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1、机器人实验室建设蓝皮书（仅供参考）纳英特机器人事业部总页数正文附录生效日期：编制：批准：目录一、机器人实验室建设的意义及必要性31、机器人实验室建设的意义32、机器人实验室开展的目的及必要性32.1 为什么我们需要机器人实验室32.2 学习的乐趣42.3 学习收获4二、前期准备51、设备的选型（略）52、实验室要求及布置52. 1实验室的整体布局53. 2环境要求104. 3活动场地的要求115. 4课桌要求136. 5电、水、气要求137. 6展示要求148. 7储物要求14三、实验室的开展151、师资培训152、课程设置169. 1教学1610. 2兴趣小组183、实验室管理办法1911.
2、 1实验室的日常管理1912. 2实验室器材管理1913. 3实验器材的日常保护204、项目展示20四、各类制度参考21学生实验守则21仪器借还制度21实验室工作人员职责21仪器报损赔偿维修制度22仪器管理使用制度22安全防护制度23机器人实验室建设的意义及必要性1、机器人实验室建设的意义机器人实验室的意义在于：重体验、求过程、尝试中经历；做中学、学中做、实践中提高。随着智能机器人技术的进展，智能机器人的教育走入中、小学校已经成为可能与必定趋势。机器人的教育也必将给信息技术基础教育带来新的活力。智能机器人会成为青少年能力、素养培养的智能平台。我们认为智能机器人教育在基础教育领域中的作用要紧表达
3、在下列三个方面。1、使学生熟悉智能机器人这个学术前沿领域的进展与应用状况，熟悉智能机器人的概念与工作方式，破除青少年对机器人的神秘感，为进一步学习机器人的有关知识打下基础。2、使学生掌握为一种智能机器人下载程序的方法，熟悉智能机器人各类传感器与驱动装置的作用。懂得体会程序是智能机器人的灵魂，熟悉机器人是如何在人的指挥下工作的。学习为一种智能机器人编写程序，通过为机器人编写程序学到科学而高效的思维方式，提高逻辑思维能力、规划能力，提高学生分析问题与解决问题的能力。3、通过完成任务与模拟项目使学生在为机器人扩充接口的过程中学习有关数字电路方面的知识，在组装机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力
4、与制造能力。2、机器人实验室开展的目的及必要性智能机器人教育走进普通中、小学校的可能性与必定性估计会在今后的五年内得以实现。智能机器人的教育在中、小学校中会下列面方式表达出来。1、以校外的科技活动为动力，在校内以科技活动小组的方式出现。2、以中小学劳动技术课的方式出现，并大大改变劳动技术课的科技知识含量。3、以信息技术课内容之一的方式出现在中、小学的信息技术课上，并可为信息技术课，这个内容更新速度很快的学科带来新的活力。“青少年是祖国的未来，科学的希望。”用科学的火花，去点亮自己的理想之火，这就是纳英特智能机器人寄予青少年朋友们的一点希望。我们衷心地祝福今天的小机器人工程师，将来能成为真正的机
5、器人工程师。2.1 为什么我们需要机器人实验室当今世界是一个多变的世界，科学技术飞速更新，我们务必面对这样一个问题-我们家长与教育工作者如何培养我们的孩子，去应对明天复杂世界的各项挑战我们的回答是，给我们孩子们更多的机会，去进展他们分析问题与解决问题的能力；让他们能应用科学知识与信息去做决定；鼓励他们有信心去接触新科学与新技术最佳学习工具最佳与普通教育工具的区别在哪里？美国哈佛大学教育研究所的霍华德加德纳教授认为，“一个人全身心投入一项活动中，主动去问、去想、去寻找问题的答案，这是获取与积存知识的最佳途径。被动的同意会随时间的流逝很快被遗忘，不可能产生持久的影响。”2.2 学习的乐趣科学家与教
