创客教育理念下机器人教学活动设计研究

许智千

（牡丹江市第十五中学，黑龙江 牡丹江 157000）

0 引言

随着创客空间的普及，创客思想与教育的融合吸引了越来越多的教育者的思考。创客最早是由美国提出来的， 美国最先通过推进创建创客空间和各类项目的实施，培养孩子掌握计算机编程的基础，同时提高孩子们的创新意识与实践能力。将创客教育理念融入中小学机器人教学，打破传统的教学模式，可以了解我国青少年机器人教育的现状和存在的问题，从培养机器人教育创新型人才出发，建立适当的教学方法与模式[1]，发挥教学优势，让教学模式与创客教育理念相融合。 本文阐述了创客教育的概念，分析了研究现状，并对基于理念下机器人教学活动进行设计。

1 创客教育理念的解读

“创客教育”的理念从定义上划分大体可分为5 种类型：教育模式理论、教育过程理论、教育取向理论、教育形式理论以及教育课程理论[1]。

“创客教育” 是将创客文化与教育文化相结合的基础教育，以学生的兴趣为基础，以学习、创新、共享的方式操作数字化工具，培养学生解决问题的能力、团队合作能力以及创新能力并使其提高。 它融合了体验教育、项目学习的理念以及创新教育，满足学生的需求并能激发学生的自主学习能力。 从广义上来讲，创客教育理念强调倡导以创新精神为指导的教学模式。 从狭义上讲是以培养青少年的创客精神为方向的教学形式。

2 创客教育理念下教学现状

2014 年以来，关于创客教育在我国高校、中小学发展的新闻报道越来越多，标志着创客教育在我国悄然兴起并取得长足发展。

从2014 年以来， 我国已经成功举办了很多创客教育活动与论坛，同时也启动了一些项目。 例如，全国中小学生创客教育活动在广泛普及，各所学校、教育机构都开展了创客教育实践活动，并普及创客教育的相关知识，为推动我国的创客教育发展起着至关重要的作用。 而机器人对于教学应用而言可以划分为5 种类型：第一种是把机器人教学看成一门学科，通过开展课堂内外创客教育活动，让学生掌握机器人的基本知识与技能。 第二种是机器人辅助教师教学，主要是以机器人为教学辅助性工具，帮助教师与学生完成学习任务。 第三种是机器人属于辅助管理性工具，主要是在课堂、财务、教务、设备等教学管理活动汇总发协调与指挥的作用。 第四种是机器人代理人功能，有些机器人可以具有人的部分功能，能够较好地代替教师处理一些课外事宜。 例如，帮助学生打饭、订餐、借书等。 第五种则是机器人主持教学，在这一阶段中，机器人不再是简单的辅助性工具， 其已经成为教学的主体，是课堂教学组织、实施的主人[2]。

目前， 我国的创客教育市场正处于火爆阶段，课程体系的内容也较为新颖， 涉及相关学科知识较多，但是由于大部分教师并没有丰富的教学经验以及良好的知识储备，就导致他们在教学过程中经常会遇到一些困难并出错。 另外，对于一些创客教育课程的难度也并没有按照“先易后难”的教学规律进行教学，导致学生很难接受此种教学模式。 基于以上这些现状，市场上也出现了以创客教育理念为指导的教育公司，如达柔科技，经过一年多的发展，创新整合STEM、创客教育、未来教育等国内外权威教育理念，全面提升学生终身学习能力，适应未来发展。 对于我国的机器人教学理念与教学模式还需要进一步的改革与完善，如在学习形式上要多样化，重视在教学过程中学生之间的分享与交流， 教师不再是传统的知识转移中心。教师的任务是通过教学活动的设计来培养学生的兴趣、习惯和能力，但不能干预学生的选择和创造。

