近日,朝阳市教育局印发了《关于开展低空经济青少年人才培养和推进学生科创实践类竞赛工作的通知》,开展全市低空经济青少年人才培养和推进学生科创实践类竞赛工作,要求各地各校结合实际认真贯彻落实。具体事项如下:
一、培养目标
围绕低空经济(无人机)与人工智能两大前沿领域,系统构建兴趣教学、师资培养、竞赛实训、平台建设为一体的青少年数字化人才培养体系。选拔品学兼优、学有余力的学生参加无人机、智能机器人、创意编程、数字创作等智能科创项目的学习研究和操作实践,体验开发过程,培养创新思维,提高动手能力,树立科学志向,进而培养一批具有信息技术特长和科学创新潜质的优秀学生,建设青少年数字化人才培养基地校和学生信息素养提升先导县(市)区,并以此与开展相关专业的高校相衔接,建立联合发现和培养青少年科技创新后备人才的有效模式,打造具有区域特色和示范效应的低空经济、人工智能教育高地。
二、培养范围
1.面向义务教育、普通高中、中等职业教育学校(含综合高中)开展低空经济青少年人才培养和推广学生科创实践类项目竞赛活动。
2.面向学校创建以低空经济(无人机)或智能机器人教学、竞赛为主的青少年数字化人才培养基地校。
3.面向县(市)区创建学生信息素养提升先导县(市)区,组建学生科创实践类教学与竞赛联盟。
三、主要工作
(一)推动课程创新和教学融合
1.在课后服务、社团及兴趣小组活动中开设无人机、智能机器人基础理论和实践课程。
(1)无人机课程
理论部分:涵盖无人机基础理论知识、导航与控制原理、编程与通信链路,以及安全法规等。
实践部分:包括无人机组装与维修、操控训练、编程调试、飞行数据处理以及应用案例分析等。
(2)智能机器人课程
理论部分:讲解机器人结构、控制原理及编程基础等。
实践部分:运用各种传感器包括但不限于视觉识别、物理量感知、位置定位等,设计制作或改装可编程控制的轮式或履带式行走机器人,通过程序编写、调试使机器人能够高效地完成不同的项目任务。
2.将无人机、智能机器人和创意编程、数字创作、数字艺术等信息思维项目从课后服务、社团延伸至学科课堂,把理论原理、编程创作、人工智能伦理、网络安全等内容融入科学、信息科技、劳动、综合实践、道德与法治等学科,以适应数字化和人工智能技术快速发展及多元化应用需求。
(二)加强师资培训和资源拓展
1.从教师队伍中选拔有潜力的“人工智能+学科”复合型教师,开展针对性专项培养,通过“理论学习+实践锻炼+竞赛打磨”三维培养模式,构建“基地校引领-核心教师辐射-全员能力提升”的培训长效机制。
2.针对不同学段教学需求,设计阶梯式教师能力提升培训活动。小学阶段以“启蒙师资培育”为目标,引导教师掌握低龄段感知启蒙方法,在游戏化体验中将概念转化为具象化教学活动;初中阶段以“跨学科理解和应用”为重点,通过模拟推演和实地操作,培养教师将原理、编程与学科融合的教学策略;高中阶段以“创新师资储备”为核心,培养教师指导学生开展研究性学习的能力,助力教师接轨低空经济和人工智能学术前沿。
3.教育行政部门拓展前端技术和高端培训资源,定期组织无人机、智能机器人以及人工智能等领域的专项师资培训,采取“送教上门+集中培训”“理论学习+实地操作”相结合的模式,提升教师专业能力。
(三)强化能力提升和竞赛管理
1.构建“基础理论+实训实践+竞赛淬炼”的三级进阶培养体系,从基础课程入手,帮助学生掌握数学、物理、计算机编程、机械原理等,提供动手操作的机会,让学生在实践中应用知识,以赛促学,通过参与校内赛、区域赛和全国性赛事,全面提升学生的数字思维、项目管理、团队协作和高压决策能力。
2.拓宽青少年无人机证书获取途径,主要关注由官方机构签发的、具有法律效力的执照和在教育领域认可度高的技能等级考试证书。8周岁及以上青少年可关注UOM轻型无人机安全操控理论培训合格证明和全国青少年无人机科学素质等级考试证书;14岁及以上青少年可关注ASFC初级证书;16岁及以上青少年可关注人社部无人机驾驶员职业技能初级工等级证书;18岁及以上可关注CAAC超视距驾驶员执照和CAAC无人机教员执照。
