智能机器人课程标准

智能机器人课程标准
一、课程的基本理念
（一）关注全体学生的发展，着力提高学生的多元素养
普陀区智能机器人课程属于技术教育范畴，是以培养学生创新精神、实践能力为宗旨，以提高学生的信息素养（利用信息技术的意识和能力）、技术素养（理解技术、选择技术、使用技术、管理决策技术的能力）为目标的教育，是学生信息科技课程的延伸。

智能机器人课程必须尽可能的面向全体学生，必须为学生拓展信息技术、技术教育学习经历、行使受教育权利提供机会和条件。

要充分考虑到学生在兴趣、生活经历、地域特征、文化背景等方面的差异，在课程、教材、教学及其评价等方面鼓励多样性和选择性，以满足不同学生的不同需要，促使学生的个性发展。

智能机器人课程应当避免机械的、单一的技能训练，强调学习中学生技能的形成、思想方法的掌握和文化的领悟三者之间的统一，注重在拓展学生实践能力的同时，促进学生创新精神的发展。

（二）注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养
学生的创新思维能力和创新实践能力体现在积极的求异性、敏锐的观察力、创造性的想象力、独特的知识结构以及活跃的灵感与直觉以及实验动手操作能力、组织管理能力和创新成果开发与转化的能力，捕捉和处理信息的能力等。

涉及好奇心、自信心、责任心、进取心、竞争意识、冒险精神、敢于否定与怀疑的意识、承受力、决断力和群体意识与团队合作精神等。

在智能机器人的活动过程中必须注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养.
小学阶段是个性发展的重要时期,感情逐渐丰富,有意想象增强、创造成分增多，从以具体形象思维为主要形式逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式，思维缺乏批判性常以教师的言语作为衡量事物对错的标准。

在学习活动中，要充分发掘机器人内在的“魅力”，培养学生的学习兴趣，活跃创造的欲望；应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动，让学生体验合作学习、团队协作的方法、精神；经历探究和创新的启蒙和过程，使学生的创造潜能得到良好的引导和有效的开发，使学生的实践能力得到发展。

初中学生认知结构的各种要素迅速发展，认知能力不断提高，认知的核心成分--思维能力逐渐在成熟，在向理论思维转化；抽象逻辑思维占优势地位，辩证思维和创造思维有了很大发展；自我评价和自我控制能力明显增强；心理状态极不平衡，多种多样，偏差心理不时呈现。

在学习活动中，要进一步拓展视野，关注机器人技术发展对社会的影响；培养学生的学习兴趣，增强创造的欲望；应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动，让学生习惯合作学习、团队协作的学习与研究方法；营造民主、活跃、进取的学习氛围来进行探究和创新，使学生的创造潜能得到良好的引导和有效的开发，使学生的实践能力得到发展。

高中学生正处于创造力发展的重要阶段，他们的想象能力、逻辑思维能力和批判精神都达到了新的水平。

在学习活动中，要鼓励学生想象、怀疑和批判，要营造民主、活跃、进取的学习氛围；应充分利用智能机器人课程的内容载体，培养学生的学习兴趣，激发学生的创造欲望；应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动，培养学生的探究能力和敢于创新、善于创造的精神和勇气，使学生的创造潜能得到良好的引导和有效的开发，使学生的实践能力得到进一
步的发展。

（三）立足科学、技术、社会的视野，加强人文素养的教育
当代社会，技术与科学、社会的关系越来越密切。

智能机器人课程应当通过具体的技术实践使学生理解技术与科学的联系和区别，以及两者对社会发展、人类生活所具有的同等意义上的重要作用，从而深化学生的认识，开拓学生的视野。

