创客教育背景下的中学机器人教学研究

史妮娜

【摘要】机器人教育承担着培养中小学创新实践能力的重任，是中小学开展创客教育实践的主要课程。创客教育强调基于创造的学习，其核心在于培养各式各类的创新型人才。在创客教育的背景下，提出了基于项目的机器人教育校企合作模式，机器人教育融入创客教育、STEM教育，以项目的方式开展合作，学校和企业在机器人教学中开展广泛的合作，促进学生的全面发展与创造力提升。

【关键词】创客教育 中学机器人教育 校企合作 项目学习 STEM教育

一、创客教育的兴起与发展现状

1.创客教育

创客教育以信息技术的融合为基础，传承了体验教育、项目学习法、创新教育、DIY理念的思想；提倡“基于创造的学习”，强调学习者融入创造情境、投入创造过程。创客教育是一种贯穿终身的，面向全人发展的，培养个体 DIY、创造能力与分享精神的教育理念和取向。

2.创客教育的国内外研究现状

在创客风潮之下世界各国都极为重视对学生创客能力的培养，欧美地区从中小学开始开设创客课程。国内目前大力推动创客教育的发展，许多地方正在筹建适合中小学的创客教室，制定适合中小学生不同学段学习的的创客课程，注重学培养生创新的兴趣和创新的精神，促进学生学习能力、实践能力、创新能力的全面提升。

二、机器人教育的重要性及国内外研究综述

1.机器人教育

“机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。”“机器人教育重视理论与实践，重视科学的学习方法以提高学习效果，提高学习者的创新素养与工程能力。”机器人在教育领域具有不可替代的教育价值和发展前景，其多学科融合交叉的特点，使其成为培养高素质、宽口径、复合型人才的良好平台。

2.机器人教育的重要性

在基础教育领域开展智能机器人教育成为各国的共识，以日、美为代表的发达国家抢先在信息技术课程、课外科技制作等活动中引入了机器人教学内容，以应对即将到来的智能机器人时代。我国要赶超世界教育的先进水平，必须推动基础教育改革，推进智能机器人相关课程的发展。

3.机器人教育的国内外研究现状

国外机器人教育是一个综合活动，体现多维度的教育，机器人课堂作为一个教学媒介来传授科学、技术、数学、工程学概念与知识，对机器人教育与STEM学科教育进行整合，激发学生去创意、想象、制造，培养学生的开放性思维。2000年起，在世界机器人大赛的影响下，我国开始关注到机器人教育，2005年起，陆续建立“全国中小学机器人教学实验学校”近百所，分别以信息技术课、综合实践活动课、兴趣小组等多种形式开展机器人教育活动。

三、创客教育背景下的机器人教育变革

1.机器人教育要面向创新，学生要基于创造去学习

在传统的教学过程中机器人知识与学生自主创新是割裂开的，机器人课堂中学生被动接受机器人相关知识，学生的学习目标是掌握软硬件知识。而创客教育是一种基于创新的教育，提倡基于创造的学习，强调学习者融入创造情境、投入创造过程。创客教育的核心在于创，在于以学生为主体，在于学生成为学习的主人，在創造中学习。”

2.机器人课堂应以学生视角开展，为学生创新服务，尊重学生主体地位

创客教育使学生有从知识的消费者转换为创造者的趋势，学生作为学习的主体，我们设计了学生调查问卷旨在了解学生对机器人教育合作开展的看法和态度，以便设计适应学生身心发展的中学机器人教学模式。

3.机器人教育开展应具有综合性

“创客教育是一种贯穿终身的，面向全人发展的，培养个体 DIY、创造能力与分享精神的教育理念和取向。”机器人教育应多学科交叉与STEM教育相结合以项目的方式开展合作，重视与科学、技术、数学、工程、艺术等多学科知识的综合。

4.开展机器人教育应加强校企合作

当前的机器人教学模式无法满足中学生个性化学习需求，在中学阶段以校企合作模式开展机器人教育很有必要，学生能够认可、接纳、并且热情体验这种全新的教学模式。目前关于我国中小学机器人教育校企合作的研究没有，我国中小学机器人教育存在诸多问题，仅仅依靠学校进行封闭孤岛教学教学远远不能满足未来的机器人时代的要求，因此中学机器人教育开展校企合作是一个明智的选择。

四、中学开展机器人校企合作学生意愿调查

创客教育使学生从单纯的知识消防者转变为知识的创造者，学生成为学习的主体。得到企业的帮助使学生能够学的更快更好，更有动力、激发创造力，自信心增强，掌握更多全面系统的知识、提高动手操作能力，树立理想信念、对学生的成长很有帮助。

五、基于项目的机器人教育校企合作模型

基于项目的学习是以学科的概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式。中学信息技术环境下的机器人教学应符合时代要求，注重实践、强调创造，与创客教育、STEM教育进行融合。

1.参与对象

（1）学校，开设机器人课程的各种学校和培训机构以及从事机器人教育的教师群体。

（2）学生，学习机器人综合知识的在校学生。

（3）企业，机器人公司、创客支持企业、自动化公司等各种高端科技智能企业或公司，工程师、研发人员、科学家、创客们。

2.机器人教育涉及的学科

在本研究中，机器人教育是一个综合的教育活动，有3个基础支撑学科：数学、物理、美术；涉及到人工智能、电子学、机械学、信息学、计算机、设计、3D打印等一系列工程应用。

3.机器人教育培养了学生多方面的能力

机器人教学能够培养学生多方面的能力：①创造力；②综合实践能力；③合作学习能力；④共情能力；⑤信息搜集整理能力；⑥沟通表达能力；⑦资源整合能力；⑧统筹实施能力；⑨自主探究能力。

4.校企合作方式、方法

在本研究中，校企合作的办学形式是学校办学企业辅助，企业主要提供技术支持、设备平台提供、教师培训、项目管理、参观、实践等相关资源和设施；学校主要负责学生培养、课程开发、收集案例、激发学生创意构思并对企业提供的平台、设备以及解决方案进行试用体验给企业提出意见和建议。

5.项目实施流程

创客教育的核心是重视对学生的创造能力的培养，鼓励学生在创造中学习。在创客背景下，结合我校机器人教育的长期实践经验，我们设计了基于项目的中学校企合作机器人教育模式，具体项目流程分为如下6个阶段：

第一阶段：教师制定项目计划；第二阶段：引导学生制定项目计划；第三阶段：活动探究；第四阶段：作品制作；第五阶段：成果交流；第六阶段：活动评价。

6.校企合作案例

（1）水陆两栖远程智能勘测机器人；（2）高速公路自动感应收费机器人；（3）萝卜圈虚拟机器人教学。

六、总结

本研究在参考了大量国内外经验的基础上，结合中学机器人教育的实际，提出了基于项目的机器人教育校企合作新模式，融入创客教育，与STEM学科教育进行整合，通过与公司和企业以项目的方式开展合作，把学生当成工程师那样培养，激发学生的想象力、创造力，培养学生的开放性思维，通过动手实践获取知识。

参考文献：

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[2]郑燕林，李卢一.技术支持的基于创造的学习——美国中小学创客教育的内涵、特征与实施路径[J].开放教育研究，2014，（06）：43-49.

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