青少年無人駕駛智能車制作競賽活動方案

1、青少年無人駕駛智能車制作競賽活動方案青少年科學教育方案無人駕駛智能車也可稱之為輪式移動機器人，其主要依靠車內的以機器人系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛。無人駕駛汽車集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發(fā)展的產物。無人駕駛智能車是通過攝像頭、激光雷達、超聲傳感器等感知路況、識別交通標志并讓電腦控制節(jié)流閥、剎車、駕駛、轉向等，完全是按照人的駕駛習慣按規(guī)矩自動駕駛。無人駕駛車輛主要有三大系統(tǒng)支撐：環(huán)境感知系統(tǒng)，定位導航系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。環(huán)境感知系統(tǒng)先用車上安裝的感應器去感覺周圍環(huán)境，緊接著，感知系統(tǒng)將信息傳回“大腦”，用定位導航系統(tǒng)作出相

2、應判斷，是否要拐彎、剎車、加速、移動方向盤，隨即對控制系統(tǒng)發(fā)出指令，車輛則自行完成上述“動作”。目前，無人駕駛智能車被廣泛應用于科研、救災、軍事等領域。我國的無人駕駛汽車仍處于初步研究階段，整體研究工作和水平不高，與美國歐洲相比偏低，其重要原因是缺少大批的科技創(chuàng)新型高級人才。如何在中小學開展相關科技創(chuàng)新競賽活動,提高學生興趣，發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)未來科技人才至關重要。青少年無人駕駛智能車主要由控制器、馬達、指南針、超聲波測距、紅外線檢測、灰度測距等電子模塊及機械零部件組成。無人駕駛智能車能按照事先編寫好的程序在特定的場地行駛，具有避障、標志識別、區(qū)域識別、定位等功能?？刂破鳌ⅠR達、傳感器等電子部件均為模

3、塊化結構，易于中小學生制作，并具有較大的自主設計、創(chuàng)新空間；無人駕駛智能車可適用于機器人教學、競賽、科普等活動。無人駕駛智能車競賽活動旨在激發(fā)青少年從事科學研究與探索的興趣和潛能，倡導青少年理論聯(lián)系實際、求真務實的學風和團隊協(xié)作的精神，為青少年創(chuàng)新性實驗計劃項目優(yōu)秀成果展示提供一個良好的平臺。是以迅猛發(fā)展的機器人技術為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。引導和激勵學生實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新、多出成果、提高素質，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在學術科技上有作為、有潛力的優(yōu)秀人才。二、方案目標：1、通過本活動的開展，探索青少年從事科學研究與探索教育教

4、學模式、具體途徑、方式方法和有效措施。2、如何利用青少年無人駕駛智能車競賽的學習，給學生的創(chuàng)新教育搭建一個平臺，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高學生的科技素養(yǎng)，發(fā)展學生的科技特長，培養(yǎng)合格加特長的富有創(chuàng)造性的人才。3、通過本活動的開展，探索青少年機器人教育與學?？萍继厣l(fā)展的關系，尋求學校科技特色發(fā)展的有效途徑，推進學校的特色發(fā)展。4、探索如何更加正確地理解和實施創(chuàng)新教育，探索培養(yǎng)創(chuàng)新素質的新理論、新方法和新途徑，對創(chuàng)造力的理論進行深化、完善和發(fā)展，為創(chuàng)新教育決策提供依據。三、方案所涉及的對象、人數(shù)本方案所涉及的對象主要為我校教師與學生及邀請外校青少年機器人愛好者，并邀請科協(xié)、教育的相關領導

5、、專家進行指導，共計1000人左右。四、方案的主體部分(1)活動內容：1、進一步推進青少年機器人教育。無人駕駛智能車也可稱之為輪式移動機器人，本課題將針對青少年機器人教育活動的形式、模式、內容、教材(包括校本教材)、基地、組織等進行研究，完善我校機器人活動場所建設，讓機器人活動更健康、有效的發(fā)揮素質教育功能，總結青少年機器人教育的機制。2、舉辦首屆5Z(1111)無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽。“5Z(1111)無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽”要求在規(guī)定的機器人模型車(中鳴)平臺上，通過模型車的搭建、編寫相應軟件，制作一部能夠自主識別道路的模型汽車，按照規(guī)定路線行進，以完成時間最短者為優(yōu)勝。本次競賽還采用筆試、智

