創客教育背景下的中學機器人教學研究

史妮娜

【摘要】機器人教育承擔著培養中小學創新實踐能力的重任，是中小學開展創客教育實踐的主要課程。創客教育強調基于創造的學習，其核心在于培養各式各類的創新型人才。在創客教育的背景下，提出了基于項目的機器人教育校企合作模式，機器人教育融入創客教育、STEM教育，以項目的方式開展合作，學校和企業在機器人教學中開展廣泛的合作，促進學生的全面發展與創造力提升。

【關鍵詞】創客教育 中學機器人教育 校企合作 項目學習 STEM教育

一、創客教育的興起與發展現狀

1.創客教育

創客教育以信息技術的融合為基礎，傳承了體驗教育、項目學習法、創新教育、DIY理念的思想；提倡“基于創造的學習”，強調學習者融入創造情境、投入創造過程。創客教育是一種貫穿終身的，面向全人發展的，培養個體 DIY、創造能力與分享精神的教育理念和取向。

2.創客教育的國內外研究現狀

在創客風潮之下世界各國都極為重視對學生創客能力的培養，歐美地區從中小學開始開設創客課程。國內目前大力推動創客教育的發展，許多地方正在籌建適合中小學的創客教室，制定適合中小學生不同學段學習的的創客課程，注重學培養生創新的興趣和創新的精神，促進學生學習能力、實踐能力、創新能力的全面提升。

二、機器人教育的重要性及國內外研究綜述

1.機器人教育

“機器人教育是指學習、利用機器人，優化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。”“機器人教育重視理論與實踐，重視科學的學習方法以提高學習效果，提高學習者的創新素養與工程能力。”機器人在教育領域具有不可替代的教育價值和發展前景，其多學科融合交叉的特點，使其成為培養高素質、寬口徑、復合型人才的良好平臺。

2.機器人教育的重要性

在基礎教育領域開展智能機器人教育成為各國的共識，以日、美為代表的發達國家搶先在信息技術課程、課外科技制作等活動中引入了機器人教學內容，以應對即將到來的智能機器人時代。我國要趕超世界教育的先進水平，必須推動基礎教育改革，推進智能機器人相關課程的發展。

3.機器人教育的國內外研究現狀

國外機器人教育是一個綜合活動，體現多維度的教育，機器人課堂作為一個教學媒介來傳授科學、技術、數學、工程學概念與知識，對機器人教育與STEM學科教育進行整合，激發學生去創意、想象、制造，培養學生的開放性思維。2000年起，在世界機器人大賽的影響下，我國開始關注到機器人教育，2005年起，陸續建立“全國中小學機器人教學實驗學校”近百所，分別以信息技術課、綜合實踐活動課、興趣小組等多種形式開展機器人教育活動。

三、創客教育背景下的機器人教育變革

1.機器人教育要面向創新，學生要基于創造去學習

在傳統的教學過程中機器人知識與學生自主創新是割裂開的，機器人課堂中學生被動接受機器人相關知識，學生的學習目標是掌握軟硬件知識。而創客教育是一種基于創新的教育，提倡基于創造的學習，強調學習者融入創造情境、投入創造過程。創客教育的核心在于創，在于以學生為主體，在于學生成為學習的主人，在創造中學習。”

2.機器人課堂應以學生視角開展，為學生創新服務，尊重學生主體地位

創客教育使學生有從知識的消費者轉換為創造者的趨勢，學生作為學習的主體，我們設計了學生調查問卷旨在了解學生對機器人教育合作開展的看法和態度，以便設計適應學生身心發展的中學機器人教學模式。

3.機器人教育開展應具有綜合性

“創客教育是一種貫穿終身的，面向全人發展的，培養個體 DIY、創造能力與分享精神的教育理念和取向。”機器人教育應多學科交叉與STEM教育相結合以項目的方式開展合作，重視與科學、技術、數學、工程、藝術等多學科知識的綜合。

