戴玉梅+王健潼+彭青青+孟佳+董煥

摘 要：隨著創(chuàng)客及創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的興起，國(guó)內(nèi)外紛紛創(chuàng)建創(chuàng)客空間，創(chuàng)客教育在全球范圍內(nèi)迅速開(kāi)展起來(lái)。但目前中小學(xué)創(chuàng)客教育卻缺乏系統(tǒng)有效的創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。針對(duì)這一實(shí)際情況，本文根據(jù)《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》與《全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，把小學(xué)信息技術(shù)課程中拓展延伸部分機(jī)器人課程內(nèi)容與學(xué)科課程內(nèi)容深度融合，開(kāi)發(fā)小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。本文設(shè)計(jì)出小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程課程大綱，大綱內(nèi)容包括課程性質(zhì)和任務(wù)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)和ECS教學(xué)模式四部分，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行課程教學(xué)實(shí)踐并對(duì)其進(jìn)行師生評(píng)價(jià)。通過(guò)開(kāi)展小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐研究，發(fā)現(xiàn)小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、科學(xué)精神與實(shí)踐創(chuàng)新能力方面能發(fā)揮重要作用，實(shí)踐效果較好。本文研究?jī)?nèi)容可以為開(kāi)展創(chuàng)客教育的基礎(chǔ)教育學(xué)校提供教學(xué)參考課程資源。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；機(jī)器人教育；信息技術(shù)；創(chuàng)客基礎(chǔ)課程

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2018）01-0005-07

近幾年，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的大背景下，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的影響得到空間和地域的極大擴(kuò)展，創(chuàng)客教育不斷發(fā)展起來(lái)。創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，基于學(xué)生興趣，以數(shù)字化技術(shù)為工具，以融合學(xué)情的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為途徑，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享與創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)科解決問(wèn)題能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力人才，以課程形式落實(shí)到中小學(xué)的一種素質(zhì)教育。融合學(xué)情就是指學(xué)校在實(shí)施創(chuàng)客教育時(shí)一定根據(jù)學(xué)生年級(jí)、知識(shí)儲(chǔ)備等開(kāi)設(shè)有針對(duì)性的創(chuàng)客教育課程，并且要考慮從低年級(jí)到高年級(jí)的銜接，實(shí)現(xiàn)終身創(chuàng)客教育。

美國(guó)作為創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的發(fā)源地，其創(chuàng)客教育在全球也是最具規(guī)模和影響力的。大約在2013年前后，美國(guó)的眾多中小學(xué)開(kāi)始加入到“創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)”之中，開(kāi)展“創(chuàng)客教育”（Maker Education），由此以后，創(chuàng)客教育應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展迅猛。創(chuàng)客教育于2013年在中國(guó)興起。通過(guò)我國(guó)學(xué)者對(duì)創(chuàng)客的深入研究，我國(guó)廣大教育工作者及專(zhuān)家開(kāi)始認(rèn)識(shí)并了解創(chuàng)客教育，特別是隨著我國(guó)教育信息化的全面推進(jìn)，創(chuàng)客教育受到了越來(lái)越多的關(guān)注與青睞。

目前基礎(chǔ)教育改革全面推進(jìn)創(chuàng)客教育，全國(guó)各地的中小學(xué)都在如火如荼地展開(kāi)創(chuàng)客教育工作[1-7]。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育與創(chuàng)客教育中機(jī)器人課程體系研究現(xiàn)狀的梳理，國(guó)內(nèi)外均較少將注意力聚焦在教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域以及形成完整基礎(chǔ)課程體系方面，因此開(kāi)展過(guò)程中還存在許多問(wèn)題，其中最主要的問(wèn)題就是缺少系統(tǒng)有效的創(chuàng)客課程[8-9]。雖然國(guó)內(nèi)有一些教育機(jī)構(gòu)與創(chuàng)客教育公司在開(kāi)展創(chuàng)客教育，但由于創(chuàng)客教育是新生事物，教育機(jī)構(gòu)與企業(yè)對(duì)創(chuàng)客教育的研究也剛剛起步，很多創(chuàng)客教學(xué)模式與課程體系不夠完善。機(jī)器人創(chuàng)客課程是創(chuàng)客教育的主要課程之一，由于樂(lè)高機(jī)器人有許多優(yōu)勢(shì)，所以國(guó)內(nèi)外機(jī)器人創(chuàng)客教育中樂(lè)高機(jī)器人使用較多[10-11]，但是，通過(guò)對(duì)樂(lè)高Wedo2.0課程包的研究發(fā)現(xiàn)，樂(lè)高Wedo2.0機(jī)器人只與小學(xué)科學(xué)課程進(jìn)行了結(jié)合，而忽略了與其他學(xué)科的結(jié)合，教育機(jī)構(gòu)在上機(jī)器人課程時(shí)，只針對(duì)小班型學(xué)生，很難在基礎(chǔ)教育學(xué)校常規(guī)教學(xué)班大規(guī)模開(kāi)展起來(lái)[12]。針對(duì)這一實(shí)際情況，本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外小學(xué)機(jī)器人課程研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合本土教育環(huán)境，給出小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程定位，開(kāi)展小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐研究工作。

