基于創(chuàng)客教育的機(jī)器人開發(fā)實(shí)踐

王學(xué)濤

摘 要：將創(chuàng)客教育的理念與機(jī)器人開發(fā)活動相結(jié)合以項(xiàng)目學(xué)習(xí)，對于培育學(xué)生科學(xué)精神、促進(jìn)自主發(fā)展等核心素養(yǎng)具有促進(jìn)作用。本文以智能機(jī)器人的開發(fā)與實(shí)踐為例，闡明創(chuàng)客教育在前沿科學(xué)技術(shù)中的意義，以期讓學(xué)生在創(chuàng)客教育的過程中激發(fā)想象能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)、創(chuàng)客教育、機(jī)器人、核心素養(yǎng)

在當(dāng)代，創(chuàng)客的基本理念與各大產(chǎn)業(yè)深度融合，使得各個(gè)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出新面貌。創(chuàng)客理念與教育理念不斷融合，使得創(chuàng)客教育的實(shí)踐向下落地生根，向上開花結(jié)果。具體說來，在教育領(lǐng)域，機(jī)器人開發(fā)與創(chuàng)客教育相融合，使得人們陳舊科幻意識中神秘莫測的機(jī)器人成為青少年控制自如的玩物。將創(chuàng)客教育的理念與機(jī)器人開發(fā)活動相結(jié)合以項(xiàng)目學(xué)習(xí)，對于培育學(xué)生科學(xué)精神、促進(jìn)自主發(fā)展等核心素養(yǎng)具有促進(jìn)作用。

一、創(chuàng)客教育的內(nèi)涵

在《中國創(chuàng)客教育藍(lán)皮書》中首次系統(tǒng)定義了“中國特色創(chuàng)客教育”的具體內(nèi)涵：“創(chuàng)客教育”是在充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣基礎(chǔ)上，采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)和任務(wù)學(xué)習(xí)這樣的學(xué)習(xí)方式，將多種學(xué)科知識相融合，以解決生活中的實(shí)際問題，讓學(xué)生通過掌握各種新科技、新設(shè)備、新工具、新軟件和新材料的使用來進(jìn)行動手造物訓(xùn)練，使得學(xué)生將自己的設(shè)想轉(zhuǎn)化為實(shí)際創(chuàng)造物的學(xué)習(xí)過程。

二、基于創(chuàng)客教育的機(jī)器人開發(fā)活動的意義

在電子技術(shù)、大數(shù)據(jù)信息技術(shù)深度發(fā)展的新局勢下，創(chuàng)客教育成為教育現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，更成為新時(shí)代教育改革的重要趨勢。機(jī)器人是現(xiàn)代高科技的集成體，為智能化深化增添了活力。當(dāng)前，機(jī)器人教育教學(xué)工作成為了信息技術(shù)教學(xué)的重要內(nèi)容。全國各大學(xué)校將信息技術(shù)和創(chuàng)客教育深度融合，開展了一系列教學(xué)活動。這一系列教學(xué)活動具有重要的意義。

以我校為例，我校開展的機(jī)器人教學(xué)是將課內(nèi)教學(xué)和課外研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合的一種創(chuàng)客教育活動。這些活動主要包括機(jī)器人編程比賽、機(jī)器人足球賽、機(jī)器人百科知識賽等。學(xué)生通過了解機(jī)器人軟件工程、硬件結(jié)構(gòu)等基本知識，有利于讓學(xué)生接觸到最前沿的科學(xué)技術(shù)，真正認(rèn)識到智能機(jī)器人對社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用;在相互碰撞、自由分享的開放氛圍中，師生共同參與機(jī)器人程序的設(shè)計(jì)與編寫、自主開發(fā)智能機(jī)器人軟件、拼裝多種具有實(shí)用功能的機(jī)器人，能夠增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生過積極且有意義的生活。

三、基于創(chuàng)客教育的機(jī)器人開發(fā)實(shí)踐方略

1.營造創(chuàng)客教育氛圍

環(huán)境對教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有助益作用。學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人研發(fā)的過程實(shí)際上是