4.開展機器人教育應加強校企合作

當前的機器人教學模式無法滿足中學生個性化學習需求，在中學階段以校企合作模式開展機器人教育很有必要，學生能夠認可、接納、并且熱情體驗這種全新的教學模式。目前關于我國中小學機器人教育校企合作的研究沒有，我國中小學機器人教育存在諸多問題，僅僅依靠學校進行封閉孤島教學教學遠遠不能滿足未來的機器人時代的要求，因此中學機器人教育開展校企合作是一個明智的選擇。

四、中學開展機器人校企合作學生意愿調查

創客教育使學生從單純的知識消防者轉變為知識的創造者，學生成為學習的主體。得到企業的幫助使學生能夠學的更快更好，更有動力、激發創造力，自信心增強，掌握更多全面系統的知識、提高動手操作能力，樹立理想信念、對學生的成長很有幫助。

五、基于項目的機器人教育校企合作模型

基于項目的學習是以學科的概念和原理為中心，以制作作品并將作品推銷給客戶為目的，在真實世界中借助多種資源開展探究活動，并在一定時間內解決一系列相互關聯著的問題的一種新型的探究性學習模式。中學信息技術環境下的機器人教學應符合時代要求，注重實踐、強調創造，與創客教育、STEM教育進行融合。

1.參與對象

（1）學校，開設機器人課程的各種學校和培訓機構以及從事機器人教育的教師群體。

（2）學生，學習機器人綜合知識的在校學生。

（3）企業，機器人公司、創客支持企業、自動化公司等各種高端科技智能企業或公司，工程師、研發人員、科學家、創客們。

2.機器人教育涉及的學科

在本研究中，機器人教育是一個綜合的教育活動，有3個基礎支撐學科：數學、物理、美術；涉及到人工智能、電子學、機械學、信息學、計算機、設計、3D打印等一系列工程應用。

3.機器人教育培養了學生多方面的能力

機器人教學能夠培養學生多方面的能力：①創造力；②綜合實踐能力；③合作學習能力；④共情能力；⑤信息搜集整理能力；⑥溝通表達能力；⑦資源整合能力；⑧統籌實施能力；⑨自主探究能力。

4.校企合作方式、方法

在本研究中，校企合作的辦學形式是學校辦學企業輔助，企業主要提供技術支持、設備平臺提供、教師培訓、項目管理、參觀、實踐等相關資源和設施；學校主要負責學生培養、課程開發、收集案例、激發學生創意構思并對企業提供的平臺、設備以及解決方案進行試用體驗給企業提出意見和建議。

5.項目實施流程

創客教育的核心是重視對學生的創造能力的培養，鼓勵學生在創造中學習。在創客背景下，結合我校機器人教育的長期實踐經驗，我們設計了基于項目的中學校企合作機器人教育模式，具體項目流程分為如下6個階段：

第一階段：教師制定項目計劃；第二階段：引導學生制定項目計劃；第三階段：活動探究；第四階段：作品制作；第五階段：成果交流；第六階段：活動評價。

6.校企合作案例

（1）水陸兩棲遠程智能勘測機器人；（2）高速公路自動感應收費機器人；（3）蘿卜圈虛擬機器人教學。

六、總結

本研究在參考了大量國內外經驗的基礎上，結合中學機器人教育的實際，提出了基于項目的機器人教育校企合作新模式，融入創客教育，與STEM學科教育進行整合，通過與公司和企業以項目的方式開展合作，把學生當成工程師那樣培養，激發學生的想象力、創造力，培養學生的開放性思維，通過動手實踐獲取知識。

參考文獻：

[1]付慶科.中小學機器人教學的網絡學習支持環境研究[J].華南師范大學，2007.

[2]鄭燕林，李盧一.技術支持的基于創造的學習——美國中小學創客教育的內涵、特征與實施路徑[J].開放教育研究，2014，（06）：43-49.

[3]楊現民，李冀紅.創客教育價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究，2015，（02）：94-96.