一、小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程課程設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)與學(xué)情分析

2016年9月，《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》在北京發(fā)布，中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，以科學(xué)性、時(shí)代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)，具體細(xì)化為國(guó)家認(rèn)同等十八個(gè)基本要點(diǎn)。研究學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的一項(xiàng)重要舉措，也是適應(yīng)世界教育改革發(fā)展趨勢(shì)、提升我國(guó)教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要[13]。小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程主要圍繞《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中文化基礎(chǔ)：“科學(xué)精神、自主發(fā)展；學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、社會(huì)參與；實(shí)踐創(chuàng)新”等三個(gè)方面，著重培養(yǎng)學(xué)生這三個(gè)方面的核心素養(yǎng)，并在課程實(shí)踐中逐步細(xì)化。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。機(jī)器人技術(shù)涉及多門(mén)學(xué)科，是世界強(qiáng)國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)，也是一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志。在2012版《全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，機(jī)器人屬于小學(xué)信息技術(shù)課程的拓展模塊[14]。目前，沈陽(yáng)市小學(xué)信息技術(shù)教材以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為重點(diǎn)，內(nèi)容覆蓋了教育部《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》的必修內(nèi)容，并根據(jù)信息技術(shù)教育的發(fā)展情況及沈陽(yáng)市實(shí)際情況進(jìn)行了機(jī)器人內(nèi)容的拓展。學(xué)生在學(xué)習(xí)其他學(xué)科的同時(shí)，掌握了信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，了解信息技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及對(duì)社會(huì)的影響，初步具有獲取、傳輸、處理和應(yīng)用信息的能力，具備了信息基本的信息素養(yǎng)，為機(jī)器人的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)[15]。但是，小學(xué)機(jī)器人的拓展內(nèi)容只有小學(xué)六年級(jí)有1課時(shí)的內(nèi)容有所涉及，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且根據(jù)《全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，學(xué)生從三年級(jí)就已經(jīng)開(kāi)始學(xué)習(xí)信息技術(shù)，到五年級(jí)為止，已經(jīng)具備一定的信息素養(yǎng)，且五年級(jí)學(xué)生探究能力較強(qiáng)，能夠快速接受新事物，對(duì)新事物有很強(qiáng)的好奇心，能夠進(jìn)行機(jī)器人課程學(xué)習(xí)。

為了更好地貫徹和實(shí)現(xiàn)國(guó)家提出的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》目標(biāo)要求，建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)顯得尤為重要。小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)以建構(gòu)主義理論為理論指導(dǎo)，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生在課堂上對(duì)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，利用信息技術(shù)等各種手段創(chuàng)造學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建。

總之，在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，機(jī)器人課程不僅是信息技術(shù)課程的拓展延伸模塊，也是創(chuàng)客課程的基礎(chǔ)模塊。機(jī)器人創(chuàng)客教育不僅僅是“機(jī)器人”組裝技巧的掌握和熟練運(yùn)用，而且能引領(lǐng)學(xué)生掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生高級(jí)思維的發(fā)展。因此，本文基于建構(gòu)主義理論框架，主要圍繞如何提高學(xué)生科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新三個(gè)方面核心素養(yǎng)而努力構(gòu)建小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。endprint

二、小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐

本文以樂(lè)高Wedo2.0課程包為參考[16]，以小學(xué)五年級(jí)一個(gè)班級(jí)（30名學(xué)生）為實(shí)驗(yàn)班，開(kāi)展小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐研究。