3.严格竞赛活动管理,加强正向宣传引导,搭建和联通中小学生无人机、智能机器人市、省、国三级竞赛平台。组织参加全国师生信息素养提升实践活动和全国青少年无人机大赛、青少年机器人设计与信息素养大赛等教育部面向中小学生的全国性自然科学素养类竞赛活动。
(四)推进联盟建设和多元衔接
1.以县(市)区为单位,组建域内小学、初中、高中三个学段无人机或智能机器人教学与竞赛联盟校,实行课程共建、师资交流、设备共享、联合集训,设置联盟核心校,发挥优质学校辐射引领作用;建立小学、初中、高中及中职三个学段贯通的无人机或智能机器人教学与竞赛联盟,启动青少年数字化人才对口跟踪培养工作。
2.以市为单位,组建低空经济青少年人才培养暨学生科创发展竞赛联盟,首批吸纳至少15所中小学、中职学校和省、市无人机、智能机器人、创意编程技术支持单位以及科普教育基地,整合优质教育资源,搭建高水平的教育交流平台,促进学校与技术支持单位和科普教育基地之间的深度合作与资源共享。
3.依托本地中高职学校和本科院校构建以无人机、人工智能机器人为核心的科技专业集群,对接行业龙头企业打造无人机等行业产教融合共同体,共建实训基地,让学生参与真实项目,提升实践能力。衔接设立“低空飞行器设计”“无人机系统工程”“低空文旅”“低空应急救援” 等新专业的国内高校,为学生匹配升学赛道,培养“懂技术、通法规、会运营”的复合型人才。
(五)建设实训场馆和竞赛基地
1.申请青少年数字化人才培养基地校、教学与竞赛联盟的学校、县(市)区要将无人机、智能机器人实训室等纳入教学设施装备提升计划,通过新建、改造、共建等方式,逐步建设和完善满足教学与竞赛需求的实训场地与设备。
2.打造和培育市级科创实践类项目培训和竞赛基地,承办青少年无人机和智能机器人市级及以上赛事。培训和竞赛基地对义务教育、高中阶段学生免费开放和提供体验课程。
四、组织保障
1.加强组织领导。组建低空经济青少年人才培养和推进学生科创实践类竞赛工作指导委员会,统筹指导教育系统低空经济(无人机)、智能机器人教学和竞赛、培训等工作。鼓励县级教育行政部门和学校成立专门机构,明确责任分工,优化资源配置,推动工作落实。
2.强化资源保障。市教育局将在课程更新、师资培训、设备更新、竞赛项目等方面对先导县(市)区、基地校、联盟校等给予倾斜支持。各地各校要统筹政策、项目、经费等资源,强化设施设备、师资团队、实训教室等各方面保障。
3.多元协同推进。建立低空经济青少年人才培养和学生科创实践领域“政产学研用”协同育人机制,依托指导委员会、学会、行业协会、高新技术企业等,定期举办研讨会、师资培训、考察调研、专项竞赛等活动,形成工作合力。
附件3朝阳市低空经济(无人机)人才培养或科创实践类项目培训和竞赛基地申请表
部分无人机和智能机器人等科创实践类竞赛项目简介
一、无人机竞赛项目简介
(一)个人飞行赛
1.项目设备描述:自备符合参赛规则四轴飞行器(可带2架),使用独立遥控器。
2.项目比赛简介:个人操控竞技,选手需佩戴护目镜,2次飞行机会,每次限时120秒,完成6个规定科目,按得分+用时排名,得分相同则用时短者优胜。
(二)团体接力飞行赛
1.项目设备描述:自备参赛级四轴飞行器(轴距215±15mm等特定参数,每队可带2架),使用独立遥控器。
2.项目比赛简介:4人团队接力竞技,选手需佩戴护目镜,分两圈完成6个科目(每圈2人接力),限时180秒,按得分+用时排名,得分相同则用时短者优胜。
(三)编程挑战赛
1.项目设备描述:自备符合参赛组别参数的四轴飞行器(小学组与初、高中组参数不同),飞行器支持编程及相关功能,编程用便携计算机。
2.项目比赛简介:个人编程+飞行竞技,先现场编程(小学组60分钟/初、高中组90分钟),再限时10分钟用程序控制飞行器完成指定科目,按得分+用时排名(选手可采用单飞行器或多飞行器编程完成任务,多飞行器编程可助力缩短任务完成用时),实飞期间选手需佩戴护目镜。
(四)定点巡查挑战赛
1.项目设备描述:自备符合参赛标准四轴飞行器(轴距120-140mm等特定参数),飞行器具备视觉识别、避障、可编程灯光等功能,编程用便携计算机。
