编程机器人 STEM 实验室建设方案

在国务院下发的《新一代人工智能发展规划》中明确指出: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、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。在这样的政策背景下，机器人创客教育的普及、创客教师 的培养等需求被摆到了十分重要且迫切的位置。

随着国家对人工智能的大力支持和推广，编程教育的重要性也随 之凸显出来。目前市场上的创客教育解决方案载体单一，没有形成完 善的教材和科学合理的教学体系，与机器人相关的专业知识非常薄弱。 本实验室从人形机器人流程图编程入门，到星原力智能套件的 mixy 图形化编程，并结合三维建模和 3D 打印，以及通过激光切割机与金 属雕刻机制作各种创意作品，再到代码编程(C 和 Python)与高中技 术学科高考内容相连接，同时穿插 App inventor 学习物联网技术， 努力形成一个较为科学完善的教学体系。

实验室本着以课程为核心，以培养孩子能力为宗旨，以促进孩子 的持续发展为终极目标，构建出了一整套的编程教材体系和创客教育 体系，并以任务驱动的教学模式，分阶段全方位地锻炼孩子们的动手 能力、语言表达能力、逻辑思维能力、分析解决问题能力和协同合作 能力，让孩子真正成为创客教育的受益者。

培养学生的核心素养

创新是发展的源泉，学生作为未来社会价值的创造者，需要有创 意思维与创新能力。创客实验室可提供学生培养创造意识与提高动手 能力的有效平台，于此同时，在学习智能硬件的过程中，通过学习编 程可以直观的培养学生的计算思维，学生通过在创客实验室的实践学 习，可将学到的书本知识创造性地应用到实际生活中，将设想变为现 实，真正做到学以致用。这个过程将影响他们的一生。创客实验室的 实践活动将大大增加青少年成为创新人才的机会和可能。

探索多学科融合（STEM）

一方面，创客从多学科中来。创客教育实际上涵盖了多个学科领 域:比如编程及自动化控制涉及到信息技术与物理学科领域;数字化 建模涉及到数学、艺术及工程学领域;在创意智造过程中学生需要了 解多个领域的知识，并将多种知识、多种技能运用在一起。

另一方面，创客服务于多个学科。传统的学科教学重知识而轻技 能，重结论而轻探究，重讲授而轻实践。将创客教学融入到学科教学 中，既有助于提高学习效率，又可以让创客活动在更多学生中普及。

新产品、新课程的研发

为校园创客实验室提供可复制的范例，与时俱进，不断开发、丰富课程体系，为教育技术发展提供强有力的支持。

将 STEM 教育与创客思维结合，通过多学科整合，培养学生的动 手能力、创造能力和思维逻辑能力，全面提高学生的科学素养，进一 步紧跟人工智能的时代潮流。

进阶型的课程设置，是学生充分学习知识掌握技能的必要保障。 创客空间重在打造完善的课程体系，运用由易到难、由浅至深、由低 阶至高阶的课程设置方式，循序渐进地培养学生的综合能力，使学生 在学习过程中收获快乐，树立团队意识。

基础素养课程

《机器人应用篇》、《3D 打印与艺术创作》、《三维建模与 3D 打印》等课程将开阔学生的视野、启蒙编程思想。

能力开发课程

《基于 Arduino 的创意作品开发》、《机器人技术篇、拓展篇》、 《基于 APP inventor 的安卓程序开发》、《创客指南》等课程将使 得学生掌握实用的创客技能。

综合探究课程与科技竞赛辅导

学习三维设计的基础上，学会使用桌面级数字化制造工具。为学 生参加青少年科技创新大赛、全国青少年机器人锦标赛、全国中小学 信息技术创新与实践活动、全国中小学电脑制作大赛等各种科技创新 类比赛提供支持。

实现硬件和软件的完美结合，并融合 STEM 教育战略和创客教育理 念，首创任务驱动式教育课程，将仿人机器人完全融入教学场景，通 过前期应用、拓展、创新三个阶段的学习，让青少年接触到真正的机 器人技术。

从机器人的技术应用、编程控制到项目训练等多方面的学习，领 悟到工程结构思维和编程思维，在创新实践和团队协作中，分享快乐， 享受创作、创新、创造的乐趣。

机器人具有人类外观，能够模仿人类肢体动作，进行人机互动， 是一款极具创造性的机器人。机器人的灵活度领先于市面上大多数智 能机器人产品，在结构设计上，机器人经过严密的运动规划验证，16 个伺服舵机关节，高精度转动，轻松做到上万个精巧动作。

简化版软件适用于形态编程，侧重于用更简便的步骤进行机器人动作操控学 习。

教育版软件适用于逻辑编程，侧重于通过逻辑编程方法来进行机器人自主完 成任务，掌握编程思维与能力。