6、育学家的研究发现，假如出一道有趣的难题能够挑战孩子解决困难的极限，那么孩子很容易就会进入最佳学习状态。假如孩子置身于自己喜欢的活动中需要解决问题的难度又正好合适，符合他目前的知识水平，那么学习就会象呼吸一样自然一孩子们根本就没有意识到自己正在学习o开放性实验室恰好提供这样的学习环境与场所。2.3 学习收获孩子们通过在实验室中的系列学习，能够培养他们：团队精神、制造与创新精神、多学科知识、解决问题的能力。更可帮助他们培养良好的生活习惯、掌握技能：与人的沟通与合作、对他人的尊重、毅力与自信心的树立及时间的合理分配、利用等，明白自己的兴趣所在，为将来走上社会，面对新的挑战做好充分的准备。二、前期准备
7、1、设备的选型（略）结构紧凑，简洁有用，最好有图形化的程序设计界面。耐用，不容易坏。配有大容量的充电电池，能联机充电，最好充电器具有充电保护功能。机器人最好既能参加比赛，又能进行教学。服务方便，信誉好的产品。除了机器人器材之外，选型时还要考虑该机器人有关教学资源是否丰富。考虑该器材近年来全国各比赛中的成绩。2、实验室要求及布置2.1 实验室的整体布局一个完善的机器人创新实验室系统将是一组集机器人教学、科技活动、科学普及为一体的全功能实验室集合。我们根据学校的具体教学活动情况，建议中心构建两个不一致功能的机器人创新实验室：智能机器人实验室、创意机器人实验室，与一个机器人活动展示区构成完整的实验室
8、系统。由于机器人的教学过程更强调学生的主动性、合作性，需要更多的动手活动与师生互动，因此通常需要比较大的空间，每个班级的人数不宜过多，建议每班少于55名学生最好，有利于有序地开展教学。由五大要紧功能区结合而成：1、教学区一一进行机器人日常教学活动2、活动区一一机器人活动的专用场地，及学生测试机器人的的空间3、组装区一一提供专用课桌与工具，搭建与改装机器人（结合万能机床）4、展示区一一展示各类各样的机器人，与学生自己创作的科技创新作品5、储物区一一存放机器人及其有关设备面积大于250i共有学习区、动手区、讨论区、比赛区、存储室等五大功能区。可根据学校需求由学校和老师参与进行专门设计。学习区与工作
9、区浙江绍兴城南中学课堂教学实景淄博张店区第七中学兴趣小组实景实验室通道规划的通常要求:2. 2环境要求机器人的活动都是通过传感器采集外界信息而进行的，如灭火、足球项目都不能有外界光的干扰（这里指的是暖光源，如阳光、白炽灯等）。因此机器人实验室对环境的要求非常高。整个实验室必学使用遮光窗帘密封，同时要考虑场地的通风，窗帘下部分不要封死。磁场对机器人也有很大影响，因此实验室尽量避免使用防静电地板。窗帘：使用遮光布，窗帘要大于窗户，可有效的遮挡外界光，10.00-30.00/平方。双层囱可日光灯强化地板口的凳子随意在地面呈中，既要设计机器十能否解决问题，这方案一在_/上组合成一个喝人行进的路线，I对
10、学生提高分方案二使地。比如“机安情境是由机器我们直接在地面上贴上三块不一致颜色的圆形贴纸，纸上写着地名作为旅游景点。学生调整好的机器人在该场地上由第一个圆进入到第二个圆，停顿数秒后再转入第三个圆，效果非常好。同理，根据机器人任务的不一致，我们能够相应使用塑料、卡纸、瓶罐等材料，直接在纸上或者地面上制作出简易的小型活动场地，满足课堂教学需要，实现低成本高效率。方案三标准比赛场地。如机器人迷宫场地、机器人灭火场地、机器人足球场地这些场地不仅能够用于教学，也能够做赛前调试用，有用价值比较大。整个场学生的通行 时要方便， 便于管理、总之， 题上，我校 实际，逐步 同设计制 实施，从 了满意的课地布置要