1.課程性質(zhì)與任務(wù)

小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程作為小學(xué)信息技術(shù)課程的拓展延伸模塊與創(chuàng)客課程的基礎(chǔ)模塊，根據(jù)學(xué)情，借助信息技術(shù)手段把多學(xué)科內(nèi)容融入到機(jī)器人教學(xué)中，是一門(mén)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、科學(xué)精神和實(shí)踐創(chuàng)新”三方面核心素養(yǎng)的創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。

本課程循序漸進(jìn)介紹機(jī)器人的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及機(jī)器人課程中與信息技術(shù)、科學(xué)、語(yǔ)文等學(xué)科相關(guān)的知識(shí)，通過(guò)讓學(xué)生自主的在探索中學(xué)習(xí)、思考，尋找問(wèn)題的解決辦法，動(dòng)手實(shí)踐，展示創(chuàng)造成果等方式，提升小學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教育忽視動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和個(gè)性發(fā)展的缺陷，激發(fā)其創(chuàng)造的潛能與興趣。

2.課程目標(biāo)

本課程開(kāi)設(shè)32學(xué)時(shí)的機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。在學(xué)習(xí)方面，使學(xué)生拓展機(jī)器人、信息技術(shù)、科學(xué)和語(yǔ)文等相關(guān)知識(shí)，學(xué)會(huì)初步編程，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)意識(shí)，選擇合適的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生自我評(píng)價(jià)的能力；在科學(xué)精神方面，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的求知態(tài)度，提高學(xué)生邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于批判探究的科學(xué)精神；在實(shí)踐創(chuàng)新方面，培養(yǎng)學(xué)生在日常活動(dòng)、問(wèn)題解決、適應(yīng)挑戰(zhàn)等方面的實(shí)踐創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)。

3.課程結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程整體課程結(jié)構(gòu)如圖1所示。

樂(lè)高Wedo2.0課程包中有多種實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)三類(lèi)。以課程包為參考，結(jié)合實(shí)踐的實(shí)際情況，在實(shí)踐過(guò)程中對(duì)三類(lèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了篩選與整理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新實(shí)踐，共改編設(shè)計(jì)了16個(gè)實(shí)驗(yàn)，共32學(xué)時(shí)，使其與多學(xué)科整合。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，本文改編設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)：機(jī)器人基礎(chǔ)、傳感器介紹與直線(xiàn)行駛，旨在幫助學(xué)生掌握如何運(yùn)用和操作Wedo2.0；在引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中，本文改編設(shè)計(jì)8個(gè)實(shí)驗(yàn)：力的作用、速度、地震與建筑、青蛙的生長(zhǎng)變化、動(dòng)植物傳粉與授粉、預(yù)防洪水、空投與營(yíng)救和廢品分類(lèi)回收，旨在提供清晰的操作步驟，幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)創(chuàng)造；在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中，本文改編設(shè)計(jì)5個(gè)實(shí)驗(yàn)：捕食者與獵物、動(dòng)物與昆蟲(chóng)的表達(dá)方式、動(dòng)物的穿越過(guò)道、災(zāi)害預(yù)警和搬運(yùn)材料，給予學(xué)生更開(kāi)放的探索和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為信息技術(shù)的拓展延伸，與小學(xué)科學(xué)、語(yǔ)文等學(xué)科進(jìn)行了深度融合。

4.課程內(nèi)容

（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1）機(jī)器人基礎(chǔ)

①什么是機(jī)器人與機(jī)器人的分類(lèi)：學(xué)習(xí)新知識(shí)與新事物之前，首先要了解新事物，機(jī)器人種類(lèi)繁多，了解什么是機(jī)器人及其種類(lèi)，能夠?yàn)橐院蟾玫貙W(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

②Wedo2.0機(jī)器人核心套裝與編程程序：這部分內(nèi)容是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，學(xué)生首先要熟悉本門(mén)課程所使用的教學(xué)器材，認(rèn)識(shí)各個(gè)積木塊與各個(gè)程序塊并掌握積木塊與程序塊的使用方法，才能在引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中更得心應(yīng)手的進(jìn)行創(chuàng)造。

③科學(xué)漫游器：科學(xué)漫游器是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要完成的第一個(gè)搭建任務(wù)，學(xué)生在熟悉核心套裝后，教師講解科學(xué)漫游器的用途，引導(dǎo)學(xué)生完成搭建任務(wù)。

