精选创客教育之机器人教学对学生创新能力培养的实践与研究课题实施方案资料word创客教育之机器人教学对学生创新能力培养的实践与研究实施方案一、课题的提出“创客运动”流行于欧美国家的同时，也在中国的校园里兴起，清华大学、同济大学、深圳大学等高校和一些中小学，有的创设了“创客空间”，有的开设了“创客”课程，呵护并激发学生的创新热情，为学生提供“让想象落地”的平台。

通过“创客”活动和课程，学生们可以接触最前沿的技术，并将想法动手实现。

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，而这恰恰是当前中国教育的薄弱环节。

在信息时代，电子技术与计算机技术、信息技术是密不可分的，机器人就是电子技术和信息技术相结合的杰作。

近年来，随着机器人足球比赛、机器人灭火、机器人创意、机器人跳舞等与机器人相关的活动的开展，越来越多的科技人员和教育工作者也加入到这一结合了电子、机械和人工智能技术的活动中，使过去科幻小说中遥不可及的机器人成为青少年手中控制自如的作品。

智能机器人是现代高科技的集成体，是21世纪的科技至高点之一。

一些发达国家已把智能机器人比赛作为创新教育的战略性手段。

智能机器人集成了数学、力学、机械、电子、自动控制、传感器、通信、计算机、人工智能，是众多领域的高科技，能有效培养学生的动手能力、创造能力和协作精神。

目前我市正在进行新一轮的基础教育课程的改革，信息技术课程也正面临着改革与创新，而引入智能机器人教育将给信息技术教育带来新的活力。

当前在我国中小学已开展的智能机器人教育主要还局限于课外兴趣小组活动，目的是为了学生能参加各种比赛而开设的。

在信息技术教育日益普及的形势下，为了能让更多的学生能参与到这一活动中来，我们教学第一线的教育工作者有必要对能否在小学阶段信息技术课当中开设智能机器人教学进行研究。

二、指导思想在辩证唯物主义思想指导下，以教育部《基础教育课程改革（纲要）》为依据，运用现代教育理论和现代信息技术，开展中小学机器人教育的研究与实践，实现素质教育的人才培养目标。

三、研究的目标与内容研究内容：1、机器人课程体系的内涵研究；2、机器人课堂教学模式研究；3、机器人课外教学活动研究；4、区域性机器人教学教研平台建设与应用研究；5、机器人教学活动模块化研究；6、智能机器人教材，软件和网络课程建设研究；、7、机器人教具、学具开发；8、机器人教学与校内科技创新活动研究。

目标：知识方面：了解机器人软件工程、硬件结构、功能与应用等方面的基本知识。

能力方面：能进行机器人程序设计与编写，能拼装多种具有实用功能的机器人，能进行机器人及智能家电的使用维护，能自主开发软件机器人。

情感方面：培养对人工智能技术的兴趣，真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用，积极参加机器人编程比赛、机器人足球赛、机器人百科知识赛等各种课外活动。

