基于創(chuàng)客教育理念的機器人教學(xué)設(shè)計框架建構(gòu)

李燕飛+楊延+鄭建雙+侯德強

摘要：本文從創(chuàng)客教育的特征及內(nèi)涵入手，通過分析、設(shè)計、開發(fā)、實施、評價等環(huán)節(jié)探索框架以及框架結(jié)構(gòu)各要素間的內(nèi)在關(guān)系，以期增強其實踐指導(dǎo)能力，力圖使基于創(chuàng)客教育的機器人教學(xué)設(shè)計框架能真正服務(wù)于具體教學(xué)實踐。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育；機器人教學(xué)；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）24-0080-03

● 引言

機器人教育作為一種新的教學(xué)載體，在教學(xué)設(shè)計、課程教學(xué)資源開發(fā)、教學(xué)模式等方面仍處于摸索階段。已有的文獻(xiàn)大多也只是從經(jīng)驗層面進(jìn)行探討和反思，缺乏豐富的案例與理論支撐，相關(guān)研究還相當(dāng)薄弱，亟待深入挖掘。創(chuàng)客教育作為一種新的教育形態(tài)，雖未形成較為統(tǒng)一的概念界定，但它所潛藏的教育價值已經(jīng)獲得了教育工作者的高度認(rèn)同。筆者將創(chuàng)客教育理念引入機器人教育就是希望學(xué)生能通過機器人套裝和編程來快速展現(xiàn)自己的想法，實現(xiàn)所想即所得的效果，大大縮減其從想法到實際作品之間的時間周期。與以往機器人教學(xué)不同，它更注重學(xué)生發(fā)揮自己的想象，主動去創(chuàng)造，而不是通過解決某個他人提出的挑戰(zhàn)而展開探索。目前，國內(nèi)已有相關(guān)實踐及探索研究，不過這些研究基本屬于探討和反思型，基于創(chuàng)客教育理念的教學(xué)設(shè)計模型、評價策略等的研究較少。

● 創(chuàng)客教育的特征及內(nèi)涵

創(chuàng)客教育強調(diào)體驗和實踐，是一種融入信息技術(shù)，秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗”的教育理念，是以“創(chuàng)造中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式。[1]創(chuàng)客教育旨在創(chuàng)設(shè)為學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意提供公平的機會和自由的環(huán)境，以問題和項目化的方式引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、動手能力、參與分享意識、工程思維等創(chuàng)客素養(yǎng)。[2]

● 基于創(chuàng)客教育理念的機器人教學(xué)設(shè)計框架建構(gòu)

1.創(chuàng)客教育機器人教學(xué)主題活動的前期分析

為了增加學(xué)生對主題的可選擇性，教師須根據(jù)知識點的吻合度、所用器材的相似度及主題內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度這三個方面綜合確立主題。

（1）教學(xué)目標(biāo)分析

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動要達(dá)到的效果，在教學(xué)過程中既要關(guān)注顯性的“知識與技能目標(biāo) ”，也要重視“態(tài)度與價值觀目標(biāo)”等隱性目標(biāo)，更關(guān)鍵的是要能將這些顯性和隱性的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為可操作的教學(xué)行為，能讓學(xué)生在過程中親歷設(shè)計過程。

（2）學(xué)習(xí)者分析

學(xué)習(xí)者分析重點需要關(guān)注學(xué)生積木結(jié)構(gòu)搭建及簡單的動力機械的基礎(chǔ)及其他知識基礎(chǔ)，同時需要分析學(xué)生的閱讀能力、理解能力及信息素養(yǎng)。教師只有通過對這幾個方面進(jìn)行考察，才能設(shè)計出更符合學(xué)生實際能力水平的學(xué)習(xí)活動。

（3）教學(xué)活動環(huán)境分析

教學(xué)活動環(huán)境需考慮是否有白板、電腦、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)施。活動臺、長桌、材料柜等物品可方便在活動過程中開展面對面的協(xié)作與交流及存放教學(xué)器材。教學(xué)材料需根據(jù)實際教學(xué)環(huán)境中所提供材料的可重復(fù)利用度及擴展度來設(shè)計作品等的復(fù)雜度。

