中小学机器人教学中创客教育理念的应用

张来芹

◆摘  要：现阶段中小学机器人教学工作取得了很大的进步，但教学过程中仍存有一些不足。引入创客教育的五步教学法，通过阐述创客教育与中小学机器人教学的有机结合以及基于创客教育理念的机器人实践教学活动，进一步说明了创客教育在机器人教学过程中的应用，对培养学生的创造性思维和问题解决的能力，起到了积极的促进作用。

◆关键词：机器人教学;创客教育;创新

目前，在机器人的教学活动中普遍采用的教学法有：任务驱动法、讲授演示法、讲练结合法等。对于机器人基础知识内容的学习和简单技能的学习，讲授演示与讲练就已经能满足要求。这些教学法限制了学生的创造机会和创造空间，难以促进学生创新能力的形成与发展。机器人教学需要引入新的教学理念，形成新的教学方式。

一、创客教育与中小学机器人教学的结合

创客教育，是一种融合信息技术、秉承“开放创新、探究体验”教育理念、以“创造中学”为主要学习方式、以培养各类创新型人才为目的的新型教育模式。本文借鉴了上海师范大学黎加厚教授在《时代变化与创客教学法的兴起》的演讲中的五步创客教学法的教学步骤[3]，五步创客教学法如图1所示。

第一步  创意

在这一步，要以教师为主，充分发挥教师的引导作用，采用多种教学手段鼓励学生进行多方面的思考，不放过学生的任何一次大胆的“臆想”，用灵敏的嗅觉嗅探学生创意的想法。

第二步  设计

在这一步，学生作为整个教学法实践的核心，要将自己的想法转化为具体项目的设计。学生在正式开始设计之前要制作实施的方案，学生可根据自己的兴趣自动结合成小组。

第三步  制作

制作是創客教育教学法中最重要的一部分，在这一步，学生要练习使用各种小工具，进而到小组成员之间的协作，最终动手将设计制作成作品，将想法变成现实。

第四步  分享

这是一个从个体认知到集体认知再到集体智慧形成的过程。通过分享，使学生在创客活动中获得的知识进行延伸，从而为全体成员所共有，最终对集体智慧的形成起到锦上添花的作用。

第五步  评价

教师不能仅注重结果性评价，对于过程性评价和学生的创新精神，才是评价的精髓所在。评价宜采用多元化的方式，由教师、共同参与项目的同伴、以及学习者自己共同来完成。

二、创客教育理念在中小学机器人教学中的应用

以笔者所在地区的学校为例，该校是本地区实施机器人教学较早的学校之一。该校机器人兴趣小组成员均选拔自三年级至五年级的学生，该年级段的学生已经具备了一定的知识储备。在机器人教学中，有针对性的对学生实施了基于创客教育理念的机器人教学。

（一）创意的提出

在分组讨论的过程中，每个小组成员都结合生活中存在的问题提出了各自的想法。某学生通过观察园丁工人的人工除草过程，提出了制作自动除草机器人的想法，最后通过集体讨论决定将该想法的内容变为现实作为本次课程的学习内容。

（二）规划设计

规划设计阶段，是要将自己的想法转化为具体项目的设计。对于自动除草机器人，避开障碍物和植物是设计的重点，诱导启发，学生决定采用超声波传感器来搜寻障碍物并予以躲避。对于机器人的电能供应，学生们也各抒已见。最后决定采用在机器人顶部加装太阳能电池板，该创意变成了一款用太阳能驱动的自动除草机器人。

（三）动手制作

在这一阶段，学生们要根据先前的创意和规划设计，亲自动手把想法变成现实。自动除草机器人要有一套行走机构，学生们采用电动马达轮式驱动的方式解决了该问题。对于工作装置，采用旋转刀头来作为除草的利器，对该装置进行了防护，防止意外伤害。设置了杂草回收装置，在机器人的后侧安放了仓储式容器，有传感器自动检测杂草堆积程度，满仓时可到指定地点卸除杂草。

（四）成员分享

这一阶段，教师是组织者，学生作为主要参与者，把自己的学习、规划、制作过程进行总结，将解决问题的思路用言语表达出来;在表达过程中，学生可对创作有更深一步的理解，回顾创作的过程，从而可以进一步的增强创造的信心。

（五）综合评价

首先，教师要求学生从作品的功能性、实用性、作品创意等方面进行自评，教师从学生在创造过程中的表现、计划、时间安排和成果展示等方面对该项目进行评价[5]，在任务驱动模式下，学生在创造过程中的表现、计划、时间安排等方面表现较好，遇到问题时，也懂得去寻求何种帮助。

机器人教育的出现，为培养高素质的人才提供了途径。现阶段，机器人教学的方式方法还处于探索阶段，本文通过分析创客教育的五部创客教学法，并将该教学法应用于实际的在机器人教学任务中，该方法对培养学生创造性思维和问题解决能力有很大帮助，对解决机器人的教学方式、方法具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 李鸣华.机器人教育的教学设计[J].中国电化教育，2007（8）： 98-101.

[2] 祝智庭.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）：14-21.

[3] 黎加厚.时代变化与创客教学法的兴起[EB/OL].http：//www.by-ite.cn/7/viewspace-5109.html，2014-10-21.

[4] 张爽 王小根.创客教育视域下中小学机器人教学模型构建[J].中国教育信息化.基础教育，2016（6），19-22.

[5] 盛群力等. 学与教的新方式[M].浙江：浙江大学出版社，2007.