研究如何在小学阶段以班级授课模式让“机器人”教育走进学校课堂。

研究智能机器人在课堂教学中的管理与教学模式，及教学评价。

研究如何把“机器人”教育与现有的信息技术教学结合。

四、研究方法研究方法：1、文献研究法：广泛查阅文献资料，包括国内外各种机器人校本课程建设文献等。

2、问卷调查法：了解学习者的学习者的信息素养、协作学习能力。

3、访谈法：访谈法是研究者寻访被研究者并且与其进行交谈的一种活动。

由于质的研究涉及到人的理念、意义建构和语言表达，因此“访谈”变成为质的研究中一个十分有用的收集资料的方法。

4、行动研究法：由与问题有关的所有人员共同参与研究和实践，对问题情景进行全程干预，并在此实践活动中找到有关理论依据及解决问题的研究方法。

五、研究步骤实施步骤：1、准备阶段（2017.3---2017.4）（1）成立课题组。

（2）收集资料与理论研修，加强国内外机器人教学资料收集，加强课程理论、教学设计理论、教学科学研究方面的理论的学习。

（3）开展调研，组织子课题申报。

对本校机器人教学活动的情况开展专题调研，在此基础上组织子课题申报、认定工作。

2、实施阶段（2017.4----2018. 2）（1）制定方案：制定整体实验研究方案，聘请专家对课题实验方案进行修改、完善、充实并最终完成子课题结题报告。

（2）子课题开题报告：召开由课题组、区教委负责同志和有关专家参加的开题会议，落实实验工作任务并邀请专家做专题报告。

（3）按子课题实验任务和目标，组织教师、学生开展课题实验工作。

（4）课题组开展教学研讨，组织优秀论文、课例评比活动等并推荐优秀论文、课例在相关刊物上发表。

3、总结阶段（2018.3---2018.4）（1）在理论与实践研究的基础上，分析各类实验数据，收集、整理、汇总实验研究成果。

（2）撰写实验研究报告，出版研究成果。

（3）子课题结题报告会。

聘请有关专家、课题负责人及有关行政领导出席，对实验进行现场评审，鉴定和验收。

六、研究预期成果探索正确的“智能机器人”与信息技术相结合的教学新模式。

在活动中，学生不仅可以学到有关机械、电子、计算机等技术知识，更可以帮助他们培养良好的生活习惯、掌握技能：如与人的沟通与合作、对他人的尊重、毅力与自信心的树立及时间的合理分配、利用率，了解自己的兴趣所在，为将来走上社会，面对新的挑战做好充分的准备。

（1）收集实验老师的论文。

（2）收集实验老师的优秀教案。

（3）校本课程七、成果形式（1）论文集（2）研究报告八、课题组人员及分工课题组长：于树强于树强具体负责课题的组织学习，参与撰写课题的研究方案、研究报告等徐洪元具体承担课题的实验研究，参与撰写课题的研究方案、研究报告等田通具体承担课题的实验研究，参与撰写课题的研究方案、研究报告资料收集等李艳艳具体承担课题的实验研究，材料整理工作等苑姗姗具体承担课题的实验研究，材料整理工作等喷漆机器人应用技术研究与未来展望涂装是制造业中一项非常重要的工序，它能有效地防止工件受外界环境侵蚀，提高工件寿命，而且能美化工件外观。

目前在国内，涂装工序主要还是靠人工完成，涂装的质量受工人的技术熟练程度、心情等因素的影响很大。

同时，涂装过程中挥发出来的有毒气体对工人的身体健康影响很大。

实现涂装过程自动化，具有巨大的社会与经济效益。

喷涂机器人就是一种典型的涂装自动化装备。

使用机器人进行喷涂作业，工件涂层均匀，重复精度好，工作效率高，能使工人从恶劣的工作环境中解放出来。

国际上将机器人应用到喷涂领域已有二十多年的历史，最早将机器人技术应用于喷涂的有美国的minihit公司、fudge公司、德国的hatel公司等。

随着机器人技术的不断完善，喷涂精度得到显著提高，喷涂机器人在主要的发达国家得到广泛的应用。

我国的华南理工大学、华中科技大学等科研机构先后对喷涂机器人技术进行深入的研究，取得了不少进展。

航天航空部的703所、625所使用热喷涂机器人进行作业，用来喷涂一些重要而特殊航空部件。

目前在我国，还没有完全意义上的独立生产喷涂机器人的厂家，机器人市场大多为欧美、日本、韩国等国的生产厂家所垄断。

近年来，我国的一些企业积极与高校开展喷涂机器人的项目合作，进一步推动我国喷涂机器人技术的成熟，普及与应用。

1、喷涂机器人的种类1.1 仿形喷涂机器人仿形喷涂机器人根据被喷涂工件的外形特点，简化机器人本体的结构与控制方式，造价低廉，维修简便，喷涂质量基本上能满足工业的需求。