2.项目比赛简介:个人编程自动操控竞技,限时5分钟,完成起飞降落、定点巡查、路线搜索、隧道穿行4类任务,按任务完成度得分排名,得分相同则用时短者优胜,实飞期间选手需佩戴护目镜。
(五)空中足球赛
1.项目设备描述:自备参赛级球形四轴飞行器(直径400±20mm等特定参数,每队最多带3架),使用独立遥控器。
2.项目比赛简介:2-3人团队对抗赛,分上下半场(各2分钟),选手需佩戴护目镜,操控飞行器将“足球”踢入对方球门得分,按对战结果及相关规则排名。
相关项目具体设备参数和竞赛规则以通知和项目书为准。
二、智能机器人竞赛项目简介
(一)智能机器人A类项目
1.项目设备描述:A类竞赛机器人为指可编程控制的双足人形或多足仿生类行走机器人,能够运用各种传感器包括但不限于视觉识别(大小、形状、颜色)、位置定位(坐标、方向)等,并具备对指定物品进行识别、抓取、分拣与搬运的能力。
2.项目比赛简介:以高效物品搬运任务展开实践,要求学生突破传统机器人竞赛模式,完成高难度技术挑战,考验编程思维与工程实践能力。
(二)智能机器人B类常规项目
1.项目设备描述:B类竞赛机器人为可编程控制的轮式或履带式行走机器人,能够运用各种传感器包括但不限于视觉(标签、形状、颜色)识别、物理量(温度、光强、距离)感知、位置(坐标、方向)定位等,具备标签识别以及对任务“物品”的搬运、码垛和分拣等能力。
2.项目比赛简介:每支队伍小学组限用1台机器人参加调试和展示,初高中组最多不能超过2台机器人参加展示。项目深度融合视觉识别、智能算法等前沿人工智能技术,要求学生通过精准的编程与策略规划,据任务要求进行机器人程序编写、调试并不断地完善机器人,使机器人能够高效地完成智能分类与高效码垛等任务。该项目极具挑战性与技术深度,堪称培育创新型科技人才的“摇篮”。
(三)智能机器人B类超级轨迹赛
1.项目设备描述:B类超级轨迹赛机器人为可编程控制的轮式或履带式行走机器人,机器人的机构可以伸展。每台机器人的电机(含舵机)总数量不得多于6个,且单个电机只能驱动单个着地的轮子,仅限使用有塑胶外壳的电子件、塑胶类拼插积木,不可使用3D打印件及螺丝、螺钉、铆钉、胶水。
2.项目比赛简介:通过机器人执行常态化巡航任务,排查障碍、部署信号信标、激活导航设施,采用遥控任务+编程任务结合的方式,参赛者需综合应用机器人机械机构、控制器、各类传感器,结合编程技术与无线遥控技术控制机器人,独自完成巡航任务。根据不同比赛项目要求,任务包括:基本任务、随机任务、附加任务或自动任务、遥控任务等。
(四)智能机器人B类分秒必争机器人工程挑战赛
1.项目设备描述:B类分秒必争机器人工程挑战赛机器人为可编程控制的轮式或履带式行走机器人,机器人重量(含电池)不超过1.5千克,机器人可以自由伸展,限定使用1个开源可编程处理器,最多只允许使用8个电机(含舵机),允许使用的传感器种类、数量、安装位置不限。机器人必须使用塑料积木件搭建,不得使用螺丝、螺钉、铆钉、胶水、胶带、3D打印件等辅助连接材料(导线除外)。
2.项目比赛简介:每支队伍由2名学生组成,参赛者需综合应用机器人机械机构、控制器、各类传感器,结合编程技术与传感器应用控制机器人完成相关任务。第一轮为“基础任务”,由2个必选任务+3-6个随机抽取任务组成;第二轮为“挑战任务”,分为三个等级:一级任务1到3个,掌握巡线定位能力即可完成;二级任务1到3个,掌握巡线定位能力结合机械臂控制能力即可完成,三级任务1个,无引导线定位能力+机械臂控制能力即可完成。
(五)智能机器人智达天工挑战赛
1.项目设备描述:机器人为可编程控制的轮式或履带式行走机器人,机器人主体部分只允许使用1个主控器,控制器需内置不小于2.4寸的彩色液晶触摸显示屏,输入输出端口(含电机 口)需为RJ11接口,端口数量不多于16个,机器人控制器应内置电源,允许使用的传感器类型及数量不限。机器人须使用塑料积木件搭建,不得使用螺丝、螺钉、铆钉、胶水、胶带等辅助连接材料,可部分使用橡皮筋、扎带作为收集装置的辅助材料。
