中小学空中机器人创客教育计划
一、中小学空中机器人创客教育活动意义分析
1. 空中机器人创客教育可以锻炼学生实践动手能力
学生亲手拆解、组装机械零件、联通导线、安装部件等活动锻炼学生的手指灵活性,刺激大脑的发展。可以为培养未来的能工巧匠打下基础。此外空中机器人需要编写控制代码,分析解决实际中的问题,这能培养学生计算机操作能力。同时学生能够掌握更多的知识、方法,逐渐的培养对科学技术的兴趣。
2. 空中机器人创客教育可以培养学生克服困难的能力
空中机器人综合了信息技术、各种传感器、机械、电子、控制等多个学科知识。拼接一台空中机器人对学生来说是个巨大的挑战,学生通过查阅各种空中机器人知识、克服组装空中机器人中的各种问题。这将能有效的培养学生克服问题,越挫越勇的能力。
3. 空中机器人创客教育可以培养学生团队工作能力
目前多种集成计算机语言、通信、网络、传感技术、自动化技术、人工智能一体的空中机器人出现,需要学生之间通力配合才能解决问题,如何发挥团队作用、如何体现个体价值,能充分的在空中机器人创新中体现。
4. 空中机器人创客教育可以培养学生创新的能力
空中机器人创新活动,学生提供了全面接触、学习信息科技,理解信息科技内涵的智能化学习平台,有利于中小学生信息素养、想象力、创造力的全面提高。空中机器人完全靠学生运用自己的聪明才智去制作,有利于培养学生的开放性思维。
二、中小学空中机器人发展趋势与现状
目前国家通过举办各类机器人比赛,来刺激我国的中小学生开展机器人创新活动。空中机器人教育引入中小学,不仅有利于信息技术教育的发展;有利于探索教育改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时将推动我国智能空中机器人知识和技术的普及;促进我国智能空中机器人事业的发展和专业人才的培养;促使新兴的智能空中机器人产业的形成。可以说,智能空中
机器人教育为实施素质教育提供了一个可操作性的实践平台。
中小学机器人教育活动原来主要在少年宫、创新班里进行,随着空中机器人结束的发展,无人机创客教育有望逐步发展到学校和课堂,而专业化的创客空间教育机构可以成为空中机器人创新教育的重要组成部分。
现代信息社会,中小学空中机器人教育的需求越来迫切。因为空中机器人技术门槛较高,所以中小学开展空中机器人教学需要较多的技术支持,众创空间作为产学研的基地,非常适合为中小学空中机器人培训提供技术支持的扮演这一角色。云投小镇作为科技企业孵化器,入驻孵化企业中具有专业研发生产无人机系统的团队,具有丰富的开发经验。另外,云投小镇具备完善的场地、硬件等基础设施,相信云投小镇可以为中小学空中机器人创客教育提供各种条件和资源。 三、环境设计
一个具有完善功能的空中机器人实验室由以下六大主要功能区构成: (1)教学区——进行空中机器人日常教学活动
(2)活动区——空中机器人活动的专用场地,及学生测试空中机器人的空间
(3)组装区——提供专用课桌和工具,搭建和改装空中机器人
(4)展示区——展示各种各样的空中机器人,以及学生自己创作的科技创新作品
(5)储物区——存放空中机器人及其相关设备 四、空中机器人的组成
空中机器人主要由动力系统、飞行控制系统、通信系统、机身、地面控制等子系统组成,各个子系统又由若干个功能部件组成。 五、空中机器人课程开展的方式
1. 课程研究的内容
开设智能空中机器人课程,借鉴建构主义理论和多元智能理论,研究和探索智能空中机器人课程在基础教育中的教学模式和教育价值。
2. 智能空中机器人课程的教学目标
我们将智能空中机器人课程的具体教学目标初步定位为: (1)知识方面:
使学生了解智能空中机器人这个学术前沿领域的发展和应用状况,了解智能空中机器人的概念和工作原理,提高对空中机器人的认识,为进一步学习空中机器人的有关知识打下基础。
(2)能力方面:
①使学生了解智能空中机器人的各种传感器、控制系统及动力装置的作用。理解体会程序是智能空中机器人的灵魂,了解空中机器人是怎样在程序的自动控制或者人的指挥下工作的。
②使学生学习一种和空中机器人自动控制相关的计算机编程语言,通过对空中机器人自动控制算法的了解来训练科学而高效的思维方式,提高逻辑思维能力、规划能力,提高学生分析问题和解决问题的能力。
③通过模拟及实战项目的完成,在组装与操控空中机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。
(3)情感方面:
①通过介绍高科技领域学科发展前沿和我国空中机器的先进技术培养学生的爱国主义精神、科学精神、顽强拼搏精神,激励中学生确立正确的世界观、人生观和价值观。
②培养对人工智能技术的兴趣,真正认识到智能空中机器人对社会进步与经济发展的作用,积极参加空中机器人设计比赛、空中机器人竞技比赛等各种课外活动。在竞赛活动中培养学生的创新意识、团队意识和竞争意识。
3. 智能空中机器人课程的教学内容
将智能空中机器人内容的教学纳入到创客教育课程中,使其成为具有特色的创新课程。智能空中机器人课程的知识结构可由下列四个模块组成:
模块一空中机器人概况
包括:空中机器人概念、空中机器人原理、空中机器人历史、空中机器人与人、空中机器人与社会等内容。
模块二空中机器人编程
包括:Python、VBasic等编程语言及编程平台的使用,能面向问题进行编程