2）傳感器介紹

傳感器介紹主要內(nèi)容包括：什么是傳感器；傳感器的分類(lèi)；傳感器的用途與重要性；傾斜傳感器與運(yùn)動(dòng)傳感器。其中運(yùn)動(dòng)傳感器與傾斜傳感器是Wedo2.0核心套件，在本節(jié)實(shí)驗(yàn)課中教師會(huì)指導(dǎo)學(xué)生熟悉這兩種傳感器，掌握這兩種傳感器的使用方法。

3）直線(xiàn)行駛

直線(xiàn)行駛實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容包括：什么是合作；生活中為什么需要合作；關(guān)于合作的名言諺語(yǔ)；把兩小組搭建好的機(jī)器人進(jìn)行組合搭建，完成直線(xiàn)行駛?cè)蝿?wù)。本節(jié)實(shí)驗(yàn)課主要體現(xiàn)了機(jī)器人與語(yǔ)文學(xué)科的整合，在基礎(chǔ)知識(shí)中，介紹關(guān)于合租的知識(shí)與名言，然后引出本節(jié)課的任務(wù)，幫助學(xué)生在搭建機(jī)器人過(guò)程中，更好進(jìn)行小組合作，完成實(shí)驗(yàn)課任務(wù)。

（2）引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1）力的作用

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究力在物體移動(dòng)上的作用，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：什么是力；生活中有哪些常見(jiàn)的力；什么是拉力；什么是摩擦力；一個(gè)放在粗糙面或平滑面的物體，哪種情況下更容易拉動(dòng)；當(dāng)無(wú)法拉動(dòng)某一物體時(shí)，說(shuō)明什么；當(dāng)開(kāi)始拉動(dòng)某一物體時(shí)，說(shuō)明什么。通過(guò)這些問(wèn)題幫助學(xué)生了解力在物體移動(dòng)中的作用，了解力在簡(jiǎn)單機(jī)械中的使用：如杠桿、齒輪、滑輪等。

2）速度

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究什么因素可以使汽車(chē)開(kāi)得更快，幫助預(yù)測(cè)未來(lái)的運(yùn)動(dòng)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：什么是速度；如何計(jì)算物體運(yùn)行的速度與平均速度；影響汽車(chē)速度的因素；搭建賽車(chē)并編寫(xiě)程序；測(cè)試賽車(chē)速度；通過(guò)改進(jìn)賽車(chē)，記錄賽車(chē)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)行駛的距離，觀察后說(shuō)明問(wèn)題。

3）地震與建筑

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究什么樣的建筑可以抵抗地震，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：造成地震的原因；地震帶來(lái)的危害；烈度與震級(jí)；搭建一個(gè)地震模擬器和房屋模型，并為其編寫(xiě)程序；探究不同的建筑，測(cè)試其抗震效果；每組同學(xué)探究出一種建筑結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其抗震效果；什么樣的房屋能夠抵御地震；建筑的大小、高度和承受能力之間是否有什么聯(lián)系；堅(jiān)硬材料與彈性材料，哪個(gè)能更好地抵御地震。

4）青蛙的生長(zhǎng)變化

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究青蛙生長(zhǎng)變化的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)他們每個(gè)生長(zhǎng)階段的體貌特征，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：關(guān)于青蛙的小知識(shí)；結(jié)合語(yǔ)文課文《小蝌蚪找媽媽》說(shuō)明青蛙的變化生長(zhǎng)過(guò)程；什么是生物變態(tài)；搭建青不同蛙生長(zhǎng)階段的模型，并為其編寫(xiě)程序，展示青蛙的生長(zhǎng)變化過(guò)程。

5）動(dòng)植物傳粉與授粉

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究在授粉過(guò)程中，傳粉者與花之間的關(guān)系，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：花粉的傳遞過(guò)程叫什么；什么是植物授粉；傳粉的媒介；傳粉者與授粉者的對(duì)應(yīng)關(guān)系；搭建傳粉模型；嘗試改變花朵和傳粉者；運(yùn)用搭建好的模型，描述傳粉者與授粉者的對(duì)應(yīng)關(guān)系；植物為什么需要授粉；生物是如何幫助植物繁衍的；如何正確搭配花朵和傳粉者。endprint

