青少年无人驾驶智能车制作竞赛活动方案

青少年无人驾驶智能车制作竞赛活动方案

----------青少年科学教育方案

一、 方案背景：

无人驾驶智能车也可称之为轮式移动机器人，其主要依靠车内的以机器人系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物。无人驾驶智能车是通过摄像头、激光雷达、超声传感器等感知路况、识别交通标志并让电脑控制节流阀、刹车、驾驶、转向等，完全是按照人的驾驶习惯按规矩自动驾驶。无人驾驶车辆主要有三大系统支撑：环境感知系统，定位导航系统，控制系统。环境感知系统先用车上安装的感应器去感觉周围环境，紧接着，感知系统将信息传回“大脑”，用定位导航系统作出相应判断，是否要拐弯、刹车、加速、移动方向盘，随即对控制系统发出指令，车辆则自行完成上述“动作”。目前，无人驾驶智能车被广泛应用于科研、救灾、军事等领域。

我国的无人驾驶汽车仍处于初步研究阶段，整体研究工作和水平不高，与美国欧洲相比偏低，其重要原因是缺少大批的科技创新型高级人才。如何在中小学开展相关科技创新竞赛活动，提高学生兴趣，发现、培养未来科技人才至关重要。

青少年无人驾驶智能车主要由控制器、马达、指南针、超声波测距、红外线检测、灰度测距等电子模块及机械零部件组成。无人驾驶智能车能按照事先编写好的程序在特定

的场地行驶，具有避障、标志识别、区域识别、定位等功能。控制器、马达、传感器等电子部件均为模块化结构，易于中小学生制作，并具有较大的自主设计、创新空间；无人驾驶智能车可适用于机器人教学、竞赛、科普等活动。

无人驾驶智能车竞赛活动旨在激发青少年从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导青少年理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的精神，为青少年创新性实验计划项目优秀成果展示提供一个良好的平台。是以迅猛发展的机器人技术为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技

术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。引导和激励学生实事求是、刻苦钻研、勇于创新、多出成果、提高素质，发现和培养一批在学术科技上有作为、有潜力的优秀人才。 二、方案目标：

1、通过本活动的开展，探索青少年从事科学研究与探索教育教学模式、具体途径、方式方法和有效措施。

2、如何利用青少年无人驾驶智能车竞赛的学习，给学生的创新教育搭建一个平台，培养学生的创新意识和创新能力，提高学生的科技素养，发展学生的科技特长，培养合格加特长的富有创造性的人才。

3、通过本活动的开展，探索青少年机器人教育与学校科技特色发展的关系，寻求学校科技特色发展的有效途径，推进学校的特色发展。

4、探索如何更加正确地理解和实施创新教育，探索培养创新素质的新理论、新方法和新途径，对创造力的理论进行深化、完善和发展，为创新教育决策提供依据。 三、方案所涉及的对象、人数

本方案所涉及的对象主要为我校教师与学生及邀请外校青少年机器人爱好者，并邀请科协、教育的相关领导、专家进行指导，共计1000人左右。 四、方案的主体部分 （1）活动内容：

1、进一步推进青少年机器人教育。无人驾驶智能车也可称之为轮式移动机器人，本课题将针对青少年机器人教育活动的形式、模式、内容、教材（包括校本教材）、基地、组织等进行研究，完善我校机器人活动场所建设，让机器人活动更健康、有效的发挥素质教育功能，总结青少年机器人教育的机制。

2、举办首届5Z（1111）无人驾驶智能车挑战赛。“5Z（1111）无人驾驶智能车挑战赛”要求在规定的机器人模型车（中鸣）平台上，通过模型车的搭建、编写相应软件，制作一部能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。本次竞赛还采用笔试、智能车方案设计、面试与答辩相结合的方式进行。

1）笔试。笔试采用闭卷形式，内容侧重考察机器人基本知识、基本概念、基本原理和基本程序设计技能。

2）智能车方案设计。要求参赛学生以设计报告形式，提出智能车设计方案，要求从设计思路、机械结构、传感器设计、控制程序等几个方面进行阐述，对其中的关键技术应加以详细的分析说明。

3）面试与答辩。要求参赛学生详细阐述自己的车模设计方案，并针对该设计方案、专业基础知识、实践动手能力、相关实践经验等方面的问题进行答辩。

3、研究机器人教育如何切实有效发挥创新的教育功能。计划就课堂教学与课外活动两个相互独立又密切相关的教育形式，研究如何将现行教育的训导模式向自主动手做、做青少年模式转化，整合课堂内外的教育资源，将校本资源与“新课程”相得益彰的结合，适应创新教育要求的课程模式与机制。

4、进行创新教育个案的研究，为素质教育的深入开展提供素材。包括青少年机器人课堂教学、机器人课外活动两个方面，编制一套富含校本特色的机器人教育材料。 （2）难点、重点、创新点

1、重点内容：如何以无人驾驶智能车竞赛活动为载体，以青少年机器人教育课堂教学为突破口，培养学生的创新意识，锻炼学生的创新能力。

2、难点内容：探索通过无人驾驶智能车竞赛活动培养创新素质的理论、方法和途径，对青少年机器人教育、科技创造教育的理论进行深化、完善和发展，为创新教育决策提供依据。

3、创新点：探索“科教合作”对实施青少年机器人教育课程资源开发和利用的途径与措施的研究。

（3）项目活动阶段安排

给合我校实际情况，无人驾驶智能车竞赛的活动时间安排为每周三下午第三节课外活动课，机器人教学过程将分为三个阶段。

(一)准备阶段：2011年2月学校成立了“青少年无人驾驶智能车竞赛活动”领导小组，确定课题组成员、研究教师；制定研究方案和实施计

划，确定研究对象，培训教师；同时，研究教师结合自己的工作实际制定实施计划，并参照实施方案步骤具体操作。

（二）实施阶段：2011年3月至2011年12月，全面实施课题研究。（1）严格按照项目计划安排表开展工作；（2）每周各写一次总结，召开一次研究交流会，研究教师撰写出研究报告；（3）完善实施方案，探索出科学评价体系，推出科研成果。

（三）总结验收阶段：2012年1月至2012年2月，课题研究、制作完成，全面总结科研经