11、合理，便于及机器人在场地调试教师在进行教学是要监督学生。在机器人活动场地问的经验是“根据学校到位；老师与学生共作；因地制宜，灵活而以较低的代价取得堂效果。A、课桌的设计考虑电脑的摆放，及机器人的储藏；B、网络的过线，电脑、机器人充电的电源线的过线，交流输出电压：220V50HZ,桌面应提供多功能接线板（要紧是机器人充电及改装设备使用）。C、桌面要足够大，除了能摆放电脑之外还需要有空间摆放机器人，及完成对机器人搭建调试的需求，且不影响学生对电脑进行操作。要紧是考虑到学生在编程下载程序过程中的方便性。D、同时考虑机器人、电脑、学生的比例，理想下是1：1：1的关系，但现在也有1：1：2或者1：1：3
12、的状态。E、尺寸要求：高度按国家规定要求，台面宽度考虑学生人数，2人的考虑在80-100cm,3人的考虑120-140cm,台面深度考虑在60-80cm;2.5电、水、气要求实验室的电、水、气等配管方式，在实验室设计时是非常重要的，务必根据实验室内容与建筑形式（高层或者平房），与将来扩充、安全、经费、功能等进行综合考虑。我们通过大量的实践，能够提供最佳配管系统的设计与施工。A、考虑机器人充电的方便性。B、尽可能减小强电对实验室环境磁场的干扰，最好的方式是沿墙走线。C、少走明线，考虑师生人身安全。D、其他能够按电脑教师的布线处理；展示分为两部分：一部分是机器人有关知识的展示区域一部分是机器人作品
13、的展示柜展示区域可展示机器人有关知识，有图片文字之类的有关介绍，学生参加机器人活动介绍，可在墙壁上做个展示框，设置玻璃门，墙壁周边张贴机器人有关张贴画。三、实验室的开展1、师资培训目前在中小学机器人活动领域缺乏大量的老师，而开展这项活动这个条件是非常重要的，培训是教师快速成长的必要手段，能够从学校的信息技术课、劳技课、或者者通用技术课等抽调动手能力强的老师进行二次培训。培训的途径：请机器人厂家代办培训各地区现有的培训中心教研活动课堂教学师资培训内容课时安排培训内容备注第一部分机器人简单原理与编程系统讲解第二部分机器人传感器的简单应用第三部分多个数字传感器的应用技巧指导迷宫的实现第四部分多个模拟
14、传感器的应用技巧指导轨迹的实现第五、六部分多种传感器的结合应用技巧指导简单灭火的实现第七、八部分机器人仿真应用培训时间23天：达到机器人操作及机器人简易保护的基本目的。兴趣小组师资培训内容课时安排培训内容第一、二部分机器人灭火项目策略探讨与硬件改造第三、四部分机器人灭火项目现场实现与过程中的问题解决第五、六部分机器人足球项目策略探讨与硬件改造第七、八部分机器人足球项目现场实现与过程中的问题解决第九节部分机器人传感器端口讲解与外围设备开发方向探讨培训时间2-3天：达到熟练懂得机器人的原理与各类项目的策略研究及J的。乱器人维修等目2.1教学利用各地区已有的机器人教材，也可自编校本教材。作好课前的准