對信息獲取、加工、管理、呈現(xiàn)與交流進(jìn)而解決實(shí)際問題的過程。因此，開展機(jī)器人研發(fā)的創(chuàng)客活動首先應(yīng)該營造出創(chuàng)客教育氛圍。一方面，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，將原有課堂教學(xué)機(jī)械地傳授知識的局面轉(zhuǎn)化為師生互動、共同解決疑難的局面。另一方面，在學(xué)校教育的各個(gè)環(huán)節(jié)要滲透創(chuàng)客教育的基本理念。在各學(xué)科課程的教學(xué)中要激活學(xué)生善于思考問題、留心觀察生活的智慧因子。

2.打造創(chuàng)客教師隊(duì)伍

教師是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育的第一資源。機(jī)器人研發(fā)是一項(xiàng)比較新的課程。當(dāng)前，很多的信息技術(shù)教師主要是基于個(gè)人興趣而開展了機(jī)器人研發(fā)的實(shí)踐，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐也是由于興趣而集結(jié)起來的。但是，從事機(jī)器人研發(fā)的專業(yè)教師仍然不足，這也制約了創(chuàng)客教育的發(fā)展。因此，需要切實(shí)打造創(chuàng)客教師隊(duì)伍。具體說來，教師需要樹立協(xié)同發(fā)展的觀點(diǎn)，站在宏觀的角度看待課堂、超越課堂，并在教學(xué)中不斷探索，將學(xué)科知識如編程、軟件開發(fā)等與機(jī)器人開發(fā)相結(jié)合，使得課程豐富而生動起來。教師還要具備創(chuàng)新思維，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，在教學(xué)過程中注重啟發(fā)學(xué)生思考，通過視頻展現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作等要讓學(xué)生在課程的實(shí)施環(huán)節(jié)能夠保持探索欲望，讓他們真正地參與并體驗(yàn)學(xué)習(xí)的快樂。

3.深入研究教材文本，拓展創(chuàng)客教育內(nèi)容

當(dāng)前的中學(xué)信息技術(shù)的很多知識可以應(yīng)用到機(jī)器人研發(fā)中來。有的知識是直接涉及到的，比如編程。有的是間接涉及的，比如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。開展機(jī)器人研發(fā)的創(chuàng)客實(shí)踐需要樹立協(xié)同思維，充分挖掘教材中的創(chuàng)新知識點(diǎn)，尤其是要注重挖掘教材中的“隱性”教育資源。同時(shí)，在保持原有知識系統(tǒng)性、完整性的基礎(chǔ)上適度拓寬，加深創(chuàng)新思想和創(chuàng)新觀點(diǎn)的滲透，進(jìn)而拓寬學(xué)生視野，以此來引導(dǎo)學(xué)生動手實(shí)踐操作。

4.運(yùn)用多媒體教具，多方配合提高創(chuàng)客教育效果

在創(chuàng)客教育的課程設(shè)計(jì)中，教師要借用多媒體教具，如利用微視頻等進(jìn)行引導(dǎo)，注重學(xué)生實(shí)踐特征，將課程中的理論知識聯(lián)系實(shí)際生活，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生的創(chuàng)新意識，以問題或失敗作為信息技術(shù)課程不斷向前推進(jìn)的動力，使其成為“小小創(chuàng)客”。比如，要求設(shè)計(jì)一款能在管道中自由穿梭的機(jī)器人，可以先通過多媒體對介紹這款機(jī)器人的功能特性，再根據(jù)課程設(shè)計(jì)需要，對人員分工進(jìn)行合理分配：讓對機(jī)器人結(jié)構(gòu)具有一定了解的學(xué)生、熟練使用傳感器的學(xué)生，以及擅長編程的學(xué)生分工合作、共同實(shí)踐。教師在創(chuàng)客項(xiàng)目開始時(shí)，為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)支架，在學(xué)生能夠自主實(shí)踐時(shí)及時(shí)地撤除支架。創(chuàng)客教師還是實(shí)踐質(zhì)量的提升者，在學(xué)生的創(chuàng)客項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中起到質(zhì)量監(jiān)控的作用，隨時(shí)掌握不同學(xué)習(xí)小組的進(jìn)度與人員協(xié)作分工運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在任務(wù)遇到困難的時(shí)候，教師要提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)指導(dǎo)和心理狀態(tài)的疏導(dǎo)，使學(xué)生始終處在一個(gè)積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)中。

參考文獻(xiàn)

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本文系連云港市教育科學(xué)研究所2019年度個(gè)人課題“創(chuàng)客教育在高中校本課程中的研究實(shí)踐---以機(jī)器人教學(xué)為例”的階段性成果（課題編號（GR/2019/352）