水下机器人示范课——美国STEM专家走进良渚实验学校

网友投稿 2019-03-20 11:24

    “海洋强国”已升为国家发展战略,在2018年9月的东方经济论坛上,中国国家领导人习近平和俄罗斯总统普京等人参加了水下机器人的展览,强调了机器人技术的发展与人才培养。相对于其他STEM课程,水下机器人结合了力学、电学、机械、编成、人工智能以及经济等多学科知识,具有“多学科融合性、多年龄开放性、多场景拓展性、项目管理模拟性”等集中优势。

      3月20日,我校特邀请美国俄亥俄州立大学中美教育研究中心联合Mate水下机器人国际大赛赛事组委会评委会成员、STEM课程专家Timmie Sinclair来为我校学生上课,展开了以“水下机器人”为主题的STEM探究公开课。我校吴存勃校长陪同浙江省人大代表、省人民政府督学李春玲教授、美国俄亥俄州立大学中美教育研究与交流中心主任韩静博士、江苏省“领雁工程”领军校长出席该活动。

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科技与创新

水下机器人之美

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携带传感器、摄像头潜入深海探索海底世界

      首先,美国水下机器人专家Timmie Sinclair向在座师生介绍了什么是水下机器人。着重展示了长3米宽2米的巨型水下机器人VENTANA、细长灵活的SCINI、篮球般大小的Video Pay、以及Stockbridge High School的参赛机器人。它们被应用于南北极科考、深海生物的拍摄于捕捉、商业勘探、比赛、以及海洋中二战战斗机遗骸的探测。水下机器人具有可克服高强水压而代替潜水员进入深海,可携带传感器、摄像头等多种优势。相信该课题在未来海洋研究领域如:地形勘探、能源勘探、海洋生物探索、海底设备修复以及军事用途等多方面都将发挥重要作用。

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STEM时刻

探究、合作、交流

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     Step 1 框架搭建 

      Timmie Sinclair贴心的向同学们强调了一些安全问题后,便有条不紊的向学生分配任务,开始了今天的探究课程。

      第一步是水下机器人框架的搭建,框架的对称性至关重要,各小组学生们都跃跃欲试,纷纷大展身手。在学生动手探究活动过程中,观摩上课的专家、领导们都跃跃欲试,纷纷给出技术指导。

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Step 2 推进器安装

      要使推进器左右各一个保持平衡,固定中间推进器控制上下可不是一件容易的事,学生们绞尽脑汁,装了拆,拆了又装。

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Step 3 泡沫搭建

      这步主要是利用泡沫浮力使机器人达到悬浮至漂浮状态。这里Timmie Sinclair强调使机器人正好能够慢慢上浮是最理想的状态,这样即使操控不了机器人还能自动浮起来,避免心爱的机器人丢失。

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Step 4 下水打捞测试

      最后五个小组均成功搭建出了各自的水下机器人,纷纷下水展示,打捞物品,并对其不足的地方进行了改进。

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STEM

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成果展示

分享、交流

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      在原汁原味的美式课堂中,美国专家Timmie Sinclair与我校七年级学生呈现了一场精彩纷呈的STEM探究式学习课堂。各小组纷纷邀请Timmie Sinclair与自己的水下机器人合影留念。

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合作探讨

      课程结束后,吴存勃校长与李春玲教授、韩静博士、江苏省领军校长一行展开了座谈会议。会中韩静博士对水下机器人的课程价值及应用前景进行了展望。

      首先在该课程中通过问题设定、启发性教学能有效帮助学生综合能力的提升,也是各学科知识的应用。如在“水下机器人”项目中,涉及的材料结构(PVC型、铝合金型等);实验中泡沫位置与浮力、重心的关系;螺旋桨搭建时的距离与机器人的控制关系等。其次,水下机器人与生活中常见现象紧密相关,非常容易理解,难度不大,对于中学生来说具有可行性。最后,其成果能够应用于实际生活、如搭载摄像头、传感器等做人工智能识别,水下拍摄,酸碱度测试,水下灯光秀等。

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