与此同时，应注意将技术所蕴含的丰富的人文因素，自然地融入智能机器人课程的教学之中，使其滋润学生的心田，提升学生的文化品位和人文素养。

（四）紧密联系学生的生活实际，努力反映先进技术和先进文化技术是不断发展变化的，它具有鲜明的时代印记。

智能机器人课程应紧密联系学生的生活实际选择课程内容，在注重课程内容的基础性、通用性的同时，注重它的先进性；应注意从学生现实生活所接触的技术内容向现代技术和高新技术延伸，使学生有机会了解现代工农业生产和日常生活中技术发展的崭新成果和未来走向；应让学生在掌握基础知识和基本技能的同时，有机会接触到所能理解的最新发展成果和技术信息，从而领略到技术发展的内在动力和文化意义，增强对当代先进技术及其文化的理解。

（五）丰富学生的学习过程，倡导学习方式的多样化
学生的技术学习过程应是主动建构知识、不断拓展能力的过程，也是富有生机、充满探究、生动活泼的活动过程。

在这个过程中，学生是学习的主体，教师是学习活动的引导者、帮助者，更是学生的亲密朋友。

在课程的实施过程中，应当从学生的实际出发，精心设计和组织学生的学习活动；应当根据学生的身心发展规律和技术学习特点，指导学生采取自主学习、合作学习、网络学习等多种学习方式，促进学生探究能力的提高，积极的情感态度与价值观的形成，以及终身学习能力的发展。

二、课程的设计思想
（一）课程的模块结构
智能机器人课程设6个模块。

其中2 个必修模块，为《智能机器人基础知识》，《智能机器人基础项目》。

4个选修模块为《乐高机器人》，《能力风暴机器人》，《慧鱼机器人》《简易机器人的制作》。

教学时间为36~72课时。

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必修模块《智能机器人基础知识》通常在教学的开始阶段进行，涉及智能机器人的概念，基本结构和工作原理，机器人的发展历史，机器人的应用。

教学可以根据设备条件选择使用乐高，能力风暴，慧鱼等类型的机器人作为载体。

必修模块《智能机器人基础项目》是需要进行的活动项目，是不论使用何种机器人都需要
完成的活动，是机器人设计和机器人技术的基础。

选修模块《简易机器人的制作》要求比较高，需要一定的专用器材和一定的电子技术基础。

教学可以按必修模块《智能机器人基础知识》，三选一模块《乐高机器人初步》、《能力风暴机器人》、《慧鱼机器人》，必修模块《智能机器人基础项目》的顺序进行。

有条件的再选择选修模块《简易机器人的制作》
（二）关于课程标准结构的说明
《智能机器人课程标准》由课程理念、课程设计思路、课程目标、内容标准、实施建议及案例等部分组成。

课程理念是进行课程设计、确立课程目标、选择课程内容、组织课程实施的思想基础，着重列出涉及本课程理论与实践的几个主要问题，加以简要阐述，以便使课程实施者了解智能机器人课程的基本思想，并使之贯穿于课程实施的全过程。

课程设计思路着重介绍本课程设计的基本思路、课程结构中的模块设置及其选修建议、课程标准的结构及其使用方法等。

课程目标是依据课程改革的基本精神和技术课程的性质及任务提出的，是学生通过技术课程学习必须实现的最低成就状态，是选择课程内容、实施课程教学、开发教学材料、进行课程评价及管理的依据。

智能机器人的课程目标紧紧围绕信息素养、技术素养展开，注重科学素养与人文素养的结合，注重“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”的统一，注重学生创新精神和实践能力的培养，并形成智能机器人技术在课程目标上的独特追求。

内容标准是从课程理念和目标出发，依据通用技术的特点和我区的教育现状提出的学生学习内容及其要求的基准。

智能机器人课程内容标准以模块中的每一个主题为陈述的基本单元，每个主题的内容标准由若干个具体条目组成。

每个标准条目除明确应学习的内容及应达到的要求外，还根据需要进行了举例。

这些例子是从技术的特性出发，对标准内容的解释或说明，以使读者更好地理解标准的内容。

每个主题除列出内容标准外，还提出了实现标准的一些活动建议。

对这些建议，教师和学生可以根据实际选择使用，也可自主设计其他各类活动。

实施建议是在课程实施层面上对课程的教学、评价、教材编写、课程资源的开发和利用等方面所提出的建设性意见，对技术课程的实施具有指导性和启示性，可供课程实施者参考。

智能机器人课程的实施建议注重新课程理念在实施过程中的具体应用，在简述相应的原则、方法和策略的同时突出了重点；在仪器、设备、场地、专用教室、师资等方面也提出了因地制宜、注重条件替代的思路，为各学校的课程实施留下了创造的空间。

