中航恒拓无人机中小学创客实验室建设方案

一、创客教育概述


1、创客教育简介

      “创客”一词来源于英文单词"Maker”,首次由克里斯·安德森在《创客:新工业革命》一书中提出,是指出于兴趣与爱好,努力把各种创意转变为现实的人。创客需要具备一定的知识含量和创新、实践、共享、交流的意识。创客教育则是指为解决普教体制中创新能力培养的不足等问题而将创客理念引入普教体系中,实施一系列关于创新动手技能训练的综合课程。

2、创客教育政策响应

        2015年9月2日,教育部办公厅发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》,提出有效利用信息技术推进“众创空间”建设,探索STEAM教育、创客教育等新教育模式。这意味着由社会“创客运动”引发的“创客教育”热潮,正式进入国家层面的教育发展规划中。作为“大众创业、万众创新”战略的重要组成部分,创客教育是培养双创人才的生力军,是进一步释放全社会创新生产力的重要战略部署。目前,国内多省市出台政策支持创客教育,尤其是 2017 年,创客教育布局全面开花,在全国如火如荼地推进。上海市于2017年4月提出2020年校园创客实验室发展规划后,河南、西安及深圳三省市相继公布校内创客教育发展蓝图。河南省教育厅宣布,为推进河南省中小学创客教育,将确定100所具有一定规模的创客教育试点校;西安市教育局表示,将启动中小学创客教育实验室建设,到 2020 年,全市 50%的小学、75%的普通中学至少建有1个适用的创客教育实验室;深圳市拟投 9000 万继续推进建设 200 个创客教育实验室,届时,深圳市半数公办中小学将拥有创客实验室。

3、创客教育开展现状

        创客教育在我国中小学的发展处于初级探索阶段。通过有关调查中小学创客教育开展现状,发现学校创客空间的建设有待完善、专业师资力量不足、学生自身的兴趣有待提高、创客教育课程和活动的设置缺乏健全完整的体系、创客教育的宣传推广力度不足等问题。

4、创客教育开展意义

       首先,开展创客教育促进个体全面发展,让勇于创新,乐于实践的精神成为本能。课改《纲要》提出要改变课程过于注重知识传授的倾向,强调形成积极主动的学习态度,使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。当前的教育体系,对于学生的学习评价无非是表扬、鼓励,最终还是以分数的形式来体现!学习看不到自己学习的价值,自然学习就没有动力。创客就是不以赢利为目标,把创意转变为现实的人。要善于发现问题,并找到改进的办法,将其整理归纳为创意和点子,从而不断创造出新的需求。在这过程中,社会交际、共同合作、组织协调,成功与失败等各种行为体验。不仅仅是获得表扬与鼓励,更重要的是体验到自己改变生活,改变现实的无限可能!勇于创新,乐于实践的精神将会在一次次的创客行动中变成一种本能和信仰。从而实实在在的促进了学生个体的全面发展。

       其次,开展创客教育加速教育的变革,让学生面向社会,面向未来。当前的学校教育是关起门来培养学生的教育。面向世界,面向未来的最好方式就是面向生活,面向社会。当前的创客教育主张以用户为中心、以社会实践为舞台、以共同创新、开放创新为特点的用户参与。创客创造的是价值,其 “价值”不仅指所创之物应有的价值,更强调创客的自身价值。换言之,创客自身价值通过所创之物得到了更好的体现。创客的价值要物化在成品上,即“转变为现实”是关键。创客最终要创造出成品,要具有将创意、理念物化为产品的能力,要具有将技术、创新集成为产品的能力。也就是说创客教育让我们的学习直接面向了社会,面向用户。

       一位教育家曾说过,学校就是生活,生活就是教育。在学校开展创客教育,将会更好挖掘的学生的创新潜力,让学生得到全面的发展,更重要的是,让学校教育融入时代,与社会发展一体化,让学生真正的面向世界,面向未来!

二、中航恒拓恒拓无人机创客实验室建设方案  


1、无人机创客实验室建设背景

       国务院印发《新一代人工智能发展规划》,《规划》提出要在中小学阶段设置人工智能相关课程,推动人工智能领域一级学科建设,把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重,完善人工智能教育体系等内容。

       2017年《义务教育小学科学课程标准》提出,为进一步加强小学科学教育,从今年秋季开始,小学科学课程起始年级调整为一年级。并且今年国务院印发《新一代人工智能发展规划》,其中明确指出应逐步开展全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科,培养复合型人才,形成我国人工智能人才高地。

       伴随着科学技术的高速发展、互联网热潮的风起云涌,3D 打印技术、 Arduino 等开源硬件平台日趋成熟、新能源新科技的运用普及化,越来越多热衷于将创意变为行动的年轻人踏上了“创客”之路,基于设计、分享、交流、制作、开源的“创客运动”正在席卷全球。

2、无人机创客实验室建设目标

      在学校建设面向青少年的创客室验室,通过“创客”活动和课程,学生们可以接触最前沿的软件、电子、机械、新能源等科学技术,在创客实验室,学生们可以将想法运用所学知识动手实现,在碰撞、分享的自主、开放氛围中,他们的想象力被激发、创新能力被培养、自主学习与思考的能力得到锻炼。