15、备备好课：备教材、备机器人、备学生用语言表示算法用流程表示出算法分析实现任务的算法提出任务调试机器人备学生观察学生活动情况，熟悉学生在学习过程中遇到的问题与障碍进行教学反思调整教学目标、教学策略与实施方法兴趣小组活动课堂教学定学容确教内目智能机器人课程内容安排-供参考课程教学要求任务课时第7课机器人世界1 .熟悉机器人的进展与分类。2 .认识教育机器人的构成。3 .掌握机器人编程软件1第8课机器人漫步1 .熟悉顺序结构的编程思想。2 .掌握“移动”模块的使用。3 .掌握“延时”模块的使用。4 .掌握“停止”模块的使用。5 .掌握驱动左右电机模块的使用6 .掌握多次循环模块的使用任务：机器人走直
16、线前进、后退、转弯机器人走正方形1-2第9课机器人演奏1 .掌握“发音”模块的使用。2 .掌握“显示”模块的使用。4 .熟悉循环结构（多次）的编程思想。任务：1、演奏1、2、3、2、机器人演奏歌曲雪绒花1-2第10课机器人叫早服务1 .熟悉环境光线亮度检测2 .掌握条件推断模块的使用任务：机器人叫早早上当天亮时，机器人通过环境光线的变化，叫醒小主人起床了。1-2第11课机器人巡逻兵1 .熟悉显示红外探测方法2 .掌握确定障碍物的方向的方法3 .掌握红外传感器的使用，能简单应用红外传感器解决日常生活的一些简单问题。4 .熟悉选择结构的编程思想。5 .掌握条件表达式与条件推断任务：机器人巡逻使用红
17、外传感器沿着一个正方型进行巡逻，左方检测到直行，无转弯1-2第12课机器人碰碰车1 .懂得简单的碰撞方向的确定方法、掌握碰撞传感器的使用，能简单应用碰撞传感器解决生活的一些简单问题，促进创新思维的进展。2 .掌握碰到障碍物后机器人的情况处理程序设计3 .懂得逻辑关系与条件推断4 .熟悉嵌套选择的编程思想。任务：机器人碰碰车在机器人前后各加一个碰撞传感器，前面检测的障碍物后退，后面检测的障碍物前进。1-2第13课机器人时装表演1 .掌握灰度传感器的使用，并能简单应用。显示地面灰度检测值2 .掌握机器人轨迹单地面灰度检测3 .懂得机器人双灰度骑线法4 .熟悉条件的“或者”“与”的关系。任务：机器人
18、时装表演画个直径为半米的圆，线粗12厘米，机器人使用1个灰度传感器沿着黑线进行行走。1-2第14课奔向光明1 .掌握多火焰传感器的检测及使用。2 .掌握机器人轨迹-单地面灰度检测3 .熟悉算法。任务：奔向光明手拿一根点燃的蜡烛在机器人前方1米处左右摆动，机器人通过左右传感器蜡烛光线的强弱来跟随蜡烛。1-2第15课机器人走迷宫1 .掌握机器人迷宫程序设计的左右手法则2 .掌握复杂的程序设计任务：机器人走迷宫利用灭火场地或者者简易场地按左右手法则实现机器人走迷宫1第16课国内外机器人竞赛1.熟悉国内外机器人竞赛12.2兴趣小组兴趣小组的开展是对学校机器人课堂教学的一个补充，目前大部分的作法是以每年
19、的竞赛活动为目标，开展兴趣小组活动。活动时间可安排在下午放学后一小时，每周几节但是可由教师根据学校课程时间设置进行安排，课程内容根据竞赛项目进行设置。3、实验室管理办法3.1实验室的日常管理对指导教师：1、建立机器人实验室是实施新课程、培养制造型人才的举措。指导老师应加强学习，努力提高自身业务能力，扎扎实实提高教学水平。2、由于机器人价格昂贵，而且元器件多，很容易混杂，因而加强财产管理是一个重头工作，要做到（1）元件存放规范、合理（2）学生领物及时登记（3）实验完毕及时进行检查与清点，做到帐物相符。3、由于编程要用到电脑，要教育学生规范操作电脑。4、学生活动时,教师应坚守岗位，组织与指导活动并