案例具有解释、引导和启示功能，对理解课程标准具有辅助作用。

智能机器人课程的案例有些是专题性的，有些是综合性的，供课程实施时参考。

（三）关于目标要求的说明
本标准按照学习目标的要求，使用了体现不同水平的行为动词。

这些词语有些是对学习结果目标的描述，有些是对学习过程目标的描述，并分别指向知识与技能（知识性，技能性）目
三、课程目标
智能机器人课程立足信息技术教学的基础，以基础的、宽泛的、与学生日常生活联系紧密的技术内容为载体，以进一步提高学生的信息素养、技术素养、促进学生全面而富有个性的发展为目标。

通过本课程的学习，学生将进一步拓展信息技术、技术学习的视野，学会或掌握一些通用技术的基本知识和基本技能，掌握技术及其设计的一般思想和方法；具有一定的技术探究、运用技术原理解决实际问题以及终身进行技术学习的能力；形成和保持对技术的兴趣和学习愿望，具有正确的技术观和较强的技术创新意识；养成积极、负责、安全地使用技术的行为习惯，发展初步的技术能力和一定的职业规划能力，为迎接未来社会挑战、提高生活质量、实现终身发展奠定基础。

智能机器人课程注重学生创新精神和实践能力的培养，在实现以上目标的同时，，并着力在以下几个方面形成目标上的独特追求：技术的理解、使用、改进及决策能力；意念的表达与理念转化为操作方案的能力；知识的整合、应用及物化能力；创造性想象、批判性思维及问题解决的能力；技术文化的理解、评价及选择能力。

（一）知识与技能
１．理解智能机器人技术的性质，了解智能机器人技术的发展历史和一些最新成果以及生活和生产中的应用，能正确认识智能机器人技术对人们日常生活及社会产生的正反两方面的影响，具有正确操作机器人基本技能。

２．了解传感器在智能机器人工作中的作用，理解红外、光敏、碰撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用。

3．了解智能机器人设计的基本知识，初步掌握智能机器人设计的一般程序和基本技能，能对设计的过程、方案和成果作出比较全面的评价。

４．能从技术设计的角度理解结构、系统、流程、控制的一般概念，了解简单的结构设计、系统设计、流程设计、控制设计的基本知识，以及这些知识在机器人设计中的内在联系和广泛应用。

５．了解算法的概念和在机器人设计中的重要作用;能够用自然语言来描述机器人工作的过程。

６．熟悉一种可视化窗口的程序设计，并应用于机器人的制作。

７．具有初步的技术试验的操作技能，能进行基本的技术测试和技术指标测量，会写简单的技术测试和技术试验报告。

（二）过程与方法
１．经历根据生活和学习需要提出问题、并形成设计解决问题方案的过程，体验学习中应用批判性思维和创造性想象能力的方法。

２．经历技术方案的实现或转化为作品的过程，初步学会模型或作品的制作、装配、调试的方法。

３．经历作品制作中交流与评价的过程，学会在小组活动中进行学习的方法。

４．经历将结构、流程、系统与控制的基本知识应用于技术实践的过程，初步掌握结构、流程、系统与控制的基本思想和方法，并能综合运用所学知识和技能解决一些实际问题，发展创新精神和理论运用于实践的能力。

６．经历典型的技术设计、制作和评价的活动过程，初步掌握基本的技术学习方法和技术探究方法，具有初步的参与技术活动的能力和使用技术及其产品的能力，发展技术的决策能力、创新能力和终身学习能力。