6、能車方案設計、面試與答辯相結合的方式進行。1)筆試。筆試采用閉卷形式，內容側重考察機器人基本知識、基本概念、基本原理和基本程序設計技能。2)智能車方案設計。要求參賽學生以設計報告形式，提出智能車設計方案，要求從設計思路、機械結構、傳感器設計、控制程序等幾個方面進行闡述，對其中的關鍵技術應加以詳細的分析說明。3）面試與答辯。要求參賽學生詳細闡述自己的車模設計方案，并針對該設計方案、專業(yè)基礎知識、實踐動手能力、相關實踐經驗等方面的問題進行答辯。3、研究機器人教育如何切實有效發(fā)揮創(chuàng)新的教育功能。計劃就課堂教學與課外活動兩個相互獨立又密切相關的教育形式，研究如何將現(xiàn)行教育的訓導模式向自主動手做、做青少

7、年模式轉化，整合課堂內外的教育資源，將校本資源與“新課程”相得益彰的結合，適應創(chuàng)新教育要求的課程模式與機制。4、進行創(chuàng)新教育個案的研究，為素質教育的深入開展提供素材。包括青少年機器人課堂教學、機器人課外活動兩個方面，編制一套富含校本特色的機器人教育材料。（2）難點、重點、創(chuàng)新點1、重點內容：如何以無人駕駛智能車競賽活動為載體，以青少年機器人教育課堂教學為突破口，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，鍛煉學生的創(chuàng)新能力。2、難點內容：探索通過無人駕駛智能車競賽活動培養(yǎng)創(chuàng)新素質的理論、方法和途徑，對青少年機器人教育、科技創(chuàng)造教育的理論進行深化、完善和發(fā)展，為創(chuàng)新教育決策提供依據。3、創(chuàng)新點：探索“科教合作”對實施青

8、少年機器人教育課程資源開發(fā)和利用的途徑與措施的研究。（3）項目活動階段安排給合我校實際情況，無人駕駛智能車競賽的活動時間安排為每周三下午第三節(jié)課外活動課，機器人教學過程將分為三個階段。（一）準備階段：2011年2月學校成立了“青少年無人駕駛智能車競賽活動”領導小組，確定課題組成員、研究教師；制定研究方案和實施計劃，確定研究對象，培訓教師；同時，研究教師結合自己的工作實際制定實施計劃，并參照實施方案步驟具體操作。（二）實施階段：2011年3月至2011年12月，全面實施課題研究。（1）嚴格按照項目計劃安排表開展工作；（2）每周各寫一次總結，召開一次研究交流會，研究教師撰寫出研究報告；（3）完善實

9、施方案，探索出科學評價體系，推出科研成果。（三）總結驗收階段：2012年1月至2012年2月，課題研究、制作完成，全面總結科研經驗，推出高水平的科研論文，形成科研報告，匯編展示精品科研成果，形成科技創(chuàng)新辦校。(四)預期成果：按步驟完成每一階段的總結報告，撰寫出科研論文、編輯出版學生科技創(chuàng)新活動形式讀本；推出校本課程，展示科技創(chuàng)新成果及科技活動資料(圖片、聲像、文獻)，編輯學生科技創(chuàng)新文集。為積極營造科技創(chuàng)新教育這一特色校園環(huán)境，為了順利推進“青少年無人駕駛智能車競賽”，我們將科學設計、合理布局、精心布置，使無人駕駛智能車競賽在學?？萍冀逃妮浾搶?、氛圍烘托和寓教于景方面發(fā)揮作用，積極創(chuàng)設機器

10、人活動體驗、機器人展覽活動。學校建立機器人科技活動室；校園網站開辟青少年科技創(chuàng)新欄目，科技畫廊、科普園地也是學生學習科學的新天地，為滿足學生的學習機器人興趣，開闊眼界，促使學生的全面和諧發(fā)展。我們因地制宜引進校外機器人教育資源，與“啟蒙機器人工作室”實行科教緊密合作。這樣優(yōu)化了學?？萍冀逃Y源、整合社區(qū)科技教育資源、激活校園機器人教育資源三方面加強實踐完善。(4)項目活動進度安排：計劃進度時間內容準備階段2012年2月1、成立活動小組和確定項目計劃；2、項目制訂和項目中報；實施階段2012年3月收集信息、確定研究項目力條2011年4月1、確定無人駕駛智能車方案；2、確定項目實施方案；2012年