2.项目比赛简介:每支队伍由2名学生组成,参与者需运用控制器、驱动器、传感器、塑料积木件等材料自主设计制作机器人,结合编程技术与无线遥控技术驱动机器人,通过不同队伍间的任务协作与互动完成指定任务,并进行交流展示。任务分自动与遥控任务。自动任务包括“农耕启行”、“作物辨识”、“艺链农耕”三项内容;遥控任务包括“巧播良种”、“巧施肥料”、“五谷丰登”、“归仓休耕”四项内容。
(六)智能机器人优必选项目
1.项目设备描述:机器人最多能使用4个电机、1个主控、6个舵机,整体重量不得超过1.5kg。除主控、电机和舵机等电子件外,机器人使用ABS材质的拼搭积木类零部件,不得以3D打印形式和其他任何方式改装或改造机器人零部件,不得在机器人上使用扎带、胶带、胶水、螺钉、油漆、润滑油等物品。采用蓝牙手柄遥控的方式遥控机器人。
2.项目比赛简介:围绕活动主题,团队合作设计和制作出2台可参赛机器人并完成程序调试,通过遥控的方式,完成固定场地中的任务。手动控制两台机器人完成收集物品、翻转物品、登上斜坡和平台等多个任务。
(七)智能机器人乐高教育科创活动
1.项目设备:核心器材含乐高积木、智能控制器、动力电机、多功能传感器、智能集线器,配套机械齿轮、弹簧、气动组件等结构件,鼓励采用标准套装搭建;适配青少年专属乐高编程应用。
2.探索项目(小学低年组)
⑴参赛对象:小学1-3年级学生,组队要求:每队限4人。
⑵核心任务:围绕活动主题,团队协作设计制作解决对应主题问题的智能模型作品;同步完成工程设计科研报告(工程笔记本),绘制团队展示海报,完整呈现创作思路与成果。
3.挑战项目(小学高年组及初高中组)
⑴参赛对象:小学4-6年级、初中、16周岁以下高中在校学生,组队要求:每队限4-6人。
⑵核心任务:①围绕主题完成智能模型作品设计制作;②撰写工程设计科研报告(工程笔记本)+绘制团队展示海报,配合成果展示;③独立设计搭建智能机器人,提前调试优化程序,在指定场地创意完成各类挑战任务,最大化达成任务目标。
相关项目需搭配编程用便携计算机,具体设备参数和竞赛规则以通知和项目书为准。
三、其他项目简介
(一)创意智造
本项目需要参与者在电脑辅助下进行设计和创作,可使用各类计算机三维设计软件、3D打印、激光切割等,结合开源硬件,制作出体现设计思维和多学科综合应用的作品,并进行交流展示。本项目旨在锻炼学生观察生活和问题解决的能力。创意智造类作品创作要体现创新意识、创意和动手实践。参与者通过合理的结构设计、科学的元器件使用、恰当的技术运用、有效的功能实现,完成作品创作,如趣味电子装置、互动多媒体、智能机器等。根据自己的设计方案,自行准备相关软硬件器材,所有开源器材均可使用。器材包含但不限于:1-2个主控板、传感器等,结构和外观材料制作不限,可选用纸质材料(瓦楞纸板、卡纸等)、木质材料(木板、木块等)、塑料材料(PVC、KT板等),倡导使用可再生资源材料、废旧物再利用,鼓励利用激光切割、3D打印等数控制造技术进行结构制作,以增强作品的完整度和牢靠度。不鼓励堆积器材数量进行产品改进。
(二)优创未来
活动围绕“具身赋能,智领未来”。“具身赋能”是通过赋予机器人或其他物理实体以智能,使其能够更好地与环境互动、执行任务,并且在这个过程中不断学习和适应。通过人工智能技术赋能的过程,使得原本没有自主性的设备或系统获得类似于生物体的感知、认知和行动能力。通过具身智能技术的赋能,推动智能系统的发展,以智能引领并塑造未来生活的愿景。项目重在鼓励创新、创意和动手实践,突出运用人工智能思维观察生活,展现利用人工智能解决问题的能力。根据自己的设计方案,自行准备相关软硬件器材,不鼓励依赖高端器材或堆积器材数量。
(三)智能博物
本项目旨在学生掌握人工智能基本技术原理和编程能力的基础上,突出观察生活和创新,激发学生鉴赏力、创造力和应用能力。鼓励突出人工智能属性,如使用图像识别、语音识别、自然语言处理等技术,通过机器学习等手段,实现相关智能感知,执行规定任务和实现预设功能。学生设计并实现一款具备能听会说、能看会认、能理解会思考的智能系统,创作中强调人工智能技术应用的合理性、丰富性和创新性。须准备笔记本电脑以及用于实现智能博物项目搭建和编程要求的相关器材和基本工具,展示一个独立的实物智能机器人作品(包括主控器、结构件和电子器件等)。