据国外公司统计的数字显示，采用仿形喷涂机器人进行作业，喷房内部尺寸可减少2/3 ，排风量减少3/5 ，漆雾处理的冲水流量减少1/3，涂料节省大概30%—50%。

仿形喷涂机器人广泛应用于汽车、铁路机车车辆等机械制造业的喷涂作业，用于完成被工件顶部与侧面的喷涂。

相关资料介绍了一种用于汽车车身喷涂的仿形喷涂机器人，该机器人模仿汽车车身的形状，同时在顶部与侧面各安装喷枪，喷枪固定在机架上，喷枪与车身的距离、角度可以调解，以满足不同型号的车身的喷涂需要。

机器人采用PLC控制方式，整个系统可靠性高，组态可灵活调整，编程方便，调试维护简单，对不同车型的车身通过编程即可达到仿形编程目的。

1.2 移动式喷涂机器人这类机器人主要用于高空的喷涂作业，如大楼、桥梁的高空喷涂等，配备缆绳、真空或磁吸附装置，充当机器人的下肢，使机器人能够在高空喷涂作业的同时进行移动。

相关资料介绍一种缆索机器人，用于斜拉桥的高空喷涂，利用PLC作为机器人的控制系统，机器人系统运行稳定，可靠性高，可满足斜拉桥高空喷涂的需要。

还有一种用于高层建筑喷涂作业的移动机器人，以真空吸附的方式进行高层建筑物的喷涂作业，机器人由支援系统、机器人本体、控制系统组成。

其中支援系统包括移动小车、卷缆部件、悬挂装置；控制系统采PLC控制。

机械手采用往复运动的方式，同时在喷涂机械手上还安装了两套CCD摄像系统，可从支援小车的监视器实时监视喷涂作业情况和墙面喷涂的质量。

该机器人的推广应用提高了高层建筑喷涂作业的质量、工作效率和安全可靠性，降低工人的工作量。

1.3 经济型简易喷涂机器人这类机器人本质上是一种三自由度直角坐标机器人，采用龙门架式的框架结构，配备有专门的夹具，进行喷涂作业时，须先手工将被喷涂工件夹紧到工作台上，再操纵机器人进行喷涂。

主要用于手机、计算机键盘等小型电子产品外壳的喷涂作业，该机器人结构简单、操作简便易行，且成本较低。

但系统功能单一，一般只能用于小型件的喷涂作业。

1.4 固定式多自由度喷涂机器这种机器人常固定于喷涂生产线的两侧，作业时被工件通过输送带送入生产线，再由机器人对工件进行喷涂作业，这种机器人常为回转式关节型机器人，常见的是5、6自由度关节机器人。

机器人的控制系统常采用在工控机上插入输入输出I/O卡和运动控制卡的模式，再通过计算机高级语言编程实现整个喷涂作业过程的自动化，可适用于各种不同场合的喷涂作业需要2、喷涂机器人运行方式2.1 示教型喷涂机器人这种方式必须首先确定机器人在喷涂件表面的运动轨迹，先操纵机器人沿运动轨迹空走一遍，即对机器人进行示教。

在示教过程中，机器人记录下各个示教点的轨迹坐标，在真正喷涂过程中，机器人根据先前记录下来的示教点对工件进行自动喷涂作业，示教点之间的曲线部分采用插补算法确定各个插补点坐标，以逼近原曲线轨迹，最后通过机器人正逆解运算求出每一关节转过的角度。

2.2 离线编程式喷涂机器人这种方式首先获取被喷涂对象的立体几何形状，然后采用各种算法确定出工件表面的喷涂点坐标，机器人根据已确定的点坐标进行自动喷涂作业。

喷涂点之间的曲线部分通过插补运算确定插补点坐标，以逼近原曲面，最后通过机器人正逆解运算将插补坐标从三维空间转换成各个关节角度空间。

3、喷涂机器人的控制方式工业中应用的机器人控制系统一般采用二级控制方式，其中工控机充当主控制器，用于整个控制流程的协调与调度，第二级控制器用于喷涂机器人的运动控制。