基于Micro:bit開(kāi)源硬件的創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)研究

展鯤

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；創(chuàng)客教育；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(lái)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(yàn)學(xué)習(xí)對(duì)創(chuàng)客教育進(jìn)行了定義，他認(rèn)為這種教育的宗旨在于引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)創(chuàng)造力進(jìn)行總結(jié)與發(fā)揮。

1.2 機(jī)器人教育

從概念上來(lái)講，通常可以將機(jī)器人教育劃分為兩類，就廣義上而言，張爽提出機(jī)器人教育是對(duì)機(jī)器人知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)，并發(fā)揮機(jī)器人的輔助作用來(lái)掌握理論與實(shí)踐知識(shí)[1]。根據(jù)這一理念，在教學(xué)中可以根據(jù)機(jī)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(rèn)為，知識(shí)不是對(duì)已有現(xiàn)實(shí)的客觀反映，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解是以學(xué)習(xí)者自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)參與具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)不是教師簡(jiǎn)單地向?qū)W生傳授知識(shí)的過(guò)程，而是學(xué)生建立自己知識(shí)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，教師作為協(xié)助者，為學(xué)生搭建支架，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的構(gòu)建，保證學(xué)習(xí)的順利進(jìn)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(shí)的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)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(shì)分析法

本文借助態(tài)勢(shì)分析法在課程設(shè)計(jì)前先對(duì)試點(diǎn)學(xué)校的各項(xiàng)影響因素進(jìn)行分析整理，從而更加直觀地了解試點(diǎn)學(xué)校的實(shí)際情況，并在之后的課程開(kāi)發(fā)中結(jié)合這些因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)出來(lái)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(jī)器人教育領(lǐng)域國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

3.1 機(jī)器人教育領(lǐng)域國(guó)內(nèi)發(fā)文量趨勢(shì)

2002 年—2006 年間，機(jī)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(shí)間積累與沉淀。自 2014 年起，關(guān)于機(jī)器人教育的整體趨勢(shì)有所上升，尤其是在被稱作“AI 元年”的 2017 年，其文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量猛增，這也非常符合時(shí)代發(fā)展的背景。

3.2 國(guó)內(nèi)機(jī)器人教育關(guān)鍵詞可視化分析

在 CiteSpace 軟件中對(duì)摘要中的主要內(nèi)容進(jìn)行提取和分析，包括Term和Keyword，近 20 年來(lái)機(jī)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(diǎn)在所有文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻率高低排序，依次為機(jī)器人教育（407）、機(jī)器人（168）、中小學(xué)（79）、機(jī)器人教學(xué)（44）、人工智能（43）、教育機(jī)器人（40）、創(chuàng)客教育（39）等。

4 創(chuàng)客教育國(guó)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(guó)外學(xué)者對(duì)創(chuàng)客教育的理解更多的是在于學(xué)生利用工具進(jìn)行創(chuàng)造的培養(yǎng)[4]。

4.1 創(chuàng)客教育國(guó)內(nèi)發(fā)文量趨勢(shì)

2013年起，創(chuàng)客教育研究在國(guó)內(nèi)開(kāi)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(jì)了相關(guān)文獻(xiàn)及其類別，發(fā)現(xiàn)總計(jì)有超過(guò)3300 余篇主題關(guān)鍵詞為“創(chuàng)客教育”的文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)在期刊文獻(xiàn)中有 3000 余篇，其余則在報(bào)紙、碩博士論文以及國(guó)內(nèi)外會(huì)議文獻(xiàn)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(duì)摘要中的主要內(nèi)容進(jìn)行提取和分析，包括Term和Keyword，圖3是近十年來(lái)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(kāi)發(fā)課程的過(guò)程中會(huì)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(kāi)發(fā)模式，這里通過(guò)其影響因素將課程的開(kāi)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(kāi)發(fā)模式

雖然這種模式理論上能促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，但在現(xiàn)實(shí)生活中較難實(shí)行，一方面，這種模式對(duì)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(gè)關(guān)鍵因素。此外，不同年齡段的學(xué)生其知識(shí)和身心發(fā)展水平存在顯著差異，這就造成老師們?cè)O(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)大相徑庭，針對(duì)低年級(jí)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(duì)高年級(jí)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(biāo)也讓課程內(nèi)容的開(kāi)發(fā)受到諸多的限制。

5.2 以條件為導(dǎo)向的課程開(kāi)發(fā)模式

這種模式從實(shí)際情況出發(fā)，更為踏實(shí)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(duì)該課程感興趣，所教內(nèi)容學(xué)生能否掌握等問(wèn)題，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，如果課程內(nèi)容無(wú)法有效促進(jìn)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(kāi)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(wèn)題，這些都是影響課堂效率的不利因素。

