全国青少年机器人技术等级考试(一级)实操大纲

全国青少年机器人等级考试一二级教学内容及安排H全国青少年机器人等级考试一二级教学内容及安排机器人技术近年来在全球范围内得到了广泛的普及和应用，特别是在青少年教育领域。

为了促进青少年的科学素养和创新能力发展，全国青少年机器人等级考试应运而生。

本文将介绍一二级考试的教学内容及安排，为参与考试的学生和教师提供指导和借鉴。

一、等级考试概述全国青少年机器人等级考试是由中国机器人技术与产业发展中心主办的，旨在提高学生的动手实践和创新能力，培养学生解决科学问题和工程实践能力。

一二级考试是最基础的考试等级，适合初学者。

二、考试内容1. 机器人基础知识考试要求学生掌握机器人的基本概念和原理，了解机器人的各个组成部分及其功能。

包括但不限于机器人的定义、机器人的分类、传感器、执行器、控制系统等基础知识。

2. 机器人编程考试要求学生学会使用编程语言对机器人进行编程控制。

学生需掌握编程语言的基本语法和逻辑，能够实现机器人的基本动作，如移动、转向、抓取等。

同时，学生需要具备解决简单编程问题的能力，如条件判断、循环等。

3. 机器人应用实践考试要求学生运用机器人知识和技能，完成一系列的实践任务。

这些任务旨在培养学生的问题解决能力和工程实践能力。

任务内容可能涉及机器人的运动控制、传感器应用、环境感知等方面。

三、教学安排1. 教学内容分析根据考试内容的要求，教师应逐一解析各个知识点和技能要求。

对于机器人基础知识，可以通过课堂讲解、实验演示、多媒体教学等方式进行。

对于机器人编程，可以采用线上教学平台、编程软件等工具进行讲解和实践。

对于机器人应用实践，可以组织学生进行小组实践项目，鼓励学生在实践中发挥创造力和合作精神。

2. 教学方法选择在教学中，应采用多种教学方法，如探究式教学、合作学习、案例分析等。

通过引导学生主动学习和动手实践，培养他们的问题解决能力和创新思维。

3. 实践环节设计为了帮助学生更好地掌握考试内容，应设置实践环节，让学生亲自动手完成一些实践任务。

说明：青少年机器人等级考试的一级相对比较简单。

一般来说小学生经过半年至一年的乐高或者其他品牌机器人或者创客教育的培训，那么不用额外的等级考试培训，也是可以通过考级的。

当然，如果额外经过等级考试的培训，那么通过一级完全是稳稳的。

等级考试分为文化内容答题（电脑上答题）以及实际操作两部分。

下文即是对实操部分的案例和说明。

实际操作制作作品不局限于下文中提到的案例，但是道理和应用到的知识等同，总体说难度不高。

对于应用的器材器件，是考生自己带到考场上的。

请注意提前购买好。

至于什么品牌，用哪种？这完全取决于自己的选择。

一二级考生通常会选择乐高，因为是插拔式的，比较容易操作。

当然南方也有不少培训机构使用的式乐喜——简单的说就是上螺丝的方式来紧固的，而不是插拔的。

考级机构不强制考生应用哪种品牌的器材，你也会在下图中看到，同样的题目要求，举例了多种不同器材的搭建，当然实质都是一样的。

一级秋千
一级手动风扇。

2023年12月青少年机器人技术等级考试实际操作试卷
一级真题
分数：100 题数：5
一、模型认知(共4题，共20分)
1. 关于齿轮传动的特点说法正确的有？（）
试题编号：20231124135725809
试题类型：多选题
标准答案：A|C
2. 关于齿轮啮合下列说法正确的有？（）
试题编号：20231124135725841
试题类型：多选题
标准答案：A|C
3. 在搭建奇怪的时钟模型时，下列说法正确的是？（）
试题编号：20231124135725872
试题类型：多选题
标准答案：A|D
4. 关于模型中的手摇把手说法正确的是？（ ）
试题编号：20231124135725700
试题类型：多选题
标准答案：A|C
二、实际操作(共1题，共80分)
5. 搭建说明
请考生制作一个奇怪的时钟模型。