       建设具有自身特色的空中机器人创客教育实验室,以此为依托促进学校的人工智能基础教育发展和锻炼学生的思维能力以及对人工智能有一定的认识和学习。教师可以依托实验室的硬件以及技术环境进行课程设计和科学理论的普及,进一步促进学校科技智能教育的发展和相关学科课程的升华,促进学校教学能力的提升,为学校的教学发展增添一抹科技亮色。

3、无人机创客实验室建设要求

1)学生需要具备以下基本能力,既无人机的基本实训学习步骤:

  • 安全指引:引导学员,掌握基本飞行常识,如何操作安全飞行,明确禁飞与飞行器登记等政策,在飞行空间困难区域里如何操作等指引;
  • 课程讲解:以课程学习为主,首先了解飞行原理,飞行控制器基本原理,各个飞行部件如何连接,机械结构的作用,以及操控原理讲解;
  • 模块组装:了解各类模块形态,使用专用工具将各个机械部件组装,学习电子元器件的组合,掌握各部件的用途与安装方式;
  • 调试检修:调试飞机参数,在动态和静态两种状态下进行调参,校准所有传感器,通用问题的解决,检修维护电气元件,更换机械部件;
  • 飞行操作独立完成飞行模拟,熟练掌握遥控器手感,模拟飞行记录达到规定时间可进行实际飞行训练,实际飞行训练将从小型开始逐渐升级到大型,从室内到室外。

2)学生需要具备参加地区或全国性质的相关竞赛能力,随着创客概念的深入人心及国家政策的大力引导,地区、全国性质的青少年创客类竞赛蓬勃发展,此实验室的另一功能则作为相关竞赛的实训基地,供参赛队训练使用。实验室授课老师在第二阶段应结合如中国工程机器人大赛青少年组等比赛规则进行进行模拟竞赛训练,有具体参加的比赛,则进行针对性训练。此类竞赛一般分为操作环节和发散创意环节,操作环节主要考验参赛者的手动操控能力,勤加练习即可;发散创意环节主要体现在参赛作品的算法程序,应由设备厂家配合完成。

3)学生需要具备一定开发能力,老师和学生经历过以上两个阶段后,对现有的设备和相关比赛规则都有了深刻的认识,便会衍生出多种以实际应用为背景的创意,指导老师可根据实际情况,组建以学生为主体,老师把控大方向的课题研究小组。 实验室在完成上述目标后,即达到稳定运行状态(学生更迭稳定化,参赛训练常态化,课题研究规范化)。

4、无人机创客实验室功能区域划分


 实验室可根据实际户型场地划分为拆装授课区、工件生产区和训练场地:

1)拆装授课区:此区域为理论课程、教具拆装调试、电脑制图等教学内容的功能区域,学生容量为50人。每个座位配备桌椅(非固定)、拆装工具盒,电脑(笔记本为宜),无人机和机器人等教具以及教具存储柜和作品展示架。

2)工件生产区:此区域为DIY零部件,教具深度维修改装的功能区域,配备3D打印机及耗材、小型台式砂轮机,小型台钻,小型手锯,电烙铁,热风枪,气体交换机,灭火器,防火试验台,碳纤维管,轻木板等器材。

3)训练场地:此区域为日常训练和参赛集训的多功能训练场地,含多种竞赛场地图。

三、无人机相关竞赛介绍

      “中国工程机器人大赛暨国际公开赛”作为一个公益性、非营利赛事,目前由教育部高等学校创新方法教学指导委员会、国际工程机器人联盟等机构共同主办,从2011年发起设立,经过几年的发展,已经形成搬运工程、竞技工程、竞速工程、生物医学工程等面向工程应用、突出创新实践、在国内有一定影响力的机器人科技竞赛活动。中央电视台、人民网等新闻媒体多次对大赛的有关情况进行过报道。

      比赛规则为设计一个小型四旋翼无人机自主飞行,并完成精准定点飞行与飞行避障、航拍等任务。机器人在比赛场地内 飞行,先将不同颜色但相同形状的物料分类搬运到设定的目标区域,再“环游世界”到设定 的目标区域,最后在无人遥控下飞行到设定的目标区域。比赛记分根据机器人所放置物料的 位置精度(环数)、过环情况、返回情况和飞行时间确定分值。比赛排名由完成时间和比赛 记分共同确定。

      “登峰杯”是“登峰杯全国中学生系列学术科技竞赛”的简称,是由中国高等教育学会学习科学研究分会、清华大学教育研究院、中国工业与应用数学学会、中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、中国教师发展基金会教育评价专项基金共同主办的全国中学生课外学术科技竞赛。“登峰杯”全国中学生机器人竞赛是系列学术科技竞赛的一个子项目,包括“人型体操机器人”、“车型搬运机器人”、“九宫迷城机器人”、“室内空中机器人”四个子项目,通过完成具体的任务,来代替人或协助人进行工作。

       中航恒拓成立于2014年7月,是中航无人机旗下一家专注于教育无人机解决方案及服务的专业提供商,针对职业院校无人机实训室方案建设、无人机应用技术专业搭建、无人机产教融合实训基地建设等提供一站式解决方案。

      中航恒拓无人机产教融合综合实训基地协助各大院校解决教育人才培养和产业需求两大问题。实现资源的共商、共建、共享,最终实现把学校建在产业基地,把无人机专业建在产业链上,建在需求链上。