中學創客教育校本課程的開發與利用以《Arduino簡易機器人》創客課程為例

薛有存 李富龍

摘要：創客運動的浪潮席卷全球，創客教育發展的如火如荼。本文以Arduino簡易機器人創客課程為例，闡述了中學創客校本課程性質、課程理念、課程目標、單元內容、課程實施建議。

關鍵詞：創客;創客教育;校本課程

一、課程性質

Arduino簡易機器人遵循STEM科學、技術、工程、數學四位一體的理念，學生在運用Arduino平臺進行機器人創造開發的時候，把學習到的零碎知識與機械工程轉變成一個探究世界相互聯系的不同側面過程，使得學生在雜亂無章的學習情境中獲得設計能力、合作能力、問題解決能力和實踐創新能力的提升。

1.科學性

Arduino簡易機器人是一門交叉了多門學科的綜合性課程，涉及到許多基礎學科，它是以多種學科的基礎理論作為前提的。

2.實踐性

Arduino簡易機器人具有很強的實踐性，學生在學習該課程的時候必須參與到機器人設計制作的過程中來，這一實踐過程也使得學生的學習變得生動有趣。

3.綜合性

在Arduino簡易機器人的學習過程中僅僅擁有物理、生物、化學等基礎知識是遠遠不夠的，它要求學生人為地對多門學科知識進行綜合創造，在創造發明的基礎上，綜合運用多學科知識，做成滿意的作品。

4.創造性

Arduino簡易機器人后期學習的關鍵在于學生思維的創造性開發。Arduino簡易機器人基于學科理論，立足于實際生活，通過技術思想以及Arduino平臺的運用解決現實生活中的實際問題，為學生細心生活、發揮創造性提供了寬廣的舞臺。

二、課程理念

1.以STEM為理念，培養學生全面發展

STEM教育作為后設學科，以與其他學科融合成一個新整體為基礎。在Arduino機器人教育中融入STEM理念的教學不僅可以培養學生的STEM素養，還可以幫助學生在雜亂無章的學習情境中獲得設計能力、合作能力、問題解決能力和實踐創新能力的提升。

2.注重學生創造能力的培養，加強學生實踐能力

Arduino簡易機器人的學習不是教條式的課本知識的灌輸，需要學生參與到課堂中來，通過發現生活中的問題，提出解決問題的創造性想法，再運用Arduino平臺進行機器人制作以解決實際問題。這一系列的活動都需要學生參與其中并主動實踐。

三、課程目標

Arduino簡易機器人課程的總目標是提高學生的創新能力、綜合設計能力和動手實踐能力，根據三維目標的劃分，將課程目標細分如下：

1.知識與技能

初步了解機器人的基本結構，了解機器人在社會生活中的應用;完成簡單的機器人設計、硬件裝配、程序編寫、功能調試等任務;通過在掌握有關機器人的知識和技能的基礎上，積極創意解決更多實際問題，在過程中培養創新精神，提高實踐能力。

2.過程與方法

在教師指導下，通過模仿及積極的創意，能夠完成簡單的機器硬件裝配、程序編寫、簡單調試等任務，使機器人能夠解決簡單的問題。

3.情感態度與價值觀

感受機器人技術的重要性以及Arduino平臺的便捷性，培養對Arduino機器人課程學習的興趣以及動手解決實際生活問題的興趣，提高問題意識以及STEM素養，促進全面而有個性的發展。

四、Arduino簡易機器人單元內容

總共分為四章，第一章：緒論 認識機器人;第二章初識Arduino：第1課，走進Arduino的世界，第2課，閃爍LED，第3課，按鈕控制的LED，第4課，流水燈，第5課，創意LED;第二章，動手做項目：第1課，人體感應燈，第2課，電子溫度計，第3課，簡易電子琴，第4課，超聲波測距儀，第5課，環境數據監測記錄儀;第三章 玩轉機器人：第1課，電子時鐘，第2課，ppt播放遙控器，第3課，避障小車，第4課，巡線小車，第5課，遙控小車。

五、課程實施建議。

（一）教學建議

1.教學內容應在符合學生認知水平的基礎上力求充實。

在做教學設計的時候要充分考慮到學生的原有知識水平，Arduino簡易機器人的教學是以學生原有的基礎學科的知識作為前提的，所以對學生原有知識的考查至關重要。教學內容的設計也是在考慮到學生原有水平的基礎上進行的。

2.教學思路應在符合學生認知規律的基礎上力求清晰。

教學內容是有先后次序的，上下位知識的學習如果打斷的比較離譜，學生的學習效果必然是不好的。即使要打破教學陳規，教師的心中也要有一條教學的主線。

3.教學策略及教學方法應力求激發學生興趣、挖掘學生創造能力。

對于Arduino簡易機器人的知識教學運用怎樣的教學方法，學生學起來不會感到枯燥無味，對于實踐性較強的機器人創造運用什么方法能有效發揮學生的特長以及創造性，怎樣的教學策略能夠激發學生學習興趣，怎樣的教學策略能夠維護課堂秩序使得教學順利進行，這些都是需要教師在教學設計時就做詳細考慮的。

4.對教學實施過程中的突發情況進行預測并合理調整。

在把握Arduino簡易機器人課堂的基礎上，靈活調整教學策略，改變教學方式，根據課堂的教學實際把一些突發事件轉化為比較流暢、生動的教學環節，也是一門偉大的教學藝術。

（二）評價建議

1.參與性原則。注重學生在課堂的積極參與性以及與其他同學的合作，適時提供相應的參與性評價表記錄學生的參與活動。

2.綜合性原則。評價的內容不能片面，要綜合考慮到學生的各科知識基礎，學生對Arduino簡易機器人基礎知識的學習以及學生在綜合運用各個知識解決實際問題的能力。

3.激勵性原則。對于中學生來言，Arduino簡易機器人是比較新奇的知識，在過了剛剛開始的新鮮感以后，會遇到各種各樣的問題，這個時候教師需要通過激勵性的評價，為學生的好奇心保鮮，同時鼓勵他們發揮自己的長處，大膽嘗試，創作出滿意的作品，提高創新能力以及實踐能力。

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