6）預(yù)防洪水

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究水閘是如何控制水位的，運(yùn)用樂(lè)高積木設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)水閘，使其可以根據(jù)不同的降水情況來(lái)控制水位，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：雨水的形成；降水量如何影響水位；什么是洪水；洪水的危害；洪水的形成；如何減輕洪水災(zāi)害；搭建水閘模型，編寫(xiě)程序，使其根據(jù)不同降水情況控制水位；洪水防范知識(shí)。

7）空投和營(yíng)救

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)，營(yíng)救設(shè)備是如何發(fā)揮作用的，運(yùn)用樂(lè)高積木設(shè)計(jì)一個(gè)營(yíng)救設(shè)備，使其可以降低氣象災(zāi)害對(duì)人類(lèi)、動(dòng)物和環(huán)境造成的破壞，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：什么是自然災(zāi)害；生活中有哪些常見(jiàn)的自然災(zāi)害；自然災(zāi)害的危害；如何在災(zāi)害地區(qū)展開(kāi)救援；搭建救援設(shè)備，編寫(xiě)程序，展現(xiàn)其是如何在災(zāi)害中發(fā)揮作用的。

8）廢品分類(lèi)回收

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要探究人類(lèi)是如何分類(lèi)回收物品，運(yùn)用樂(lè)高積木設(shè)計(jì)一個(gè)可以分類(lèi)廢品的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)廢品分類(lèi)回收。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：什么是回收；在生活中，人們是如何進(jìn)行廢品分類(lèi)回收的；可回收的廢品有哪些；設(shè)計(jì)分類(lèi)廢品的設(shè)備，編寫(xiě)程序，使其完成廢品分類(lèi)與回收；廢品分類(lèi)與回收有什么意義。

（3）開(kāi)放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)以學(xué)生自主創(chuàng)造為主，教師起輔助的作用，教師給出大致方向與學(xué)習(xí)要點(diǎn)，主要課堂內(nèi)容由學(xué)生掌握。

1）捕食者與獵物

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用樂(lè)高模型展現(xiàn)不同捕食者與獵物的行為。學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容要點(diǎn)應(yīng)包括：食物鏈；捕食者與獵物對(duì)應(yīng)關(guān)系；基礎(chǔ)模型包括行走，抓取，推動(dòng)。

2）動(dòng)物與昆蟲(chóng)的表達(dá)方式

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用樂(lè)高模型展示動(dòng)物王國(guó)里不同的交流方式。學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容要點(diǎn)應(yīng)包括：動(dòng)物交流方式；基礎(chǔ)模型包括傾斜，搖擺，行走。

3）動(dòng)物的穿越過(guò)道

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要設(shè)計(jì)一個(gè)幫助瀕危物種安全穿過(guò)馬路或其他危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備。學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容要點(diǎn)應(yīng)包括：生物與環(huán)境的關(guān)系；野生動(dòng)物的穿越過(guò)道（舉例）；基礎(chǔ)模型包括旋轉(zhuǎn)，側(cè)轉(zhuǎn)，左右搖擺。

4）災(zāi)害預(yù)警

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要設(shè)計(jì)一個(gè)樂(lè)高氣象報(bào)警器，減少?gòu)?qiáng)風(fēng)暴所帶來(lái)的影響。學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容要點(diǎn)應(yīng)包括：報(bào)警設(shè)備及系統(tǒng)；基礎(chǔ)模型包括旋轉(zhuǎn)，側(cè)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)探測(cè)。

5）搬運(yùn)材料

本節(jié)實(shí)驗(yàn)主要設(shè)計(jì)一個(gè)可以安全有效地移動(dòng)物體的設(shè)備。學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容要點(diǎn)應(yīng)包括：叉車(chē)相關(guān)知識(shí)；基礎(chǔ)模型包括行駛，抓取，運(yùn)動(dòng)探測(cè)。

5.授課模式

結(jié)合沈陽(yáng)本地與實(shí)踐校的實(shí)際情況，利用一對(duì)一教學(xué)設(shè)備和樂(lè)高組件，實(shí)踐教學(xué)改編設(shè)計(jì)16個(gè)實(shí)驗(yàn)，參照課程包中的實(shí)驗(yàn)階段，本文設(shè)計(jì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)采用“ECS三階段”授課模式：探究階段（Explore）、創(chuàng)造階段（Create）、分享階段（Share），完成教學(xué)任務(wù)。