（4）教師情況分析

活動中需要考慮是否有助教，在主題活動中主講教師負(fù)責(zé)主要活動的組織、知識講解及疑難解答，助教主要職責(zé)是課前協(xié)助主講教師策劃活動，在活動中觀察、引導(dǎo)學(xué)生順利完成機器人創(chuàng)作。

2.創(chuàng)客教育機器人教學(xué)主題活動的設(shè)計

創(chuàng)客教育理念指導(dǎo)下的教學(xué)活動設(shè)計既關(guān)注學(xué)生的設(shè)計過程體驗，又重視學(xué)生的創(chuàng)作能力培養(yǎng)?；灸芰Φ呐囵B(yǎng)是表達(dá)想法的基礎(chǔ)，而創(chuàng)新思維又是基本能力的升華。教師要在活動過程中引導(dǎo)學(xué)生按照“觀察—模仿—微創(chuàng)新—原創(chuàng)”的方式梯度發(fā)展。

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境，確定并進(jìn)入主題

創(chuàng)客教育中強調(diào)問題來源于生活，學(xué)生通過教師提供的情境提出問題，學(xué)生基于需求問題體驗設(shè)計的過程。教師要在選擇媒體資源的時候，設(shè)立一些擬定好的問題作為學(xué)生所提問題的補充，問題要盡可能有針對性，與后期設(shè)計過程相關(guān)。

（2）以模仿為起點，梯度推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新

在主題活動中，教師要引導(dǎo)學(xué)生基于效果圖開始制作，最終將二維的平面圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的立體模型。必要時，教師再提供詳細(xì)的步驟圖，避免限制學(xué)生思考的情況發(fā)生。在設(shè)計過程中，教師要根據(jù)學(xué)生的差異機動調(diào)整指導(dǎo)策略，當(dāng)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生遇到問題時，教師要啟發(fā)學(xué)生查找資料或互相討論找到化解問題的方法，并引導(dǎo)他們將問題記錄在機器人制作記錄卡上。對模仿能力較強的學(xué)生，教師要增設(shè)問題促使他們思考。搭建完成后，學(xué)生可以利用作品自由活動。最后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對作品進(jìn)行再設(shè)計，這個過程是學(xué)生知識和能力的升華階段。

（3）創(chuàng)作故事，賦予作品以意義

在微創(chuàng)新過程中，學(xué)生的想法差異較大，作品只是學(xué)生表達(dá)想法的一個媒介，學(xué)生能闡述作品的價值極其創(chuàng)作的意義也至關(guān)重要。

（4）展示與分享

在這個階段，每個學(xué)生或小組分別展示作品，并介紹自己的機器人的優(yōu)點在哪里，最喜歡的地方……教師可以依據(jù)作品標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的作品做出點評，并展示拍照存入檔案。

3.創(chuàng)客教育機器人教學(xué)主題活動的資源開發(fā)

在教學(xué)活動中，學(xué)生要能借助機器人和編程等信息技術(shù)手段將想法迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樵突蚰Ｐ?。因此，教師需要為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供支持，輔助他們的想法和創(chuàng)意順利轉(zhuǎn)化。

（1）主題學(xué)習(xí)資源的開發(fā)

為了激發(fā)學(xué)生的興趣，教師需要準(zhǔn)備與主題相關(guān)的多媒體資料，方便學(xué)生快速融入學(xué)習(xí)情境；在學(xué)習(xí)過程中，教師需要提供搭建教程和搭建動畫，以便學(xué)生在遇到困難時參照；在原創(chuàng)作品搭建階段，教師需要準(zhǔn)備與主題相關(guān)的案例庫，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生更多新的想法和創(chuàng)意，對作品進(jìn)行修改和重新設(shè)計。

（2）學(xué)習(xí)支架資源的開發(fā)