搭建要求
(a) 具备奇怪的时钟模型大体框架；
(b) 具备多级齿轮传动，具备同轴齿轮；
(c) 具备手摇把手，具备用于表示时针分针的部件；
(d) 缓慢旋转手摇把手，两个针旋转，且转向相同，转速不同；
(e) 整体动作流畅。

器材说明
考生作答时不指定任何器材，所搭建的模型在外形、结构、功能方面满足题目要求即可。

以下为考试评分的唯一依据。

案例样图
以下列举了相关器材模型样例，考生可任选其一作为参考。

样例1
样例2
样例3
样例4
样例5
样例6。

全国青少年机器人技术等级考试（一级）
实际操作考试试卷
考生姓名：证件编号：□□□□□□□□□□□□□□□□□□
一、考试说明
1.请仔细阅读考试系统中的“实操试题说明”及“实操样例示意图”，采用最适合样例示意图的器材完成搭建。

2.模型搭建与试卷填写必须都完成，否则实操考试不通过。

二、作品简答
1、本作品中用到了哪些机械原理？
2、本作品功能的实现过程是怎样的？
3、你在生活中还见过哪些类似结构原理的物品？三、作品展示
请在规定时间内，完成作品搭建调试，并将身份证件及作品置于以下虚线框中，由考评员现场拍摄照片。

机器人等级考试一、二级各章节考点整理一级：第一课：基本结构知识点：钉子：1、尖头状硬金属锤子：1、钉钉子的工具；2、把手和锤头组成；3、锤头有羊角、楔形等形状螺丝：1、有斜面螺旋纹路；2、螺丝钉头部为尖的，称木螺丝；3、螺丝杆头部为平，称机螺丝；4、螺丝杆和螺母配套使用楔和螺旋：1、楔是斜面，为一头尖一头粗的物品；2、螺旋由阿基米德发现螺丝刀和扳手：1、螺丝刀用于拧螺丝，分为一字和十字；2、扳手用来固定螺母。

第二课：秋千知识点：结构稳定：1、三角形较稳定，四边形易变形；2、拉伸门中是四边形3、三角形固定所以稳定稳定的原则：1、地面接触面积大；2、重心低；3、重心垂线经过接触面能量转化：1、能量守恒：能量总和不变；2、动能：速度越快，动能越大；3、重力势能：高度越高，重力势能越大；单摆：1、等时性：单摆幅度<100，周期不变；2、摆长L越长，摆动周期T越长；3、伽利略发现了单摆现象第三课：跷跷板知识点：杠杆原理：1、动力X动力臂=阻力X阻力臂；2、支点：杠杆绕着转动的固定点3、杠杆五要素:动力、动力臂、阻力、阻力臂、支点杠杆分类：1、等臂杠杆:动力臂=阻力臂，动力=阻力，如跷跷板、天平；2、省力杠杆:动力臂>阻力臂，省力，费距离，胡桃钳、门把手、扳手、指甲刀；3、费力杠杆:动力臂<阻力臂，费力，省距离，镊子、钓鱼竿、筷子；第四课：搅拌器知识点：齿轮：1、概念：轮缘上有齿且能连续啮合传递运动和动力的机械零件；2、相互啮合的齿轮，轮齿大小一样；3、齿轮啮合方式分为：平行啮合和垂直啮合。

