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机器人实验室系统解决方案

   A、项目背景 PROJRCT  BACKGROUND

  1、科学素质教育的必要性

       a) 中国公民科学素养教育明显落后于发达国家
       中国科协调查显示, 2003年我国公民科学素养比重为1.98%,2007年为2.25%,2010年为3.27%,2015年为6.20%,仅相当于日本、加拿大、欧盟等主要西方发达国家和地区20年前的水平。

     b) 科学素质教育已经上升成为国家教育事业中长远发展的重要内容

       ◆《全民科学素质行动计划纲要实施方案》(2016—2020年)
       充分发挥现代信息技术在科技教育和科普活动方面的积极作用,促进学校科技教育和校外科普活动有效衔接。

       ◆《国家中长期教育改革和发展规划纲要》(2010-2020)
       坚持能力为重。优化知识结构,丰富社会实践,强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力,教育学生学会知识技能,学会动手动脑。

  2、机器人教育的价值与趋势

      a) 机器人教育的价值

       机器人技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等代表未来科技发展的众多先进技术,是进行科学素质教育的天然平台。机器人教育在教学中体现了以下几个方面的作用:

       了解器人的发展和应用现状,理解机器人的概念和工作方式,为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础。

 

 

       了解机器人各个传感器的功能,学习编写简单的机器人控制程序,提高分析和解决问题的能力。

 

 

       实现与国际接轨。美国、日本等一些发 达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动中开设有关机器人课程内容。我国要赶超世界教育先进水平,必须大力加强机器人教育。

 

       通过完成各项任务,使学生在搭建机器人和电脑程序编写的过程中培养动手能力、协作能力、逻辑思维能力和创新能力。

 

 

       迎接机器人时代。机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。开展机器人教育,有助于使我们在机器人时代走向世界前列。

      b)机器人教育是未来发展的趋势

      B、实验室设计规划

   1、以科学素质培养为核心

       泺喜机器人实验室建设包含一整套教学体系,其核心配置包括装备体系与课程体系两部分。通过本实验室主要培养学生三大能力:工程思维、创新思维、逻辑思维

    2、实验室设计规划

       机器人科技专用教室既是实验室,也是学生“动手做”的活动场所;既是工具库、材料库及成果展览室,也是学生科学活动的天地。对于机器人科技专用教室泺喜给出以下规划方案。

         C、实验室课程体系

   1、课程体系规划

       该套课程体系分为机器人搭建、机器人制动、机器人综合应用三个阶段,可供学校授课四个学期。

 

      机器人搭建

      主要学习一些机械、物理等基础知识。通过本阶段的学习能够让学生通过机器人来理解常用机械结构(例如:凸轮、曲柄装置等)的工作原理,并通过这些机械机构,以实际案例的形式来验证物理现象(比如动、静摩擦力、视觉暂留等)。此阶段为一学期的课程。


 

      机器人制动
      主要有两个教学目标:首先让学生熟练掌握与运用第一阶段所学知识,其次让学生学习简单的编程技巧,了解常用传感器的工作原理与使用方法。通过本阶段简单的编程以及传感器运用与了解的学习,让学生懂得用科学方法与手段去解决身边的疑惑与问题。该阶段为一学年的课程。

 

      机器人综合应用
      该阶段为机器人制动的衍生,主要学习多种传感器的配合使用和编程算法,结合机器人模型完成一些较高智能的机器人作品。此阶段的目的在于让学生了解多种传感器的配合使用所带来的魅力,理解目前物联网时代的背后含义。学习完本阶段课程后,学生将掌握参加机器人赛事所需的基础知识和技能。

 

   2、课程体系

 

教具差异化优势
1、自助开发“LuBot”软硬件教学平台,兼容性好,易于学生学习掌握多种编程语言;
2、接近真实工程结构,与真实工程结构的仿真度高,全程使用工具,强化学生动手能力;
3、结构件搭建的模型具有通透性,更利于学生学习机械、物理、电子等多学科知识;
4、多种传感器、电机、控制器,大量软质结构件等,科技含量高,可满足学生无限的创意需求;
5、零部件色彩丰富种类繁多,能够第一眼吸引学生的眼球,产生浓厚的动手兴趣;
6、安全性能高,所有零部件边缘均做圆弧加工处理,吻合人体工程学设计原理。

 

计算机代码编程
1.融合图形与代码编程,既可学习图形编程亦可学习代码编程;
2.图形与代码同屏显示,在学习图形编程的同时亦能同屏查看对应代码,为学生从图形代码编程学习过渡到代码编程阶段奠定良好基础;
3.强大的函数库,囊括多种函数库,同时也可自定义函数,满足学生不断学习探索的欲望;
4.兼容性强,除LuBot编程平台外,还可支持arduino全体系产品开发。

 

严谨课程体系
1、科学合理反复教学实践验证的教材教案,由浅入深由易到难,标准化复制能力强;
2、任务式教学,项目式学习,每堂课都有标准动作,自选动作,在模仿的基础上培养学生创新、创造的能力;
3、“三步一回头,温故而知新”的思想贯穿整个课程体系,让所学知识更扎实;
4、玩中学、学中玩,寓教于乐以学习者为中心,帮助学生从知识的学习者转变为知识的创造者。

 
   数媒教辅平台
 
 

1.移动编程:通过移动平台实现点触以及点触拖拽式编程,易于上手,降低了学生操作难度,提高了学习兴趣,是初学者学习编程的最佳平台;

 

2.微课教学:提供远程微课教学模式,降低了教师的授课强度、备课难度,教学效率大大提高;

 

3.3D动态演示: 与教材配套,可3D动态展示模型制作过程,让学习更简单,授课更容易;

 

4.学习成果分享:随时以视频、照片等方式在社区分享,让学习创造更有趣、更有成就感;

 

5.电子教材、教案:包含全套机器人课程体系教材、教案,让学习更便捷。

 

     D、服务体系

    1、服务标准

       设有长期稳定的服务机构,24小时服务热线和不限期、不限时的免费技术支持。接到服务通知后即时响应:根据学校所在的省市、地区给出及时的解决方案。

    2、三段式开课模式

       实验室共建完毕后,按照三段式开课模式执行:

 

       通过三段开课方式一方面有利于学校摸索积累适合本校的教学经验,另一方面也为学校师资培养和教学能力及技巧的提高,提供了足够的学习和成长空间。

     3、培训服务

首次开课支持
针对首次与泺喜机器人建立合作的学校,在教学实施初期,泺喜机器人考虑学校师资教学经验匮乏,酌情为合作学校提供一次为期2~5天的免费师资培训服务,一方面作为学校机器人教学过渡,另一方面起到现场培训老师的作用。

寒暑假师资培训
每年泺喜机器人师资培训中心会下发培训通知到每一家合作学校,将具体的培训时间、地点、培训内容等予以通知,原则上寒暑假各安排一到两次免费师资培训,学校可以根据培训内容酌情报名参加。