（1）探究階段

在探究階段，主要是將學(xué)生與學(xué)習(xí)課題相連接，在課堂開(kāi)始時(shí)讓學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)態(tài)度并集中注意力，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的生活現(xiàn)象、視頻、活動(dòng)等方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)與主要內(nèi)容，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，找到適合自身的學(xué)習(xí)方法。根據(jù)引入環(huán)節(jié)的內(nèi)容，提出與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題，讓學(xué)生根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行思考與探究。這一階段主要是培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力，有解決問(wèn)題的興趣和熱情；能依據(jù)特定情境和具體條件，選擇制訂合理的解決方案；具有在復(fù)雜環(huán)境中行動(dòng)的能力。

（2）創(chuàng)造階段

在創(chuàng)造階段，主要是讓學(xué)生在基礎(chǔ)任務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改變與創(chuàng)新。這一階段是學(xué)生創(chuàng)新能力體現(xiàn)、發(fā)揮與培養(yǎng)的重要階段。這一階段首先讓學(xué)生嘗試搭建和編程，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力和提高效率意識(shí)。首先，學(xué)生在這一過(guò)程中會(huì)形成問(wèn)題意識(shí)并獨(dú)立思考與判斷，多角度、辯證地分析問(wèn)題，做出選擇和決定；其次，要不畏困難，有堅(jiān)持不懈的探索精神；最后，要大膽嘗試，積極尋求有效的問(wèn)題解決方法。當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，教師要給予積極的幫助與指導(dǎo)。通過(guò)這一階段的訓(xùn)練，學(xué)生的科學(xué)精神與實(shí)踐創(chuàng)新能力將得到極大的提高，并逐漸形成工程思維，將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品或?qū)σ延形锲愤M(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

（3）分享階段

在分享階段，主要是讓每名學(xué)生有展示自己的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)成果展示形式可以是個(gè)人展示也可以是小組間合作展示，課后保存學(xué)習(xí)文檔并根據(jù)實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。這一階段主要能夠幫助學(xué)生形成對(duì)自己學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行審視的意識(shí)，養(yǎng)成自我評(píng)價(jià)的習(xí)慣，能夠根據(jù)不同情境和自身實(shí)際，選擇或調(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法等。在這個(gè)過(guò)程中，還要不斷學(xué)習(xí)其他同學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，保持團(tuán)隊(duì)意識(shí)、互助精神與終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，同時(shí)保持批判精神，對(duì)不合理的地方提出質(zhì)疑。

三、小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)

教育質(zhì)量評(píng)價(jià)具有重要的導(dǎo)向作用，是教學(xué)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)。雖然目前針對(duì)小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客課程還沒(méi)有成熟的評(píng)價(jià)體系[17]，但依據(jù)《教育部關(guān)于推進(jìn)中小學(xué)教育質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)改革的意見(jiàn)》的指導(dǎo)，中小學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)采用定量評(píng)價(jià)與定性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，將形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，注重考查學(xué)生進(jìn)步的程度和學(xué)校的努力程度，改變單純強(qiáng)調(diào)結(jié)果不關(guān)注發(fā)展變化的做法。將內(nèi)部評(píng)價(jià)（自評(píng)）與外部評(píng)價(jià)（教師、其他學(xué)習(xí)小組）相結(jié)合，注重促進(jìn)學(xué)校建立質(zhì)量?jī)?nèi)控機(jī)制，改變過(guò)于依賴(lài)外部評(píng)價(jià)而忽視自我診斷、自我改進(jìn)的做法。在機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)踐過(guò)程中，主要采取兩種評(píng)價(jià)方法，即教師對(duì)學(xué)生觀察評(píng)估和學(xué)生自我評(píng)價(jià)。

1.教師觀察評(píng)估

評(píng)估主要以Wedo2.0 課程包中提供的教師觀察評(píng)估表為評(píng)估工具，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以Wedo2.0課程包中的標(biāo)準(zhǔn)為參考，并參考《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新三個(gè)方面的具體內(nèi)容。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為4個(gè)等級(jí)，針對(duì)每個(gè)教學(xué)階段進(jìn)行評(píng)估。初級(jí)1分，中級(jí)2分，熟練級(jí)3分，高級(jí)4分。

（1）初級(jí)