5.3 以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向的課程開(kāi)發(fā)模式

這種模式優(yōu)點(diǎn)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(wèn)題，同時(shí)由于教學(xué)目標(biāo)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(wèn)題，如在開(kāi)發(fā)過(guò)程中容易因教學(xué)目標(biāo)變化造成教師間的矛盾，若是課程內(nèi)容難度設(shè)計(jì)不合理會(huì)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(jī)器人創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)思路與模式的構(gòu)建

6.1 機(jī)器人創(chuàng)客課程的設(shè)計(jì)思路應(yīng)考慮多方面因素

課程的設(shè)計(jì)開(kāi)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(jì)上要符合學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在教學(xué)時(shí)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(tuán)隊(duì)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(dòng)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(kāi)發(fā)完成。因此，本文借助 SWOT 法對(duì)以上提及的滿足學(xué)生需求、學(xué)校條件以及教學(xué)目標(biāo)這三個(gè)導(dǎo)向進(jìn)行具體分析，得出影響課程開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)因素，形成基于Micro：bit 的機(jī)器人創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)的思路，如圖4所示。

6.2 形成思路的基礎(chǔ)上構(gòu)建開(kāi)發(fā)模式

課程具有一定的特殊性，其開(kāi)發(fā)以學(xué)校為主要陣地，教師在課程開(kāi)發(fā)中發(fā)揮主體作用，主要目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的全方位培養(yǎng)。課程對(duì)于現(xiàn)階段正在實(shí)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(kāi)發(fā)模式的基礎(chǔ)上，基于此前利用態(tài)勢(shì)分析法分析出的外部影響因素，形成了基于Micro：bit的機(jī)器人創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)模式。

6.2.1 學(xué)習(xí)者特征分析

開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的課程的內(nèi)容、教學(xué)策略設(shè)計(jì)以及采用的教學(xué)方法等都要符合教學(xué)對(duì)象的身心發(fā)展特點(diǎn)和智力發(fā)展水平，不得脫離學(xué)生實(shí)際發(fā)展水平實(shí)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(kāi)發(fā)前需要對(duì)教學(xué)目標(biāo)群體的心智發(fā)展水平、認(rèn)知結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)查分析，在此基礎(chǔ)上選擇教學(xué)內(nèi)容并設(shè)計(jì)教學(xué)策略，從而確保課程的有效開(kāi)展[6]。

6.2.2 設(shè)立教學(xué)目標(biāo)

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

6.2.3 設(shè)計(jì)課程內(nèi)容

課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)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(jì)出未來(lái)的課程內(nèi)容要符合授課對(duì)象所處年齡段的身心發(fā)展特點(diǎn)，確保課程效果的最大化，此外不能偏離國(guó)家針對(duì)該年齡段的學(xué)生制定的課程標(biāo)準(zhǔn)。

6.2.4 課程的具體實(shí)施

這是課程開(kāi)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(shí)施也就是努力實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的過(guò)程，各年齡段的學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際需求和學(xué)習(xí)愛(ài)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(kāi)展教學(xué)。

6.2.5 課程評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)包括學(xué)生對(duì)自己參與課程學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)、學(xué)生對(duì)授課教師的評(píng)價(jià)、聽(tīng)課教師對(duì)授課教師的評(píng)價(jià)、家長(zhǎng)對(duì)授課教師的評(píng)價(jià)等。各方評(píng)價(jià)的結(jié)果應(yīng)當(dāng)相互流通，這樣有助于多方建議相互融合，促進(jìn)課程的發(fā)展。具體的評(píng)價(jià)結(jié)果也將會(huì)作為校方評(píng)估該課程的教育教學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)，同時(shí)為本校積累課程開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，為以后開(kāi)設(shè)課程提供指導(dǎo)性意見(jiàn)，促進(jìn)課程的不斷發(fā)展和完善。

7 結(jié)束語(yǔ)

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(jī)器人教育作為近幾年教育界的新星，也將會(huì)在未來(lái)的時(shí)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(guó)正在邁向教育信息化3.0 時(shí)代，國(guó)家對(duì)結(jié)合高新技術(shù)的教育將會(huì)越發(fā)重視，這自然也包括機(jī)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(jī)器人教育當(dāng)中，感受先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)在機(jī)器人普遍走進(jìn)中小學(xué)的過(guò)程中必然會(huì)存在著諸多的問(wèn)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(jī)器人教育的校園前景呈現(xiàn)一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。