（三）情感、态度、价值观
１．形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲望，领略技术世界的奥秘与神奇，关注技术的新发展，具有对待技术的积极态度和正确使用技术的意识。

２．熟悉从事技术活动必须具备的品质，能够安全而又负责任地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度，养成严谨、守信、负责、勤俭、进取等良好品质。

３．体验技术问题解决过程的艰辛与曲折，具有克服困难的勇气和决心，培养不怕困难、不屈不挠的意志，感受解决技术难题和获得劳动成果所带来的喜悦。

４．认识技术的创造性特征，形成实事求是、精益求精的态度，培养富于想象、善于批判、敢于表现个性、勇于创新的个性品质。

５．理解技术的文化特性和艺术特性，具有认识技术问题的国际视野和全球意识，以及一定的对技术文化的理解和选择能力。

６．理解科学、技术与社会的相互关系，增强劳动观念，具有敬业意识与创业意识，形成与技术相联系的经济意识、质量意识、环保意识、伦理意识，以及主动参与当地经济建设的意识。

在课程实施过程中，知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的目标是一个不可分割的整体，应注意融合与协调，努力实现三者的有机统一。

四、内容标准
必修模块--智能机器人基础知识
智能机器人的基础知识是学习实践创新课程的基石，通过本模块的学习，学生应该知道智能机器人的概念，基本结构和工作原理，对进一步的学习产生浓厚的兴趣和强烈的欲望。