學(xué)生正處于初級(jí)階段，嘗試?yán)斫鈱?shí)驗(yàn)知識(shí)內(nèi)容、應(yīng)用知識(shí)內(nèi)容或連貫思考實(shí)驗(yàn)主題；學(xué)習(xí)態(tài)度端正，能夠積極主動(dòng)學(xué)習(xí)；具有科學(xué)精神，勇于探索，樂(lè)于實(shí)踐創(chuàng)新。endprint

（2）中級(jí)

學(xué)生能夠表現(xiàn)出對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，但不能應(yīng)用知識(shí)或內(nèi)容完全理解概念；學(xué)習(xí)興趣濃厚，有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣；具有好奇心和想象力，充滿(mǎn)科學(xué)精神，能獨(dú)立思考，善于動(dòng)手實(shí)踐。

（3）熟練級(jí)

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和概念有具體的理解，能夠充分展示所學(xué)的實(shí)驗(yàn)主題、內(nèi)容或概念，并且能夠討論和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)要求以外的知識(shí)。具有積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣；學(xué)習(xí)習(xí)慣良好，掌握適合自身的學(xué)習(xí)方法，能自主學(xué)習(xí)；能大膽嘗試，積極尋求有效的問(wèn)題解決方法。

（4）高級(jí)

學(xué)生可以將學(xué)到的概念和自己的想法提升到一個(gè)新的水平，可以將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到其他方面，并且可以將知識(shí)綜合、應(yīng)用和拓展到討論當(dāng)中去；能自覺(jué)、有效地獲取、評(píng)估、鑒別、使用信息；有對(duì)自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行審視的意識(shí)和習(xí)慣，善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；能夠根據(jù)不同情境和自身實(shí)際，選擇或調(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法；崇尚真知；具有邏輯思維；具有工程思維，能將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品或?qū)σ延形锲愤M(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

本論文以實(shí)驗(yàn)班30名學(xué)生為研究對(duì)象，將每次實(shí)驗(yàn)按照“ECS三階段”采集分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，共采集16次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)踐結(jié)束后，對(duì)教師觀察評(píng)估結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪制教師觀察評(píng)估學(xué)生課堂階段表現(xiàn)情況變化折線(xiàn)圖，分析學(xué)生在探究階段、創(chuàng)造階段、分享階段的表現(xiàn)情況變化趨勢(shì)，如圖2所示。圖2中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都是每次實(shí)驗(yàn)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)階段30名學(xué)生分?jǐn)?shù)的平均值。

由圖2可見(jiàn)，在整個(gè)機(jī)器人課程教學(xué)中探究階段、分享階段、創(chuàng)造階段學(xué)生能力的發(fā)展趨勢(shì)。隨著課程的不斷深入，學(xué)生能力在三個(gè)階段都呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，起止課程內(nèi)容學(xué)生三階段的平均分值有顯著差異。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（1-3次）中，學(xué)生三階段能力變化趨勢(shì)穩(wěn)中有升；在引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)（4-11次）中，學(xué)生三階段能力變化前期呈現(xiàn)出較大波動(dòng)，但隨著引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的深入，學(xué)生對(duì)機(jī)器人越來(lái)越熟悉，越來(lái)越適應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容、教師授課方式與創(chuàng)客空間的環(huán)境，各階段能力得到較大開(kāi)發(fā)，各階段分?jǐn)?shù)逐步上升并趨于穩(wěn)定；在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)（12-16次）中，學(xué)生三階段平均分均較高，并呈現(xiàn)出穩(wěn)中有升趨勢(shì)。

總之，通過(guò)教師觀察評(píng)估數(shù)據(jù)分析，可以看出通過(guò)16次機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力都有顯著提升，達(dá)到課程目標(biāo)要求。

2.學(xué)生自我評(píng)價(jià)與反思

（1）學(xué)生自我評(píng)價(jià)

學(xué)生自我評(píng)價(jià)內(nèi)容對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的三個(gè)階段，每階段有統(tǒng)一評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1所示，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為1分、2分、3分，即一般、較好和很好。

實(shí)踐結(jié)束后對(duì)學(xué)生自我評(píng)價(jià)情況進(jìn)行分析整理，根據(jù)學(xué)生自我評(píng)價(jià)情況來(lái)看，小學(xué)五年級(jí)學(xué)生已經(jīng)有自我評(píng)價(jià)的能力，但是大部分學(xué)生不能對(duì)自己進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，所以在評(píng)價(jià)結(jié)果分析中以教師評(píng)價(jià)為主。

