特色课程 || 人工智能：面向未来的行动！

智能机器人

亦中高端特色课程系列

随着Chat GPT热的持续升温，人们越来越担心自己未来“无事可干”，也越来越深入思考今天的教育应该给学生什么？

其实，有许多学校已经在行动！

如何培养创新人才，一直是“亦中”追寻的目标，也是“亦中”走向未来的基石。“亦中”基于百余名毕业于清华、北大、北航、北师大等重点高校优秀硕、博毕业生集聚的师资优势，经开区倾力支持建设的物理、化学、生物高端实验室等资源优势，把“数理·智能”确定为学校多样化特色发展的“旗帜”，主动担负起培养国家急需人才的使命和责任，对国家课程、地方课程和校本课程进行系统化的整合、再开发。既包括学科间的横向整合，也包括学段间的垂直整合，在面向全面发展、个性发展基础上，铺设创新拔尖人才新“跑道”，形成基础类、拓展类和研究类课程，构建了“三层三类”科技创新课程体系。

而我校特色课程之一，智能机器人高端课程作为跨学科的学习方式，融合科学、技术、艺术、数学、物理多领域，兼顾计算机算法、编程、工程实践、合作交流等多个方面，致力培养学生的创新思维和能力。

智能机器人课程是以机器人技术、开源硬件课程、物联网课程为依托的培优课程。针对科创竞赛的拔高培养，面向有科创培训或相关比赛经验、具备编程基础或对机器人、开源硬件、人工智能特别感兴趣的同学开设。重在培养学生解决问题的能力，强调做中学，让学生更多的通过自己的构建习得知识和技能，对学生的自我发现和自我发展产生内化作用。

本课程一改传统的机器人课程从机械结构知识开始，编程知识内容相对简单、浅显，课程体系不系统的“短板”。在初期就让学生接触编程知识，循序渐进的增加难度，并通过机器人的直观表现，有效的展现抽象程序语言和具象行为之间的关联，培养学生的计算机思维，初步了解人工智能中“智能代理”的概念。把机械结构知识有机融入到课程中，通过动手实践，使学生们能更轻松愉快地掌握所需知识和技巧。开设开源硬件Arduino C/C++课程内容，在教师指导下，学生通过模仿及创意能够完成简单的硬件装配、程序编写、简单调试等任务，使智能硬件能够解决简单的问题。课程体系中的“提高课程”以机器人竞赛（科创比赛）为主，针对比赛开展探究式学习，引导学生探索更多机器人相关知识，探索机器人工作中各种误差产生的原因，学习纠正误差的方法，培养学生解决问题的能力以及创新能力。

课程契合了国家需要，可以“赛”促“学”，面向的比赛有科创类、机器人类、无人机等，如世界机器人大赛、青少年科技创新大赛、北京市中小学生电子与信息创意实践活动、北京市青少年未来工程师博览与竞赛活动等。

“亦中”的智能机器人高端课程实行“师带徒”教学方式，一般由10-12个学生组班，采取精致教育教学管理的模式。针对不同学生的特长，进行个性化指导，确保每一位学生都能得到充分、理想的发展。组班时，参考学生以往科技类比赛经验、获奖情况，以及学生对机器人基本知识与动手能力的面试情况，选择对智能机器人有浓厚的兴趣，具备一定的基础编程及机械结构能力，能够愿意在团队中承担工作，具有一定的责任心的同学加入到智能机器人课程中。

学生通过对智能机器人课程的学习，丰富想象力和观察力，建立自信心。学生的创新能力、合作能力、逻辑思维能力、动手实践能力在潜移默化中自然提升。教师会在过程中研究、分析学生的特长，准备不同的比赛供学生参加，例如有编程基础、善于创新、有想法的同学，一起进行研究探索与人工智能有关的创新作品；善于动手搭建、操作能力强的同学可以参加机器人的相关比赛；人工智能、编程、电路等专业基础扎实的同学，还可以参加各种知识竞赛等。 

智能机器人课程主要分为基础课程和提高课程两部分，需要学生有梯度地进行学习。

基础课程以计算机思维、传感器应用方法、机械结构与传动三个方面的基础知识为主。这个阶段首先给学生介绍多种设备的使用方法，如乐高、开源硬件套装（Arduino）、智能车基础实验套装、DP901等，重点带领大家学习各种传感器、机械结构与编程知识。模仿制作各种工程机械、机器人、机械工具等有趣的模型，结合应用情境为机器人制定行为计划，细分行为动作；按照行为计划为智能机器人编写程序模型编程。学生通过这个过程学习多种机械传动知识，培养其做事的条理性、逻辑性，使学生学习理解计算机思维，还可以把数学课上学习到的知识应用到各种程序算法中，理论结合实践，完成从死记硬背课堂知识到主动理解、自主构建知识体系的工程。

提高课程以竞赛任务为目标，主要针对创客类、人工智能与机器人等的相关比赛。创客类比赛主要使用物联网、开源硬件、3D打印等技术，以软件与硬件结合的方式进行创作。学生在学习各种程序逻辑、机械结构知识的基础上，根据对比赛规则的理解、解读，制作机器人，编写机器人行为程序。根据实际运行中的误差修改机器人的机械结构和程序，学习与实践提高机器人工作效率、各类误差产生原因的分析、误差的避免和矫正等方法 。

2020年12月，9位学生参加由北京市教育委员会主办的“2020北京市中学生科技创客活动”，2位学生获市级“二等奖”，7位学生获市级“三等奖”，其中2位学生获“创想思维达人”奖。段新新老师获得“优秀辅导员”。

2020年12月，8位学生参加由北京市教育委员会主办的“2020年北京市中小学生电子与信息创意实践活动”，其中6位学生获市级“一等奖”，2位同学获市级“二等奖”。段新新老师获得“优秀辅导教师”。

2021年6月，10位学生参加北京市教育委员会举办的“北京市青少年未来工程师博览与竞赛活动”，获7个市级二等奖，3个市级三等奖，段新新老师获“优秀辅导教师”。

2021年9月，4位（2人一队）学生参加由中国电子学会举办的“2021年世界机器人大赛锦标赛·FTF青少年无人机赛项”，学生一队获全国一等奖，一队获全国二等奖，段新新老师荣获“优秀指导教师”。

2022年6月，1位学生参加第41届北京青少年科技创新大赛计算机科学与技术项目，获市级“二等奖”。

2022年3月，1位学生参加“第41届北京青少年科技创新大赛”，荣获市级二等奖。

2022年4月，段新新老师在北京市跨学科主题课程专题研讨会大会中展示《超声波报警器——报警腰带》课例。

2022年5月，段新新老师参加人工智能高级研修营课程研发成果说课展示《声光控制》获二等奖。

2022年7月，6位同学参加由中国下一代教育基金会主办的第二届（2021-2022学年）少年硅谷——全国青少年人工智能教育成果展示大赛“走进未来”人工智能自动驾驶竞技赛项，2位获市级“二等奖”，4位获市级“三等奖”。

段新新，北京师范大学软件工程硕士。智能机器人课程主要负责人，多次带队参加国家级、市级科创类比赛和机器人竞赛，荣获“优秀辅导教师”“优秀辅导员”等荣誉。

教育感言：尊重孩子从细节入手。

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