（一）智能机器人的概念
1．内容标准
（1）知道机器人有多种定义及多种定义的原因。

例１能用自己的语言描述“机器人三原则”。

例２能找到我国科学家对机器人的定义。

（2）知道工业机器人和自主机器人的区别。

例1 区别“第一届机器人学术会议上对机器人的定义”和“1987年国际标准化组织对工业机器人进行的定义”。

例２区别机器人与智能机器人的不同。

（3）了解智能机器人的发展与应用。

例１能用自己的语言或图描述“心目中的智能机器人”。

例２叙述家用智能机器人可以做的事。

2．活动建议
（1）通过小组的活动，寻找多个机器人的定义，了解机器人的应用现状。

（2）组织一次“10年后的机器人应用”畅想活动。

（二）智能机器人的基本结构
1．内容标准
（1）知道对比人的“结构”来认识机器人的结构要素
例能描述人眼睛、耳朵、嘴巴、脑等器官在认识世界中的作用。

（2）知道智能机器人的系统组成。

例能讲述智能机器人由动力及运动、传感器组、控制部分及信息处理部分组成。

2．活动建议
（1）剖析一款机器人，认识各器件。

（2）以小组的合作开展学习活动，并有意识引导学生进行辨析、归纳从而不断建立、更新关于机器人的知识体系。

（三）智能机器人制作入门
1．内容标准
（1）知道机器人运动的基本方式。

例1．能让电动机转动，并搭建减速装置。

例2．能搭建让机器人运动的小车。

（2）知道传感器的作用
例1．知道光敏传感器能将光“亮度”的变化转换成电信号。

例2.能识别三、四种传感器。

（3）会使用可视化编程软件
例1.能打开VJC软件，知道各模块的功能。

例2.能用自然语言表述机器人避障的过程。

例3.编写机器人走正方形、走园的程序。

（4）能制作简单功能的智能机器人
例1.知道制作智能机器人需要有根据项目需求经历项目分析、设计算法、编写程序、调试运行等过程。

例2.会下载测试程序并熟悉智能机器人相关的技术参数。

例3.在智能机器人运行调试时，知道要观察并记录的现象，要分析、调整的参数。

2．活动建议
（1）以机器人避障碍为例说明感知、处理、行动的全过程。

（2）可视化编程学习是该单元的重点，要特别重视算法的教学。

用自然语言表示算法不仅关系以后的编程，也是学生可持续发展不可缺少的要素，教学必须给予关注。

（3）制作智能机器人的过程是培养实践动手能力，提高创新意识的途径，教学中要有意识的发挥这一“载体”的作用。

（4）本主题的学习中，小组的合作活动是最有价值的，应该充分进行设计，特别既要使每个学生积极性高度发挥又要能相互协同完成项目体现群体的智慧。

选修模块—能力风暴机器人
根据各学校设备条件，此模块教学主要以能力风暴机器人（实体机器人AS-MⅡ与虚拟仿真环境）作为教学载体。

通过学习，学生应该了解能力风暴机器人的类型和结构，学会拆装AS-M Ⅱ机器人，并在开展活动前完成机器人的自检测试及认识VJC1.6软件开发系统。

其次，结合必修模块----智能机器人基础项目，以能力风暴机器人AS-MⅡ为载体，学会用VJC1.6图形化编程软件，编程调试完成项目实践任务。

为了让部分学有所长的学生能够得到更大的发展空间，在拓展版块，根据各学校的设备条件，还将涉及一些相关的机器人足球和灭火竞赛的编程教学实践活动，从而真正让机器人教育走进课堂，开发机器人文化的教育功能和发掘智能机器人的教育价值。

本模块由以下4个主题组成。

（一）能力风暴机器人的类型与结构
1、内容标准
（1）了解能力风暴机器人的发展史及种类。

例能登陆了解更多种类的能力风暴机器人（如智能移动机器人越野型AS-M32P、能力风暴竞赛机器人 AS-MF、简化步行机器人、搭积木的机器手等创新机器人）（2）知道能力风暴机器人AS-MⅡ外观各部件的组成
例：能从俯视、后视和仰视的角度逐步认识能力风暴AS-MⅡ各组成部件（俯视----上盖、主板、传感器、底盘，后视----喇叭、LCD液晶显示屏、控制面板，仰视----直流电机、主动轮、导向轮、电池）
（3）识别能力风暴机器人AS-MⅡ控制面板的各部件功能（充电指示灯、下载口、充电口、开关、“复位/ASOS”按钮、“运行”键、电源指示灯）。

例：找到充电口，尝试为机器人充电，并仔细观察充电指示灯的变化。

例：能尝试开关机器人，并观察电源指示灯及LCD液晶显示屏的变化。

例：尝试将串口通信线的一端接下载口，另一端连接在电脑机箱后面的一个九针串口上，让机器人与计算机就连接起来了。

2、活动建议
（1）各小组自定视角，探讨能力风暴机器人AS-MⅡ的组成部件。

（2）小组各成员尝试拿放能力风暴机器人AS-MⅡ，归纳拿放的正确姿势。

（3）组织一次网络漫游活动，可登陆广茂达机器人网站了解能力风暴机器人的不同种类和功能，也可登陆其他机器人网站了解相关信息。

（二）能力风暴机器人AS-MⅡ组装与自检测试
1、内容标准
（1）了解机器人组装所需工具。

例；识别螺丝刀（如十字螺丝刀）、老虎钳、镊子、硅胶枪、焊接工具、扎带、测电压表等常用工具。

（2）拆装能力风暴AS-MⅡ机器人
例：拆卸能力风暴AS-MⅡ的轮胎、电池板、上盖、传感器等，不建议拆装碰撞环。

（3）认识VJC1.6软件开发系统
例：VJC1.6是由流程图编辑界面和JC 代码编辑界面组成的一种图形化交互式C 语言。

例：进入流程图编辑界面，可以看到这样几个部分：菜单栏、工具栏、模块库、垃圾箱、流程图生成区、JC 代码显示区。

例：配置能力风暴智能机器人的型号。

（4）更新操作系统，下载自检程序，观察LCD电子显示屏变化。

例：尝试运行自检程序，进行LCD液晶屏、喇叭、光敏、红外、话筒、碰撞传感器、运动系统、光电编码器、扩展电机的检测，从而初步了解智能机器人各传感器和各部件的工作原理。