轮轴：1、概念：中外环的轮，内环的轴，能够绕共同轴线旋转；2、动力点在轮上，轮轴为省力杠杆，动力点在轴上为费力杠杆；3、轮轴半径越大，省力杠杆约省力，费力杠杆约省距离齿轮的种类：1、可分为平齿轮、冠齿轮和蜗轮2、冠齿轮的轮齿在端面3、蜗轮和蜗杆一起使用，蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能带动蜗杆第五课：奇怪的时钟知识点：齿轮加减速：1、小齿轮带动大齿轮属于减速装置，大齿轮带动小齿轮属于加速装置2、如果齿轮齿数比为1:3，那么转速比为3:1，齿数比和转速比相反齿轮传动：1、角速度：每秒转过的角度2、线速度：每秒转过的长度3、转速：每秒转过的圈数4、齿轮啮合，线速度相同，转速比为齿数比的反比5、同轴传动，角速度相同，转速比为1:1第六课：起重机知识点：定滑轮：1、中心轴固定；2、改变力的方向，不改变力的大小；3、实质为等臂杠杆；动滑轮：1、中心轴不固定；2、不改变力的方向；3、改变力的大小，增加施力的距离，省一半的力，增加一倍距离4、实质为省力杠杆；滑轮组：1、多个定滑轮和动滑轮组成2、既能改变力的大小，也能改变力的方向3、若滑轮组动滑轮上的绳子数量为n，力为物体重量的1/n，距离为原来的n倍起重机历史：1、古罗马维特鲁维斯描述起重机械；2、英国瓦特发明蒸汽机；3、英格兰伦尼建造蒸汽起重机4、英国阿姆斯特朗改造水力起重机第七课：烤肉架知识点：齿轮传动：1、相互啮合齿轮转动方向相反，和同一齿轮啮合的齿轮转动方向相同；2、齿轮并排依次啮合，直接比较主动轮和输出轮齿轮比，传动比是反比；齿轮传动优点：1、可以准确无误地传递动力；2、齿轮传动力大；3、结构紧凑，折佣与近距离传动；齿轮传动缺点：1、噪音大；2、易损坏；第八课：手动风扇知识点：风扇历史：1、詹姆斯拜伦发明机械风扇2、法国人约瑟夫发明用齿轮链条装置传动的机械风扇3、美国人舒乐发明电风扇传动力：加速装置，传动力变小，减速装置，传动力变大功率：1、概念：功率是单位时间内所做的功，用P表示，单位是瓦特。

等级考试一级实操搭建科慧乐 刘骏诚一 秋千简答1.图中作品叫什么名称，有什么样的用途？答：图中作品叫秋千，主要是供人们休闲娱乐使用的器械，公园、学校或社区常见。

2.本作品运用了什么原理？答：本作品中用到了三角形的稳定性原理，三角形相比其他形状具有稳固、坚定、耐压等特点。

在关节处我们使用了轴与圆孔的结合，减小运动过程中的摩擦力，保证了运动过程中的顺畅度。

3.请写出此原理一般在生活中的运用？答：三角形在埃菲尔铁塔、桁架桥、斜拉桥、钢轨、起重机、三角形吊臂、屋顶、篮球架、自行车、高压线支架、衣架等方面有运用。

4.请描述此作品在运动过程中的能量转化？答：在运动过程中主要是重力势能和动能的转化。

当我们给了秋千一个力让其运动后，在最高点时它的重力势能最高，此时动能为零，在向下运动至最低点的过程中，重力势能逐渐减小动能逐渐增大，在最低点时重力势能最小，动能最大，从最低点向最高点运动过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，至最高点时动能降为零，重力势能变为最大。

往复运动。

二 跷跷板简答1.图中作品叫什么名称，有什么样的用途？答：跷跷板，主要用于户外健身，以及儿童娱乐。

2.本作品中用了什么原理？答：作品中运用到了杠杆原理，杠杆是一个能够绕固定点转动的杆。

杠杆分为等臂杠杆、省力杠杆、费力杠杆。

杠杆的五要素是：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。

3.请写出此原理一般在生活中的应用？答：酒起子、剪刀、筷子、钳子、镊子等。

4.请描述此作品的搭建过程。

答：首先进行了跷跷板支撑杆的搭建，过程中使用了零件的垂直连接。

其次进行了跷跷板的横杆搭建，过程中用到了梁的加长。

最后进行了支点的链接，使用的是轴连接尽量最大限度减小摩擦力，从而保证了跷跷板在运动过程中的灵活性。

三 烤肉架简答1.图中作品叫什么名称，有什么用途？答：烤肉架，是一种烧烤食品的机械设备，主要功能是做各种烧烤制品，主要应用于烧烤店铺、流动烤肉等。

2.本作品中用到了什么原理？答：主要运用了齿轮传动的减速原理，以及梁的直角连接和轮轴原理。

全国青少年机器人技术等级
考试试卷（一级）
一、实操模型样例（70分）
评分标准：
（1）模型框架（20分）
a. 框架零件位置是否和模型一致（10分）
b. 螺丝的固定程度（5分）
c. 框架整体协调性（5分）
（2）动力传递和表现形式（15分）
a. 左右两个座位位置是否对称（5分）
b. 底座是否稳定（5分）
c. 支点是否（5分）
（3）模型整体（25分）
a. 模型整体零件完整（10分）
b. 外形美观（5分）
c. 模型整体动作顺利流畅（10分）
（4）时间（10分）
a. 在规定时间内完成，每超5分钟扣2分。

