基于Micro:bit開源硬件的創(chuàng)客課程設(shè)計研究

展鯤

關(guān)鍵詞：機器人；創(chuàng)客教育；課程設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）21-0159-03

1 相關(guān)概念界定

1.1 創(chuàng)客教育

就概念上來講，學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)于創(chuàng)客教育的界定有著不同的理解。如雜志Make，其創(chuàng)始人就以經(jīng)驗學(xué)習(xí)對創(chuàng)客教育進行了定義，他認為這種教育的宗旨在于引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對創(chuàng)造力進行總結(jié)與發(fā)揮。

1.2 機器人教育

從概念上來講，通常可以將機器人教育劃分為兩類，就廣義上而言，張爽提出機器人教育是對機器人知識與技能的學(xué)習(xí)，并發(fā)揮機器人的輔助作用來掌握理論與實踐知識[1]。根據(jù)這一理念，在教學(xué)中可以根據(jù)機器人的功能將其劃分為幾種形式，如管理類、學(xué)科類、輔助類等。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義理論是由瑞士著名兒童心理學(xué)家皮亞杰提出的。建構(gòu)主義認為，知識不是對已有現(xiàn)實的客觀反映，學(xué)生對知識的理解是以學(xué)習(xí)者自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過參與具體的學(xué)習(xí)活動從而實現(xiàn)的。同時，建構(gòu)主義強調(diào)學(xué)習(xí)不是教師簡單地向?qū)W生傳授知識的過程，而是學(xué)生建立自己知識的過程，在這個過程中，教師作為協(xié)助者，為學(xué)生搭建支架，促進學(xué)生對知識的構(gòu)建，保證學(xué)習(xí)的順利進行[2]。

2.2 TPACK教育理念

TPACK 是整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識的簡稱，是由美國學(xué)者 Kohler 和 Mishra 在 2005 年基于 PCK 的基礎(chǔ)上提出的。

2.3 態(tài)勢分析法

本文借助態(tài)勢分析法在課程設(shè)計前先對試點學(xué)校的各項影響因素進行分析整理，從而更加直觀地了解試點學(xué)校的實際情況，并在之后的課程開發(fā)中結(jié)合這些因素進行設(shè)計，確保設(shè)計出來的課程能更好地體現(xiàn)出學(xué)校的辦學(xué)理念和文化[3]。

3 機器人教育領(lǐng)域國內(nèi)研究現(xiàn)狀

3.1 機器人教育領(lǐng)域國內(nèi)發(fā)文量趨勢

2002 年—2006 年間，機器人教育的發(fā)展表現(xiàn)出一定的滯后性，在教育領(lǐng)域中應(yīng)用新型技術(shù)與方法需要一定的時間積累與沉淀。自 2014 年起，關(guān)于機器人教育的整體趨勢有所上升，尤其是在被稱作“AI 元年”的 2017 年，其文獻發(fā)表數(shù)量猛增，這也非常符合時代發(fā)展的背景。

3.2 國內(nèi)機器人教育關(guān)鍵詞可視化分析

在 CiteSpace 軟件中對摘要中的主要內(nèi)容進行提取和分析，包括Term和Keyword，近 20 年來機器人教育研究中主要關(guān)注內(nèi)容的可視化結(jié)果如圖2所示。

按照節(jié)點在所有文獻中出現(xiàn)的頻率高低排序，依次為機器人教育（407）、機器人（168）、中小學(xué)（79）、機器人教學(xué)（44）、人工智能（43）、教育機器人（40）、創(chuàng)客教育（39）等。

4 創(chuàng)客教育國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在全球范圍內(nèi)，關(guān)于創(chuàng)客教育的看法不盡相同。國外學(xué)者對創(chuàng)客教育的理解更多的是在于學(xué)生利用工具進行創(chuàng)造的培養(yǎng)[4]。

4.1 創(chuàng)客教育國內(nèi)發(fā)文量趨勢

2013年起，創(chuàng)客教育研究在國內(nèi)開始真正興起，截至今日，在教育領(lǐng)域中關(guān)于創(chuàng)客教育的探討也在不斷發(fā)酵。在本文研究中，筆者統(tǒng)計了相關(guān)文獻及其類別，發(fā)現(xiàn)總計有超過3300 余篇主題關(guān)鍵詞為“創(chuàng)客教育”的文獻，這些文獻在期刊文獻中有 3000 余篇，其余則在報紙、碩博士論文以及國內(nèi)外會議文獻中有所涉及。