基于創(chuàng)客教育理念的機器人教學(xué)期望學(xué)生能完整地體驗設(shè)計和制作的全過程，親歷設(shè)計和創(chuàng)造，用機器人套裝和程序?qū)蝇F(xiàn)實世界里的各種真實的功能?？紤]到學(xué)生不熟悉設(shè)計的一般流程及設(shè)計進(jìn)程的管理，教師需準(zhǔn)備設(shè)計記錄表，這一方面能輔助學(xué)生按設(shè)計記錄表的引導(dǎo)推進(jìn)設(shè)計過程，另一方面可培養(yǎng)學(xué)生及時記錄想法的習(xí)慣，學(xué)會將積累的經(jīng)驗轉(zhuǎn)變?yōu)閳F隊共享的文本資源。endprint

（3）學(xué)習(xí)活動環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

在學(xué)習(xí)活動中，桌椅的擺放需考慮組內(nèi)成員間的交流、學(xué)習(xí)。計算機及資料區(qū)的位置應(yīng)以方便為原則，從而使學(xué)生查找資料更加便捷，節(jié)省跑動的時間。多媒體設(shè)施應(yīng)最大化滿足教師的教學(xué)與學(xué)生作品的展示。教師在計算機上提供并安裝樂高搭建軟件（LEGO Digital Designer），以便學(xué)生借助計算機設(shè)計效果圖。

4.創(chuàng)客教育機器人教學(xué)主題活動效果評價的設(shè)計

在主題活動評價的設(shè)計中，教師需依據(jù)知識與技能測試結(jié)果、作品評價結(jié)果、展示與匯報表現(xiàn)以及機器人設(shè)計記錄表對學(xué)生和教學(xué)做出綜合評估。評估維度主要包括團隊合作、創(chuàng)新、動機、問題解決、多學(xué)科綜合應(yīng)用等五個指標(biāo)。其中創(chuàng)新、動機、問題解決、團隊合作這四個指標(biāo)很難通過量化的方式來評價，主要依據(jù)上述的記錄表進(jìn)行定性評價，而多學(xué)科綜合應(yīng)用這一指標(biāo)則可以通過作品等量化手段進(jìn)行評價。評價的目的主要是檢驗學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，活動的實施是否達(dá)到了預(yù)期的效果等。

學(xué)生作品的評價主要參照了Steve Coxon的作品評價量表[3]，從結(jié)構(gòu)、功能、美觀性和創(chuàng)新性四個方面來綜合評估學(xué)生是否能應(yīng)用基本技能，多學(xué)科突破來實現(xiàn)自己的想法和創(chuàng)意；教師課堂記錄表記錄了教師在課堂上對學(xué)生的觀察結(jié)果，主要包括學(xué)生的問題解決能力、團隊合作、創(chuàng)新能力和動機等方面的表現(xiàn)；三維目標(biāo)評定表主要衡量教學(xué)活動是否達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，學(xué)生能否在課堂上達(dá)到之前所預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。評價不僅僅是針對學(xué)生，也是教師對自己教學(xué)的一個重要反饋。

● 結(jié)語

基于創(chuàng)客理念的機器人教學(xué)設(shè)計為教師開展創(chuàng)客教育提供了有效的理論支撐，但在實施過程中會受到活動時間、器材、學(xué)生知識和技能水平等方面的約束，以至于學(xué)生的創(chuàng)意無法順利落地。因此，教師需根據(jù)實際條件，創(chuàng)造性地應(yīng)用該框架，合理設(shè)置主題難度，扶持學(xué)生完成作品。當(dāng)學(xué)生的想法和創(chuàng)意較為復(fù)雜時，教師最好能提供適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)平臺和交流手段，輔助學(xué)生自己在課后完成，做好課內(nèi)和課外的連接。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝智庭，孫妍妍.創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場[J].中國電化教育，2015（1）：14-21.

[2]王佑鎂，王曉靜，包雪.創(chuàng)客教育連續(xù)統(tǒng)：激活眾創(chuàng)時代的創(chuàng)新基因[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2015（5）：38-46.

[3]Papert. S. （1980）.Mindstorms： Children， Computers and Powerful Ideas[M].New York： Basic Books.endprint