11、5-6月1、智能機器人制作活動；2、智能機器人制作校本教材編寫；3、撰寫無人駕駛智能車研究才艮告；2012年9-11月1、無人駕駛智能車制作活動；2、撰寫無人駕駛智能車研究告；3、撰寫無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽規(guī)則；2012年12月1、舉辦首屆5Z(1111)無人駕駛智能車挑戰(zhàn)賽；2、項目公開展覽、展示；總結驗收2013年1-3月1、收集整理活動、競賽、成果資料；2、編輯科技創(chuàng)新競賽研究項目文集；3、項目驗收；(5)利用的各類科技教育資源(場所、資料、器材等)深化青少年機器人教育管理體系實行“統(tǒng)一領導，條塊結合，形成合力”的原則。由校長掛帥，分管領導負責牽頭，各處室互相支持、協(xié)調，成立機器人教育領導

12、小組，構建機器人教育管理體系，制定校園機器人教育建設規(guī)劃，保障機器人教育項目、崗位、陣地、教師和物資的落實，保證機器人教育活動的扎實開展。充實青少年機器人教育骨干隊伍加強教師的科技知識和技能培訓，聘請學有特長、熱愛科技的老師，擔任學校的科技教育輔導員，以點帶面，提高教師科技教育的整體素質；并聘請校外科技界的專家擔任學?？萍碱檰柡洼o導員。增加青少年機器人教學硬件配置要執(zhí)行無人駕駛智能車競賽活動方案，機器人教學配置方案是一個很重要的問題。如果沒有足夠的這方面的基礎，任何教學設計方案都是紙上談兵，無米之炊。首先機器人的軟、硬件建設是取得教學成績的前提和保障。現(xiàn)有1間標準教室作為機器人小組活動室，內有

13、“中鳴”機器人三套，電腦一臺；還有2間“科教合作”的啟蒙機器人工作室，里面有8套教育機器人,8臺電腦，這些配置為開展機器人教學提供了較好的實驗條件。當然還要配置的機器人設備和機器人競賽場地及電腦等配備還不足，出外參加無人駕駛智能車競賽，筆記本電腦也是必需的。其次是合理安排機器人活動時間和經費。機器人活動的開展，機器人興趣小組的競賽訓練，參加無人駕駛智能車競賽是需要時間的保障及經費來支持。(5)可能出現(xiàn)的問題及解決預案主觀上的初中生的機器人專業(yè)知識不足和整個社會普遍對科技創(chuàng)新觀念落后和客觀上學校機器人教育條件限制是本活動開展過程中主要會出現(xiàn)的問題。解決的策略是不斷加強自身的專業(yè)學習，提高駕馭青少

14、年科技創(chuàng)新活動的能力，并多學生家長聯(lián)系，多與學校領導溝通，提供好的意見建議，把開展無人駕駛智能車競賽的活動，提高科技創(chuàng)新能力作為學校教育工作的一個重點，予以大力支持。(6)預期效果與呈現(xiàn)方式1、學生優(yōu)秀設計成果、活動實驗報告，無人駕駛智能車設計方案專輯；2、學生無人駕駛智能車作品展示及參加各類科技競賽成績，形成科技小論文、小發(fā)明、小創(chuàng)造成果、參賽心得體會集；3、充實完善青少年機器人教育綜合實踐活動校本課程和學科滲透科技教育實施理論。(7)效果評價標準與方式(1)過程性評價：教師評價與生生評價相結合。每次活動結束前，教師評價學生們的表現(xiàn)，鼓勵為主，指出問題，表揚最突出者。每個小組學生自行選出一個最優(yōu)者并說明理由。(2)對無人駕駛智能車設計競賽成績的評價：由師生共同組成的評價小組來打分。無人駕駛智能車是通過競賽的方式來評價，評價標準除了有“用時短者為勝”，還從“參賽者之間的團結配合程度、重在參與的態(tài)度、外形設計的創(chuàng)意和機械傳動方式的創(chuàng)意”等方面來評價。(8)對青少年“益智、養(yǎng)德”等方面的作用本活動方案