4.2 創(chuàng)客教育關(guān)鍵詞可視化分析

在CiteSpace軟件中對摘要中的主要內(nèi)容進行提取和分析，包括Term和Keyword，圖3是近十年來創(chuàng)客教育研究中主要關(guān)注內(nèi)容的可視化結(jié)果。

5 傳統(tǒng)創(chuàng)客課程構(gòu)建模式分析

學(xué)校在開發(fā)課程的過程中會受到諸多因素的影響，如學(xué)校資金、師資力量、教學(xué)環(huán)境、學(xué)生興趣等。為了更好地歸納出課程的開發(fā)模式，這里通過其影響因素將課程的開發(fā)模式歸類為如下三種：

5.1 以滿足學(xué)生需求為導(dǎo)向的課程開發(fā)模式

雖然這種模式理論上能促進學(xué)生的個性化發(fā)展，但在現(xiàn)實生活中較難實行，一方面，這種模式對學(xué)校的資金設(shè)備要求較高，另一方面，師資力量也是限制這種模式的一個關(guān)鍵因素。此外，不同年齡段的學(xué)生其知識和身心發(fā)展水平存在顯著差異，這就造成老師們設(shè)計的教學(xué)目標大相徑庭，針對低年級的學(xué)生主要培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣和生活中興趣的全方位發(fā)展，而針對高年級的學(xué)生則要訓(xùn)練他們的操作能力和初步的邏輯思維能力，不同的教學(xué)目標也讓課程內(nèi)容的開發(fā)受到諸多的限制。

5.2 以條件為導(dǎo)向的課程開發(fā)模式

這種模式從實際情況出發(fā)，更為踏實可行，但也存在諸多弊端。一方面，這種模式忽視了學(xué)生們是否對該課程感興趣，所教內(nèi)容學(xué)生能否掌握等問題，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，如果課程內(nèi)容無法有效促進學(xué)生的全方面發(fā)展，這種課程自然是失敗的。另一方面，開發(fā)者為了適應(yīng)學(xué)校情況，突出學(xué)校特色，極有可能造成課程內(nèi)容單一、教學(xué)方法死板等問題，這些都是影響課堂效率的不利因素。

5.3 以教學(xué)目標為導(dǎo)向的課程開發(fā)模式

這種模式優(yōu)點較為明顯，比如其避免了條件導(dǎo)向模式忽視學(xué)生學(xué)習(xí)興趣這一問題，同時由于教學(xué)目標的確立本身就需要以學(xué)校條件為基礎(chǔ)，也就解決了需求導(dǎo)向模式的弊病。但是這種模式也存在著一些問題，如在開發(fā)過程中容易因教學(xué)目標變化造成教師間的矛盾，若是課程內(nèi)容難度設(shè)計不合理會打擊學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，影響課堂學(xué)習(xí)氛圍。

6 機器人創(chuàng)客課程設(shè)計思路與模式的構(gòu)建

6.1 機器人創(chuàng)客課程的設(shè)計思路應(yīng)考慮多方面因素

課程的設(shè)計開發(fā)要結(jié)合多方面因素，要盡量做到周全。學(xué)生層面，課程內(nèi)容的設(shè)計上要符合學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，同時在教學(xué)時要著重培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主學(xué)習(xí)能力以及團隊合作能力等方面。教師層面，則要突出教師作為學(xué)習(xí)活動的組織者以及學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者這一角色，確保課程的開發(fā)完成。因此，本文借助 SWOT 法對以上提及的滿足學(xué)生需求、學(xué)校條件以及教學(xué)目標這三個導(dǎo)向進行具體分析，得出影響課程開發(fā)的各項因素，形成基于Micro：bit 的機器人創(chuàng)客課程設(shè)計的思路，如圖4所示。