简答题（30分）
1、请在下面写出模型名称以及用途（5分）
答：跷跷板、主要应用于户外健身，以及儿童娱乐；
2、请写出该模型中蕴含的知识点（请同学分条作答，25分）
（1）杠杆的五要素（5分）
答：动力臂、阻力臂、支点、动力、阻力；
（2）杠杆平衡的条件（5分）
答：动力*动力臂=阻力*阻力臂；
（3）简述杠杆是用什么原理分类，并列举生活中的实例（15分）答：杠杆分为等臂杠杆、费力杠杆、省力杠杆（3分）；
等臂杠杆：动力臂和阻力臂长度相同；如天平、跷跷板（4分）。

费力杠杆：阻力臂长度总是大于动力臂；如镊子、鱼竿、扫帚等（4分）；
省力杠杆：动力臂总是大于阻力臂；如门、订书机、扳手等（4分）；。

全国青少年无人机技术等级考试大纲与说明目录一、 考试性质 (1)二、 考试目的 (1)三、 考核对象 (1)四、 考试目标 (1)五、 考试标准 (2)一级标准 (2)（一） 考试科目 (2)（二） 考试形式 (2)（三） 器材及软件 (2)（四） 考核内容 (2)（五） 考核目标 (3)（六） 能力目标 (3)（七） 知识块 (4)（八） 知识点描述 (4)（九） 题型配比及分值 (5)（十） 通过标准 (6)二级标准 (6)（一） 考试科目 (6)（二） 考试形式 (6)（三） 器材及软件 (6)（四） 考核内容 (6)（五） 考核目标 (7)（六） 能力目标 (7)（七） 知识块 (8)（八） 知识点描述 (8)（九） 题型配比及分值 (9)（十） 通过标准 (10)一、考试性质全国青少年无人机技术等级考试由中国电子学会科普培训与应用推广中心和北京航空航天大学机器人研究所共同制定。

由中国电子学会普及工作委员会审核通过，适用于由中国电子学会举办的全国青少年无人机技术等级考试，由经授权的全国青少年无人机技术等级考试服务中心、服务网点承担招生和考试服务工作。

二、考试目的本标准旨在激发和培养青少年学习现代无人机技术的热情和兴趣，充分适应我国青少年的认知心理和水平，从力学、机械原理、空气动力学和软件技术的入门实践出发，引导青少年建立工程化、系统化的逻辑思维，使等级考试更具科普性、趣味性和实践性。

三、考核对象面向全国中小学校学生。

本标准版权属中国电子学会所有。

本标准使用者仅限于经中国电子学会直接授权的相关合作单位，包括全国青少年无人机技术等级考试服务中心、服务网点、咨询服务站、全国青少年电子信息科普创新教育基地，任何单位及个人不得擅自复制、摘编、变造本标准所含文字、图片、链接等信息，违者将依法追究法律责任。

四、考试目标本标准不以评价教学为目的，考核内容不是按照学校要求设定，而是从制作无人机所需要的技能和知识，以及国内无人机运动的普及情况而确定，主要以实践应用能力为主。

