1、創(chuàng)客實驗室建設解決方案空中機器人中小學創(chuàng)客實驗室建設方案（初稿）河北恒拓電子科技有限公司2017年8月17日一、背景空中機器人又叫無人機，近年來在軍用機器人家族中，無人機是科研活動最活躍、技術進步最大、研究及采購經費投入最多、實戰(zhàn)經驗最豐富的領域。近些年來，空中機器人從軍用走向了民用，同時也衍生出了多種多樣的形態(tài)和用途。目前使用最為廣泛的是多旋翼飛行器，多旋翼飛行器以其簡單的結構、超強的機動性、獨特的飛行方式以及軍事和民事領域展現出的巨大應用價值，引起了國內外學者以及科研機構的廣泛關注，并迅速成為目前國際上研究的熱點之一，越來越多的人員對其研究以及學習。從教育部獲悉，2017年本科院校新增7個

2、無人機相關專業(yè)，從側面印證了無人機行業(yè)的前瞻性，無論是現在還是未來無人機智控科技在社會上將掀起一陣新的科技浪潮。國務院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃提出要在中小學階段設置人工智能相關課程，推動人工智能領域一級學科建設，把高端人才隊伍建設作為人工智能發(fā)展的重中之重，完善人工智能教育體系等內容。2017年義務教育小學科學課程標準提出，為進一步加強小學科學教育，從今年秋季開始，小學科學課程起始年級調整為一年級。并且今年國務院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，其中明確指出應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，培養(yǎng)復合型人才，形成我國人工智能人才高

3、地。中國STEM教育協(xié)作聯(lián)盟倡導的“以人文引領的學科融合性教育”是STEAM教育理念的延伸，將給國內的中小學人工智能學科教育帶來新的探索和嘗試。二、理念和必要性隨著無人機尤其是多旋翼飛行器技術的不斷發(fā)展，無人機的用途已經深入各行各業(yè)，尤其我國無人機行業(yè)發(fā)展速度很快，對于人才的需求急劇增加，據估算，我國2018年需要的無人機操作維護人員至少達到20萬人未來甚至更多，為面對未來人才的急劇需求和面對日新月異的科技變化時代，我國對人工智能基礎教育項目的重視越來越大，而國務院印發(fā)的新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃更是提出了對中小學人工智能相關教育的戰(zhàn)略規(guī)劃，為培養(yǎng)未來的人工智能人才，人工智能基礎教育顯得尤為重要，

4、而具體的體現便是空中機器人創(chuàng)客實驗室。本方案根據中小學自身的特點，結合本公司產品情況進行中小學科普課程設計，實驗室設施不僅可以滿足中小學生對空中機器人有一定系統(tǒng)的認識，掌握一定的基礎理論知識，還能在平時的課程練習中習得飛行技能和一定專業(yè)的編程知識。從認識到組裝，從組裝到趣味飛行，從趣味飛行到功能性任務完成，再到能力的升華，整個過程一氣呵成可謂一舉多得。三、 空中機器人創(chuàng)客教育實驗室建設目標 建設具有自身特色的空中機器人創(chuàng)客教育實驗室，以此為依托促進學校的人工智能基礎教育發(fā)展和鍛煉學生的思維能力以及對人工智能有一定的認識和學習。教師可以依托實驗室的硬件以及技術環(huán)境進行課程設計和科學理論的普及，進

5、一步促進學校科技智能教育的發(fā)展和相關學科課程的升華，促進學校教學能力的提升，為學校的教學發(fā)展增添一抹科技亮色。在憑借恒拓系列開源飛行控制器系統(tǒng)等相關技術支持環(huán)境下，搭建軟件、硬件和通信平臺，學生在實驗教師的指導下，從簡單的入門到最后的飛行小能手、編程小能手，都可以在實驗室中實現。另外，近年來中小學生競賽數量、種類越來越多，其中空中機器人的有關競賽也越來越受廣大中小學的歡迎，實驗室的建設可以完善空中機器人競賽隊員培訓和選拔體系，不僅能更進一步增加學校人工智能教育建設力度還能培養(yǎng)一批高素質的教師隊伍。簡單概括創(chuàng)客教育實驗室具備一下幾點優(yōu)勢：1）建立高水平的空中機器人科普教師團隊；2）建立可復制推廣

6、的空中機器人知識科普課程體系；3）促進學生對人工智能和空中機器人的認識；4）參加各類相關競賽并爭取優(yōu)異成績，增強學校的知名度。5）促進學校科技教育相關學科的發(fā)展，增加認可度。四、 實驗室方案方案特點1、 空中機器人是嵌入式、傳感器、單片機、圖像處理等一系列智能技術的一個具體應用，恒拓系列空中機器人是應用的先行者，恒拓飛二次開發(fā)平臺具有多種接口。恒拓科技在自己的空中機器人中各處均體現了各種技術的綜合應用，并且在自己的產品中提供了各種二次開發(fā)的功能均可滿足課程設置和學生的學習需要。 2、 實驗體系搭建的中小學人工智能教育教學需求。無人機創(chuàng)客實驗室首先要滿足中小學教學的第一需求，所以平臺不只是簡單的

7、硬件組合，要求所有硬件驅動暢通的前提下，既能滿足人工智能知識方面的教學需要，又能滿足學生在學習后能力提升的渴求，恒拓本著服務于教育，提高學生品質的宗旨，了解中小學教學需求，強調軟硬兼顧，綜合發(fā)展。3、空中機器人是一個多學科的綜合應用體現，也是體現團隊合作能力的一個重要平臺。既有硬件的基礎也要有軟件的配合，相輔相成，缺一不可。打造具有自身學校特色的教師團隊和學生團隊，既解決了學校人工智能相關學科科技教育的需要，也為未來學生的發(fā)展奠定了一定的基礎。一、 實驗室的區(qū)域及功能1） 自主設計區(qū)提供所有的零部件，同時配備3D打印機，學生可以動手將所有部件按照實驗指導書組裝成一架完整的無人機，也可以自行設計

8、部分外觀和結構，通過3D打印技術實現。通過組裝讓學生熟悉無人機結構與原理，了解相關組成部件。2） 組裝與調試區(qū)將組裝好的飛機進行參數設置和校準，按照手冊對機架、電池、螺旋槳、電機、電調、飛行控制器以及遙控器等進行維護，提高學生對飛機的進一步認識和對自身能力的提升。當飛行器出現鼓掌無法正常工作時，學生借助相關測試儀器和平臺提供的相關手冊，快速判斷出故障位置并進行響應修理，突出鍛煉學生的動手和以及邏輯思維的能力，形成自己發(fā)現問題，自己解決問題的工作態(tài)度。3）測試飛行區(qū)對設計好的空中機器人，進行試飛和飛行調試，觀察姿態(tài)和相關飛行參數，從而優(yōu)化飛行性能。4) 能力提升區(qū)通過實驗室提供的開源飛行控制器系統(tǒng)和其他解決方案，恒拓提供了相配套的課程和任務，學生可以針對課程任務進行二次開發(fā)，利用自己學到的編程基礎知識相互配合，團結合作，達到一定的任務目的，提高自己對編程和人工智能之間具象的認識，同時也可以在此區(qū)域為競賽進行功能設計，提高學生的思維邏輯能力。二、實驗室的軟