20、处理发生问题。5、要做好安全防范工作，学生活动完毕，要注意关闭电源，锁好门窗。对学生1、珍惜在机器人实验室活动的机会，遵守纪律，开拓创新，发挥聪明才智，为未来进展打下坚实的基础。2、活动前首先清点好器材，发现问题及时报告老师，各组器材不能相互混杂，不经许可不能随意挪用其它组的器材，公用器材用后要归还原处。3、使用电脑时不得拆卸电脑部件，不得使用来历不明的软件与光盘。发现特殊情况不得擅自维修，应及时报告老师。4、爱护公物，爱护仪器设备，若由于操作不当，造成器材损坏，应报告老师并按价赔偿。5、实验完毕，要清点与整理器材，打扫环境，经许可方可离开实验室。3. 2实验室器材管理机器人活动开展中除使用核
21、心模块外，通常还要用到各类各样的零配件，学生在装配机器人、调整修改、欣赏学习、搬运等过程中容易出现零配件缺损。因此，器材管理到位是使机器人活动正常进行的重要保障机器人实验室要有仪器管理使用制度、仪器借还制度、仪器报损赔偿维修制度、安全防护及危险品管理制度、实验室工作人员职责、教师演示实验规则、学生实验守则等并装挂在墙上。（1）元件存放规范、合理（2）学生领物、归还及时登记（3）实验完毕及时进行检查与清点，做到帐物相符。（4）活动前首先清点好器材，发现问题及时报告老师，各组器材不能相互混杂，不经许可不能随意挪用其它组的器材，公用器材用后要归还原处。3.3实验器材的日常保护1、产品数量定期复查、归
22、类、整理。2、主机与传感器定期检修3、马达定期保养4、所有外围设备与工具定期整理。4、项目展示机器人实验室是个新鲜事物，关于学生还是领导来说都愿意来实验室参观学习，这将是学校的一个对外窗口及学校的骄傲。学校网站建设机器人项目展示区域，附带文字、图片、视频等资料实物展示：实物项目表演、解说等配套完成，要紧是领导参观，其他兄弟学校观摩学习交流。四、各类制度参考学生实验守则一、实验室务必保持安静、整洁，进入实验室后应按指定位置就坐。不得大声喧哗及自行摆弄仪器装置。二、学生在实验课前，应认真预习实验内容，上课时认真听教师讲解实验目的、要求、步骤及注意事项。三、实验前应对实验所需的仪器、药品、器材进行认
23、真清点，发现问题及时报告教师。四、公用仪器，用后立即放回原处，各组仪器未经教师许可，不得随意移动。五、实验时务必严格按照实验步骤进行操作，要细心观察实验现象，如实做好记录，积极思考、分析实验结果，按规定写好实验报告。六、爱护仪器设备，爱惜药品与实验材料。在实验中损坏仪器应主动向教师报告。凡因不按操作规程进行实验而造成的仪器损坏与药品浪费均应照价赔偿。七、废液、废纸、火柴梗及玻璃片等杂物不得倒入水槽中或者随地乱抛，应倒入废液缸或者垃圾箱中。八、实验完毕，应整理仪器装置，清洗器皿，搞好卫生，关闭电源、水源，并经教师检查无误后方可离开实验室。仪器借还制度一、教师因教学需要借用仪器，用后应及时归还，领
24、用药品应通过实验室工作人中员记录消耗量。领用危险药品需要经领导同意，领用教师在危险药品专用册上签名，并严格操纵数量，注意使用安全。二、为保证实验教学的需要，教学仪器通常不予外借，如同特殊情况，教职工借用仪器需要经实验负责人批准后，实验室才能出借，借用时间不得超过三天。三、外单位借用仪器需经校长批准，时间不得超过一周；过期不还，实验室工作人员应主动与借用单位联系收回，并对借用者给予一定的处罚。四、一切仪器的领用、借出与归还还均须办理有关手续，认真填写仪器借用登记单，用后及时归还，并由实验室工作人员验收、存放。五、借用仪器发生损坏情况，应照价赔偿。实验室工作人员职责一、热爱本职工作，树立为教学服务
