生兴趣（1）定期举办校级比赛利用每年一度的校“科技文化艺术节”的契机，开展校内机器人竞赛，以展示学生、老师的作品为主，展示中进行评比设置相应奖项，更好地激发师生对科技的兴趣，远离低级趣味的诱惑，

15、营造以追求科学技术为时尚的校园氛围。（2）积极承办市级比赛同镇江相关部门联系，承办12月份的镇江市中小学机器人创新大赛。（3）积极参加各级各类比赛。随着智能机器人作为一种科技教育的平台在全国的逐渐普及，它对青少年综合素质的培养提到了举足轻重的作用。竞赛是机器人教育的一个重要组成部分，是机器人教育成果的一种展示形式，实现手段和教育的延续。智能机器人竞赛参赛过程对学生素质教育有着广泛深远影响，对培养学生的合作精神，挫折教育，向对手学习等方面尤为明显。2013年我们根据自身条件及目前竞赛发展趋势，积极做好以下几方面的竞赛项目的组织和训练工作。1、2013vex工程挑战赛2、根据新的灭火规则，完善、修

16、改灭火机器人3、引进虚拟机器人竞赛4、积极争取举办镇江市中小学生机器人竞赛5、开办暑期夏令营活动，影响更多的孩子加入到机器人的学习行列（三）硬件建设多方联系，落实实验室具体建设方案。根据教育教学改革的目标及技术类课程的发展，听取高校专家建议，我们计划对当初申报时设定的实验室规划作一定的调整，使之更符合学生的发展需求、更符合技术的发展方向。比如，stem实验室、物联网实验室、开放性实验室。这些都有待我们进一步的学习、思考、创新地建设规划。今年上半年对实验室的建设主要是在功能规划、内部设施等问题上进行预案设想和制定，争取多走出去、多参考他人优秀建设方案，目前已经参观了常州第一中学、南京的金陵中学、

17、十三中等学校，联系了上海西觅亚公司、苏州创智天地教育咨询有限公司进行方案设计。(四)多管齐下，扩大基地影响、增强辐射效应1.开设各级别的公开课、观摩课通过开设公开课，观摩课来展示机器人教学探索的成果，介绍相关经验。2.协助周边小学开设、普及机器人教育基地建设的一个重要功能就是辐射性，我市崇明小学是一所新建局属小学，学校办学特色鲜明，2012年被评为“全国环境教育先进学校”、“省科技特色学校”。获悉我校成立省机器人课程基地的情况后，学校多次和我校联系，争取合作。该校已成为我校基地辐射的首选。我们将在师资、技术等方面给予更多的支持，同时也通过这种合作，进一步研究在中小学生机器人教育的相关课题。3.

18、充分利用“机器人创新教育课程网站”共享资源利用网络同步介绍基地建设情、课程开设情况、教学过程与经验，扩大基地对周边的影响，推广机器人课程的开设，为创新人才的培养提供新的思路。六、时序进度(一)2012年已经完成的工作1. 2012年3月，我校成立“机器人创新教育课程基地”建设领导小组和专家指导委员会，策划“机器人教育课程基地”申报书的撰写，在全校师生中广泛宣传发动，形成创建省级课程基地的良好氛围。2. 3月25日-26日，经庆录、曹永鸿两位老师参加了南京教育报刊社组织的首期“普通高中课程基地建设项目”首期专题培训。3. 5月11-12日，巫雪琴老师参加了南京教育报刊社组织的第二期培训。4. 6

19、月12日正式上报“机器人创新教育课程基地”材料。5. 7月7日王泰山、巫雪琴参加由镇江市教育局组织的，在镇江中学举行的镇江市第二批省课程基地申报答辩交流会，对答辩的过程进行预演，同时听取专家的意见。6. 7月8-10日王泰山、巫雪琴参加省教育厅基教处组织的2012年普通高中课程基地建设申报项目答辩。7. 8月我校购买开源机器人教学相关设备（70套，约30000元）。8. 9月在高一年级开设开源机器人课程，由曹永鸿、薄志国两位老师执教，开始了我校面向高一全体学生的机器人创新教育的探索。9. 9月24日省教育厅公布普通高中课程基地建设项目，我校名列第24位。10. 11月10日乐高教育中国地区代表

20、来我校指导基地建设，对即将上马的机器人实验室提出建设方案，对高中机器人课程的具体实施提出建议。11. 11月28日曹永鸿、梁宏两位老师参加镇江中学组织的“物理科学与技术实验课程基地”培训活动。12. 12.27日曹永鸿、梁宏两位老师随同专家去常州一中现场考察。13. 12底曹永鸿、薄志国两位老师利用校园艺术节的契机，举行了我校首次机器人表演性竞赛。14. 召开扩大会议，商讨下学期协助句容市崇明小学开始机器人创新课程。15. 1月份完成了“开源机器人”校本教材（第一轮）与“开源机器人”实验手册的编辑16. 2月份课程基地核心成员赴南师大向李艺与钟柏昌教授请教课程基地具体操作，同时参观了南京金陵中学等，了解机器人竞赛与课程开设情况。17. 2月份完成了机器人创新教育课程基地网站已经搭建完毕18. 2月份完成“机器人活动与成果”的编撰，包括竞赛获奖、报道、教师相关论文、表彰等材料19. 2月份完成“机器人创新教育基地”总结与计划（二）硬件设施的添置情况设备添置日期数量价格备注状态乐高机器人套装2006装（rcx、马达、传感器、积木块）已购乐高传感器扩展2007.333000指南针、传感器扩展板、超声波已购中鸣灭火套装一代2008.912500购置马达、rcu控制器、相关传感器已购中鸣灭火套装二代2010.915600整体套装+扩展传感器已购