第二部分全国青少年机器人技术等级考试 1-6级标准及1-2级内容解析一级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式器材：结构件：能够满足考试要求的结构件均可考核内容：(一)实践1.基本结构认知2.知道六种简单机械原理（杠杆，轮轴，滑轮，斜面，楔，螺旋）3.齿轮和齿轮比4.传动链5.机器人常用底盘(二)知识1.了解主流的机器人影视作品及机器人形象2.会分辨稳定结构和不稳定结构3.会计算齿轮组的变速比例4.能够区分省力杠杆和费力杠杆5.能够区分那种滑轮会省力二级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式器材：结构件：能够满足考试要求的结构件均可电子部分：包含可控制电源通断的电池盒及电机既可考核内容：(一)实践1.使用电池盒类型的遥控器控制电机运转2.能够连接独立的电池盒、开关以及电机3.完成凸轮、滑杆、棘轮、曲柄、连杆等特殊结构模型制作4.驱动电机完成一定任务(二)知识1.了解中国及世界机器人领域的重要历史事件2.知道机器人领域重要的科学家3.知道重要的机器人理论及相关人物4.知道凸轮、滑杆、棘轮、曲柄等特殊结构在生活中的应用三级标准科目：机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、机器人常用知识、电子电路基础形式：机器人搭建和电子电路基础采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。

目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。

电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的免费软件即可。

目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。

考核内容：(一)电子电路基础这部分实践操作主要在面包板上完成1.能够完成简单的串联、并联电路2.能够搭建简单的环境状态检测感应器3.能够通过可调电阻控制LED的亮度变化或控制电机速度变化(二)语言程序设计1.能够编写简单的顺序结构程序2.完成简单的选择结构程序（只有一个if或一个if/else）3.能够进行数学运算和比较4.能够简单应用图形化编程软件5.实现数字量输入、输出6.实现模拟量输入、输出(三)机器人搭建这部分实践操作主要是搭建能够完成指定任务的机构，与语言程序设计中的内容有部分交叉1.基本传感器应用2.能够进行数学运算和比较3.灵活应用控制器IO口实现数字量输出4.控制机器人平台移动5.实现简单的自律型机器人制作（比如简单避障、单线条巡线）6.能够编写简单的顺序结构程序7.完成简单的选择结构程序（只有一个if或一个if/else）(四)知识1.知道电力、电流、电压、电阻、导体、半导体等概念2.知道串联、并联的概念3.知道模拟量、数字量、IO口输入输出等概念4.了解自律型机器人的行动方式5.知道细分领域的机器人理论及相关人物6.知道LED这种半导体器件是单向导电的7、了解气动原理和相关器件四级标准科目：机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、机器人常用知识形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。

全国青少年机器人技术等级考试试卷（一级）一、实操模型样例（70分）评分标准：（1）模型框架（20分）a. 框架重要零件位置（10分）b. 螺丝的固定程度（5分）c. 框架整体协调性（5分）（2）动力传递和表现形式（15分）a. 减小摩擦力的装置（5）b. 齿轮垂直啮合传动的准确（5分）c. 齿轮平行啮合传动准确性（5分）（3）模型整体（25分）a. 模型整体零件完整（10分）b. 外形美观（5分）c. 模型整体动作顺利流畅（10分）（4）时间（10分）a. 在规定时间内完成，每超5分钟扣2分（10分）二、简答题（30分）1. 请在下面写出搅拌机的用途（5分）答：搅拌机可以用来搅奶昔、搅鸡蛋、打果汁、打沙冰、打豆浆等2. 请在下面写出该模型中蕴含的知识点（请同学分条作答，25分）（1）模型中的两处变速装置分别是什么？特点是什么？在模型中起到的作用。

（7）答：两处都是加速齿轮传动装置，分别是由红齿轮（大）带动红齿轮（小）组成，黄齿轮（中）带动黄齿轮（小）组成。

加速装置特点是增大转动速度，减小传动力。

模型中其作用是为了增大搅拌头的转动速度。

（2）模型中齿轮的啮合方式，在模型中起到的作用（8分）答：（1）垂直啮合：红齿轮（大）啮合红齿轮（小）；在不同平面上传动，改变传动力和运动的方向，将力和运动准确无误地传递到垂直平面上。

（2）平行啮合：黄齿轮（中）啮合黄齿轮（小），在同一平面上传动，将力和运动准确无误的传递出去。

（3）模型中把手处运用的是哪种简单机械（10分）答：轮轴。

轮轴由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械，叫做轮轴。

外环叫轮，内环叫轴。

轮轴两个环是同心圆。

轮轴的实质：能够连续旋转的杠杆。

当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆，轮和轴的半径相差越大则越省力，但越费距离。

动力作用在轴上则轮轴为费力杠杆，轮和轴的半径相差越大则费力，但越省距离。