（2）學(xué)生自我反思

學(xué)生自我反思內(nèi)容主要包括兩個(gè)問(wèn)題：①我在實(shí)驗(yàn)中有進(jìn)步的內(nèi)容；②我以后需要改進(jìn)的內(nèi)容。根據(jù)學(xué)生自我反思情況數(shù)據(jù)繪制學(xué)生自我反思情況柱狀圖，如圖3和圖4所示。

從圖3和圖4可以看出，學(xué)生能夠比較客觀地認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)點(diǎn)與不足。

由圖3可見(jiàn)，在學(xué)生自評(píng)課堂亮點(diǎn)環(huán)節(jié)中，33%的學(xué)生認(rèn)為自己能快速的完成搭建，27%的學(xué)生認(rèn)為自己出色的完成了搭建，17%的學(xué)生認(rèn)為自己很好的進(jìn)行了編程，這些數(shù)據(jù)說(shuō)明學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程動(dòng)手能力較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)中能在熟悉機(jī)器人積木塊和編程程序的基礎(chǔ)上，掌握搭建和編程方法和技巧。

由圖4可見(jiàn)，有43%的學(xué)生在認(rèn)為搭建和找零件的速度慢，從側(cè)面反映出大部分學(xué)生認(rèn)為課堂時(shí)間有限，讓他們進(jìn)行自主搭建創(chuàng)新的時(shí)間不充足，所以他們認(rèn)為還需加快速度；有23%的學(xué)生認(rèn)為自己沒(méi)有積極地回答問(wèn)題，從這點(diǎn)上可以看出，這部分學(xué)生有主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極參與課堂活動(dòng)的意識(shí)。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明需要教師在課堂上更加關(guān)注每個(gè)學(xué)生，給每個(gè)學(xué)生自主發(fā)展的機(jī)會(huì)，希望他們?cè)谡n程實(shí)踐中不斷創(chuàng)新，提高自身的綜合素養(yǎng)。

總之，通過(guò)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和反思，可以看出學(xué)生已經(jīng)具備自我認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)的能力，部分學(xué)生能夠較深層次的認(rèn)識(shí)自己的不足，但是，學(xué)生對(duì)自己的認(rèn)識(shí)不全面，在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)他們只分析了一到兩點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與不足，所以，就需要把教師評(píng)估與學(xué)生自我評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)。根據(jù)學(xué)生自我認(rèn)識(shí)優(yōu)點(diǎn)與不足，教師應(yīng)有針對(duì)性的對(duì)學(xué)生進(jìn)行幫助和指導(dǎo)。

四、結(jié)論與展望

在大眾創(chuàng)新萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)的大背景下，本文圍繞《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》與《全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》把機(jī)器人創(chuàng)客課程與學(xué)科課程深度融合，初步給出小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程課程設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)“ECS三階段”授課模式，開(kāi)展課程教學(xué)實(shí)踐。實(shí)踐后，通過(guò)對(duì)教師觀察評(píng)估數(shù)據(jù)與學(xué)生自我評(píng)價(jià)反思情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)小學(xué)機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、科學(xué)精神與實(shí)踐創(chuàng)新能力方面發(fā)揮重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)課程目標(biāo)，實(shí)踐效果較好。本課程具有在基礎(chǔ)教育學(xué)校開(kāi)展的普適性，可以為基礎(chǔ)教育學(xué)校開(kāi)展機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程提供一定的教學(xué)參考資源。

從總體上看，本文從理論層面、課程設(shè)計(jì)層面與課程實(shí)施層面進(jìn)行了全面的研究，但是，在大力倡導(dǎo)創(chuàng)新教育與“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，還應(yīng)更加充分的利用互聯(lián)網(wǎng)資源。所以，今后可以在現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐的基礎(chǔ)上大力開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，不斷完善和發(fā)展機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程資源，促進(jìn)我國(guó)機(jī)器人創(chuàng)客教育健康發(fā)展，為開(kāi)展創(chuàng)客教育的基礎(chǔ)教育學(xué)校提供更加豐富的線(xiàn)上線(xiàn)下機(jī)器人創(chuàng)客教育參考課程資源。

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（編輯：王曉明）endprint