机器人实验室建设蓝皮书纳英特机器人事业部总页数正文附录生效日期： 编制：审核：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521实验室的整体布局522环境要求1123活动场地的要求1324课桌要求1425电、水、气要求1426展示要求1527储物要求16三、实验室的开展171、师资培训172、课程设置1821教学1822兴趣小组203、实验室管理办法2131实验室的日常管理2132实验室器材管理2133实验器材的日常维护224、项目展示22四、各种制度参考23学生实验守则23仪器借还制度23实验室工作人员职责23仪器报损赔偿维修制度24仪器管理使用制度24安全防护制度25一、 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发展，智能机器人的教育走入中、小学校已经成为可能和必然趋势。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、素质培养的智能平台。我们认为智能机器人教育在基础教育领域中的作用主要体现在以下三个方面。 1、 使学生了解智能机器人这个学术前沿领域的发展和应用状况，了解智能机器人的概念和工作方式，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，了解智能机器人各种传感器和驱动装置的作用。理解体会程序是智能机器人的灵魂，了解机器人是怎样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，提高学生分析问题和解决问题的能力。 3、 通过完成任务和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、协作能力和创造能力。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、小学校的可能性和必然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、小学校中会以下面方式体现出来。 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，我们必须面对这样一个问题-我们家长和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，去发展他们分析问题和解决问题的能力；让他们能应用科学知识和信息去做决定；鼓励他们有信心去接触新科学和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，这是获取和积累知识的最佳途径。被动的接受会随时间的流逝很快被遗忘，不会产生持久的影响。” 2.2学习的乐趣科学家和教育学家的研究发现，如果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。如果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孩子们根本就没有意识到自己正在学习。开放性实验室恰好提供这样的学习环境和场所。2.3学习收获孩子们通过在实验室中的系列学习，可以培养他们：团队精神、创造与创新精神、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，知道自己的兴趣所在，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1、设备的选型（略） 结构紧凑，简洁实用，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相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 21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同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，和一个机器人活动展示区构成完整的实验室系统。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和师生互动，因此一般需要比较大的空间，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。由五大主要功能区结合而成：1、教学区进行机器人日常教学活动2、活动区机器人活动的专用场地，及学生测试机器人的的空间3、组装区提供专用课桌和工具，搭建和改装机器人（结合万能机床）4、展示区展示各种各样的机器人，以及学生自己创作的科技创新作品5、储物区存放机器人及其相关设备面积大于250m2，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。 实验室局部环境论文展示区，机器人展示区，项目展示区，比赛活动区学习区与工作区我们也可以使用50-90平米左右的普通实验室或教室进行改造。根据通常教室的尺寸，进行了布局设计，供学校参考，最终的设计方案需根据现场实际进一步完善。以下是环境设计参考方案：淄博张店区第七中学兴趣小组实景浙江绍兴城南中学课堂教学实景实验室通道规划的一般要求：中央台与边台间过道的最小距离为1.2米中央台与中央台间过道的最小距离为1.5米中央台与高柜间过道的最小距离为1米中央台面对墙时的宽度不宜小于1米两边台间走道的最小距离为1.2米两座位间的走道不宜小于1.5米座位与中央台的间距不宜小于2米通风柜面对墙时的走道为1.8米通风柜与实验台对放的最小距离为1.8米两台通风柜对放的建议间距为3米22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。整个实验室必学采用遮光窗帘密封，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。双层外遮光布里绒布照明：使用冷光源材料，在很多机器人竞赛规则中都有指出，同时还说明现场不能使用照相机。地面：地面的平整度是最关键的要求，至于用什么材料关系不大，因为可能考虑要地面处理强、弱电的走线，一般建议使用强化地板。现在很多计算机教室使用防静电地板，在地板下金属地垄（见下图）会产生磁场对数字指南针进行干扰，一般使用架高机器人活动场地的作法，来减少对设备的干扰，因此在新建实验室中不建议使用。环境的三大要素：外界光-窗帘 内部光-冷光源 地面-平整尽量不使用防静电地板日光灯双层窗帘强化地板23活动场地的要求机器人活动无论是课堂教学还是兴趣小组都需要活动场地，因此教室需要有足够的空间进行机器人开展活动。方案一 在教室内就地取材。例如机器人走迷宫，可以让学生用自己的凳子随意在地面上组合成一个迷宫。这不仅解决了场地问题，而且学生在组合迷宫的过程中，既要设计机器人行进的路线，分析自己搭建的场地是否合理，又要反思自己的编程设计能否解决问题，这对学生提高分析能力、巩固知识很有帮助。方案二 采用简易材料制作小型活动场地。例如 “机器人小导游”项目中，设计的情境是由机器人带领游客浏览一到两个景点。我们直接在地面上贴上三块不同颜色的圆形贴纸，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同，我们可以相应使用塑料、卡纸、瓶罐等材料，直接在纸上或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、 这些场地不仅可以用于教学，也可以做赛前调试用，实用价值比较大。 整个场地布置要合理，便于学生的通行及机器人在场地调试时要方便，教师在进行教学是要便于管理、监督学生。总之，在机器人活动场地问题上，我校的经验是“根据学校实际，逐步到位；老师和学生共同设计制作；因地制宜，灵活实施”，从而以较低的代价取得了满意的课堂效果。 24课桌要求 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：220V 50HZ，桌面应提供多功能接线板（主要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。主要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1：1：3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；