6.2 形成思路的基礎(chǔ)上構(gòu)建開發(fā)模式

課程具有一定的特殊性，其開發(fā)以學(xué)校為主要陣地，教師在課程開發(fā)中發(fā)揮主體作用，主要目的在于實現(xiàn)對學(xué)生的全方位培養(yǎng)。課程對于現(xiàn)階段正在實行的教育內(nèi)容和教育模式革新有著重大意義[5]。本文在目前存在的常用課程開發(fā)模式的基礎(chǔ)上，基于此前利用態(tài)勢分析法分析出的外部影響因素，形成了基于Micro：bit的機器人創(chuàng)客課程開發(fā)模式。

6.2.1 學(xué)習(xí)者特征分析

開發(fā)設(shè)計的課程的內(nèi)容、教學(xué)策略設(shè)計以及采用的教學(xué)方法等都要符合教學(xué)對象的身心發(fā)展特點和智力發(fā)展水平，不得脫離學(xué)生實際發(fā)展水平實施教學(xué)，只有這樣才能確保教學(xué)效果的最大化。因此，在課程開發(fā)前需要對教學(xué)目標群體的心智發(fā)展水平、認知結(jié)構(gòu)等進行調(diào)查分析，在此基礎(chǔ)上選擇教學(xué)內(nèi)容并設(shè)計教學(xué)策略，從而確保課程的有效開展[6]。

6.2.2 設(shè)立教學(xué)目標

課程教學(xué)目標的設(shè)立是課程開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，有了既定的目標，才能讓接下來采取何種教學(xué)手段和呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容有一個基本的方向。教學(xué)目標應(yīng)該從知識與技能、過程與方法、情感和態(tài)度這三個維度設(shè)立，同時要注意制定的教學(xué)目標不得脫離現(xiàn)實，目標的確定要結(jié)合試點學(xué)校的教學(xué)理念[7]。

6.2.3 設(shè)計課程內(nèi)容

課程的內(nèi)容設(shè)計方面主要包括教學(xué)內(nèi)容的選擇以及選擇教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)方式。設(shè)計出未來的課程內(nèi)容要符合授課對象所處年齡段的身心發(fā)展特點，確保課程效果的最大化，此外不能偏離國家針對該年齡段的學(xué)生制定的課程標準。

6.2.4 課程的具體實施

這是課程開發(fā)環(huán)節(jié)的重中之重，是發(fā)揮課程教學(xué)功能的核心環(huán)節(jié)，課程的具體實施也就是努力實現(xiàn)教學(xué)目標的過程，各年齡段的學(xué)生根據(jù)自己的實際需求和學(xué)習(xí)愛好挑選適合自己參與的課程，任課教師結(jié)合學(xué)校硬件設(shè)施、師資力量等因素開展教學(xué)。

6.2.5 課程評價

課程評價包括學(xué)生對自己參與課程學(xué)習(xí)效果的評價、學(xué)生對授課教師的評價、聽課教師對授課教師的評價、家長對授課教師的評價等。各方評價的結(jié)果應(yīng)當相互流通，這樣有助于多方建議相互融合，促進課程的發(fā)展。具體的評價結(jié)果也將會作為校方評估該課程的教育教學(xué)質(zhì)量的重要指標，同時為本校積累課程開發(fā)的經(jīng)驗，為以后開設(shè)課程提供指導(dǎo)性意見，促進課程的不斷發(fā)展和完善。

7 結(jié)束語

伴隨著科技的日新月異，前沿技術(shù)正在逐漸與教育領(lǐng)域相融合，機器人教育作為近幾年教育界的新星，也將會在未來的時間里繼續(xù)蓬勃發(fā)展。目前，在各種新型技術(shù)的加持下，我國正在邁向教育信息化3.0 時代，國家對結(jié)合高新技術(shù)的教育將會越發(fā)重視，這自然也包括機器人教育在中小學(xué)教育中的推廣普及，讓所有義務(wù)教育階段的學(xué)生都能夠參與到機器人教育當中，感受先進技術(shù)帶來的學(xué)習(xí)體驗。可以預(yù)見，未來在機器人普遍走進中小學(xué)的過程中必然會存在著諸多的問題，這就向教育工作者們提出了更高的要求，在維持教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上不斷完善配套措施，讓機器人教育的校園前景呈現(xiàn)一個可持續(xù)發(fā)展的趨勢。