2、活动建议
（1）开展小组拆装能力风暴AS-MⅡ机器人竞赛，由于教学时间限制，建议可拆装一至二个部件，如滑轮或主板。

（2）以小组为单位，自定1—2个重点检测项目，并作好记录，汇报总结。

建议进行红外检测时，可用纸或书分别挡在机器人的不同方向，并移动，观察记录显示屏传感器数值的变化；又如光敏检测，可将机器人放置于不同光亮度的地理位置，并观察记录显示屏数值变化.
（三）能力风暴机器人的项目实践
1、内容标准
（1）能运用VJC1.6执行器模块中的常用模块完成机器人的简单实践活动。

例：学会调整“启动电机”中左右电机速率改变机器人运动轨迹。

例：尝试运用“发音”和“显示”模块让能力风暴机器人唱歌和发言。

例：能尝试运用“前进”和“转向”模块让机器人写出1—9数字。

（2）了解顺序结构和循环结构，简化程序。

例：尝试比较用“直行”和“转向”模块编写机器人走正方形顺序结构的程序，和用“多次循环”模块编写的循环结构机器人走正方形的程序。

（3）了解传感器模块库，并完成相应实践活动任务。

例：运用“亮度检测”模块让机器人寻找蜡烛，运用“声音检测”功能启动机器人，运用“碰撞检测”和“红外检测”让机器人躲避障碍物，走迷宫等。

2、活动建议
（1）几何搭建（机器人走直线；机器人画钝角、直角、锐角；机器人学写数“1—9”，机器人走三角形；机器人走正方形、机器人画房子等）
学会使用“启动电机”、“停止电机”模块，并通过调整参数，让机器人直行；知道和使用“执行器模块”中的“直行”和“转向”模块相关知识点；学会使用“控制模块库”中的“多次循环”模块简化程序；通过比较，初步了解顺序结构和循环结构；在调试中，调整参数，成功完成项目活动。

（2）音乐创作（机器人学唱儿歌；机器人乐队等）
学会用“发音”模块编写程序，让机器人学唱儿歌；了解音乐常识，如音长、音高、休止符的不同作用；小组合作，组成机器人乐队，自编小乐曲。

（3）警笛声声（机器人碰障警示、机器人避障等）
学会用“红外测障”、“碰撞检测”模块编写程序，让机器人发现障碍物后发出报警的声音；学会用“红外测障”模块编写程序，让机器人发现障碍物后及时避开；了解程序的选择结构。

（4）勇闯迷宫（机器人折返跑、机器人走迷宫等）
小组合作通过障碍物的设置来搭建迷宫；学会用“红外传感器”检测三个方向的障碍，并结合使用“直行”和“转向”让机器人折返跑或有效躲避障碍物。

（5）黑洞之谜（机器人找光源）
学会用“传感器模块库”中的“亮度检测”模块编写程序，帮助机器人寻找烛光；会用“执行器模块库”中的“显示”模块显示变量的值。

（四）能力风暴机器人竞技场（拓展）
1、内容标准
（1）了解当前全国级、市级、区级机器人竞赛项目及规则。

例：在世界上比较有影响的赛事主要有两个，一个是由国际机器人足球联合会(FIRA)组织的微机器人世界杯Mirosot，另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup。

（2）足球机器人的结构和程序简介
（3）灭火机器人的结构和程序简介
2、活动建议
（1）可组织学生网络漫游活动，或观看比赛的照片和视频及文字介绍，并相互交流。

（2）有条件的学校可组织学生进行足球及灭火比赛的尝试。

必修模块——智能机器人基础项目
智能机器人具备形形色色的信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉等。

除具有传感器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。

必修模块《智能机器人基础项目》是不论使用何种机器人都需要完成的项目活动，是机器人设计和机器人技术的基础。

通过本模块的学习，学生能够根据项目需求经历项目分析、设计算法、编写程序、调试运行等过程，理解红外、光敏、碰撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用，并能通过流程图或代码编写的方式为机器人编写程序，完成单一任务和综合性的项目任务的设计与制作。