25、的思想，熟悉教材，熟悉各类仪器的性能与保管知识。掌握各类仪器的使用方法与维修的基本技能。二、负责实验室的管理工作，做到：常规管理制度化，仪器存放规范化，仪器保管科学化，各项记录经常化，档案资料系列化。三、定期清点设备、药品与实验材料，根据实验教学需要，及时编制仪器设备、药品添置计划。新到仪器设备、器材、药品应在一周内验收、登记入橱，并向教师介绍，发现仪器质量或者数量差错应及时处理。四、与有关部门配合制定实验教学计划与实验室工作计划。按“实验通知单”准备好实验室所需的仪器、器材、药品，协助任课教师指导学生实验。实验完毕后清点仪器，检查仪器的完好情况，发现问题，要查明原因，按有关规定认真处理。五、
26、制造条件，开放实验室，协助任课教师组织学生开展课外科技兴趣小组活动。参加实验教学与实验技术研究，积极开展自制教具活动。六、做好实验室的安全防护工作，掌握发生事故的应急处理措施。经常保持室内外的整洁，使仪器设备处于完好待用状态。七、定期向学校领导与上级有关部门汇报工作。仪器报损赔偿维修制度一、实验教学过程中属正常损坏且不能修复的仪器，经学校领导审批后，作报废处理。属操作不慎引起的仪器损坏应酌情赔偿。二、因工作失职，违反操作规程，而造成的仪器损坏或者丢失，应照价赔偿。对有意损坏仪器者除照价赔偿外，视情节轻重，给予必要处罚。三、任何人不论何种原因，发生仪器缺失，都应按上述规定处理，并填写“仪器缺失报
27、告单o四、仪器发生故障，实验室工作人员要尽可能及时加以排除，或者送交专业部门维修，以确保其处于完好状态，对维修好的仪器要认真填写好“仪器维修记录”，并作资料储存。五、经长期使用，性能达不到实验要求的仪器，应填写“仪器报废申请单”，由实验室提出意见，经本学科教研组长鉴定后报校领导批准，作报废处理并报送当地教育技术装备部门备案。仪器管理使用制度一、教学仪器是进行实验教学，提高教学质量不可缺少的条件，是学校的固定资产，要加强管理，爱护使用，充分发挥其作用。二、实验室仪器设备要按统一要求分类、编号、入帐。建立总帐、分类帐、低值易耗品帐。做到总帐、分类帐与物相符，仪器、仪器卡片与橱上的目录卡片相符。三、
28、仪器存放应定橱定位，做到分类科学、取用方便。要按仪器性能注意做好防尘、防压、防蛀、防霉、防磁等工作。四、化学药品要按化学特性要求存放。易燃易爆、剧毒等危险品，要单独存放在专用的安全柜中，实行双人双锁制。五、贵重精密仪器，要熟悉其性能与使用方法后才能启用，并建立使用维修记录卡。六、要建立仪器的质量、技术资料档案，各类仪器设备要定期保护保养，使其处于完好状态。七、要按照仪器借还制度、仪器报损赔偿维修制度、安全防护制度的要求做好仪器的管理使用工作。八、教师的演示实验应提早一天，学生分组实验应提早三天，将“实验通知单”送交实验室。实验室工作人员务必作好准备，确保实验成功，如遇特殊情况不能开设，应及时与
29、教师联系。九、实验室工作人员如有变动，应在学校领导的主持下，认真办理移交手续，最后由三方签字，才算交接完毕。安全防护制度一、化学危险品应设专用安全柜存放，柜外应有明显的危险品标志，并加双锁保险，由两人负责，领用危险品务必按规定执行，以免酿成事故。二、实验室供电线路的安装务必符合实验教学的需要与安全用电的有关规定，定期检查，及时维修。三、实验室要做好防火、防爆、防触电、防中毒、防创伤等工作，要配备灭火机、砂箱等消防器材及化学实验急救器等防护用品。四、实验室要采取防盗措施，加强安全保卫工作，非实验室工作人员不得进入仪器保管室内。五、实验室工作人员作为实验室安全防护的当然责任者，应随时随地按照本制度进行检查，做好安全防护工作，学校领导要经常督促检查。