3 创客教育理念下教学活动设计

3.1 示范指导

首先教师要明确教学目标与学习任务： 即主要掌握机器人拼魔方的动作是如何用编程语句来实现的，使机器人能够在编程指令下对魔方进行复原。 教师要让学生了解魔方还原的原理以及公式， 熟悉之后对机器人拼魔方的具体过程进行了演示和讲解。 演示结束后，学生可以自由分组讨论机器人拼魔方的过程，并提出自己的想法。最后，教师记录并帮助学生分析他们在整个合作探究中的想法及解决所存在的问题。

3.2 流程设计

设计是整个教学环节中的关键。 在这个环节的教学中， 教师要求每个小组分别设计机器人拼魔方的流程图， 并解释每个步骤的可行性以及分析具体的操作方式。 在小组设计的过程中，老师要观察各个小组成员的学习状态， 针对各小组存在的问题及时给予一定的指导。 小组成员通过讨论探究找出问题的解决方法。 在这个探究过程中，教师要检查学生考虑的问题是否全面，如有些问题没有考虑周全，要尽可能多地找出问题出在哪。 同时，教师还要注意学生的情绪变化。 有些学生可能会因为有太多问题需要解决而失去信心，教师应给予合理的指导，给学生解决问题的信心。

3.3 实施运行

实施操作在整个教学过程中承担着把理论转为实践的重要责任。而创客教育区别于其他教学模式的主要特征就是动手制作过程。 在这个阶段中，学生将他们的灵感运用在操作实践中，并通过自己的双手体验用机器人拼魔方的乐趣。 学生在实践中虽然会遇到一些难题，但是通过自主探究或小组探究的方式能够快速地将问题解决，这也促进了学生共享与合作能力的发展。

在各个小组的操作实践过程中， 教师要经常巡视和观察学生的操作方式， 记录每个小组主要存在的问题，并在课堂中提示常见的问题。 例如，当学生在拼装机器人的机械臂时没有考虑到臂的长短导致机器人不能顺畅的翻转魔方。让学生以小组的形式讨论问题，讨论结束后派出小组代表解释造成这种现象的原因。 当问题解决后，再让学生完成接下来的学习任务。

3.4 成果共享

在完成作品后，同学之间要进行交流沟通，展示小组的作品，分享作品的制作经验与心得，包括在制作过程中遇到的难题与解决方法。 在这一过程中，可以邀请一些校外人士进行交流，如，可以邀请其他学校的教师与学生进行观摩交流，也可以邀请学生家长参与进来，学校还可以组织学生定期去校外创客基地进行参观与学习，让学生感受创客的文化和魅力。 成果共享阶段是学生最需要表现与展示自我的环节，教师要鼓励学生积极的表达自己的想法，对于表现优秀的学生要给予肯定， 对于回答的并不完全正确的学生，也要给予表扬与补充，充分满足学生的自我效能感，让他们产生更加浓厚的学习兴趣。

3.5 反思探索与评价

通过以上四个阶段的教学实践， 学生已经基本掌握了机器人的工作原理。在这个阶段，教师要把剩余的课堂时间都交给学生，给他们有足够的空间去思考、探索。 另外，教师还要创设新的问题情境，如机器人的光学感应器是如何识别魔方的色块的？ 机器人是如何记忆魔方色块的位置来进行还原的？ 并鼓励学生通过小组合作探索的方式来探讨机器人拼魔方的奥秘， 在整个教学过程中采用多种评价方法对学生的学习过程进行评价。评价方式包括增值评价、综合评价、过程评价、自我评价、 同伴评价等， 教师要及时进行的反馈与评价，从而激发学生的学习动机，提升学习效果。

4 结语

本研究通过将创客教育的核心理念与机器人教学有机融合，分析了基于创客教育理念的教学现状，探讨了基于创客教育理念的机器人教学活动实践， 并利用机器人拼魔方教学课程进行分层教学， 从而让学生掌握机器人的工作原理，有效地实施综合素质教育。采用创客教育理念教学，一方面可以打破传统教学的模式，实现创客教学的新途径； 另一方面可以让学生在有限的时间内对知识掌握与理解加深， 增强学生的实践能力，进而提高学生的创新意识与学习兴趣。