基于项目式学习的小学机器人课程设计与应用研究——以S小学乐高EV3机器人课程为例

作     者：刘宝瑞 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦健

授予年度：2019年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 040102[教育学-课程与教学论] 

主      题：项目式学习 STEAM教育 机器人课程 项目设计 教育机器人 

摘      要：随着教育机器人技术的发展,机器人教育走入中小学学生课堂已经成为一种必然趋势。但是,如何培养学生综合运用知识解决问题的能力,如何处理教学实践过程中遇到的各种问题,都是值得探讨的问题。在课程实施方面,不同于大学生和中学生已经形成了“自主学习的意识,针对还没有形成“自主学习意识的小学生而言,教师如何引导能让小学生更好的利用现有的教育机器人来掌握更多的知识,以提高学生各方面的能力,尤其是综合运用知识解决问题的能力,是开展小学机器人教育的当务之急。针对上述问题,本研究以项目式学习理论为指导,设计了基于项目式学习的小学乐高EV3机器人课程,进行了教学实践,分析了教学效果,给出了教学建议,以期促进小学机器人教育的发展与推广。首先,笔者阐明了本研究的背景和意义,提出了本研究需要解决的问题,梳理了目前国内外STEAM教育、机器人教育与项目式学习的研究热点、研究现状以及这些概念之间的关系,描述了本研究的研究方法与技术路线,界定了本研究涉及到的核心概念,并且对指导本研究的理论以及这些理论与本研究的关系均做出了详述。这些内容为本研究的课程设计与开发奠定了基础。其次,笔者设计与开发了基于项目式学习的小学乐高EV3机器人课程。具体步骤如下:第一步,对目前陕西省部分开展机器人教学的学校机器人教师进行了访谈并且对即将参加机器人社团的学生做了问卷调查,从家庭、学校、社会以及学生本人的角度出发对调查的结果进行分析与说明,了解这些内容有利于课程的设计与实施。第二步,在理论研究与实际调查的基础上,以培养学生综合运用知识解决问题的能力为主要目标,总结出基于项目式学习的小学乐高EV3机器人的课程设计原则与课程教学目标。第三步,在此基础上借鉴现有的机器人课程教学模式结合乐高EV3机器人的特点,设计出基于项目式学习的小学乐高EV3机器人的教学模式、课程内容大纲以及课程评价方式。第四步,对研究实施团队与教学准备工作做出说明。接下来,笔者对基于项目式学习的小学乐高EV3机器人课程实施采用行动研究。2018-2019学年第一学期在研究开展学校一共进行了三轮教学实践研究,实施了七个项目,在项目实施的过程中,笔者根据教学反思不断修正教学模式与教学策略。本章选取了其中的三个项目并对这三个项目的实施方案设计、实施过程以及课程设计与实施的改进建议进行了详述,以期还原一个真实的课堂,为广大机器人教育研究者提供详实的参考案例。然后,笔者针对记录的课程实施效果的数据进行分析。分析包括以下三个方面:第一,笔者采用配对样本检验的统计方法对5C量表的前测与后测结果做了统计分析并对结果做出了分析与说明。第二,笔者对平时学生学习效果得分表的数据进行了分析与说明。第三,从“项目的设计与“项目的实施两个维度对学生的满意度进行了调查分析。笔者在数据分析的基础上结合课程实施的反思,给出了基于项目式学习的小学乐高EV3机器人课程设计与实施建议。最后,基于项目式学习的小学乐高EV3机器人课程设计与实施的最终目标不仅仅是教会学生有关乐高EV3机器人的知识,更在于培养学生综合运用知识解决问题的能力,本研究在教学实践中取得了较好的教学效果。但是,随着时代的进步、科技的发展以及教育的变革,机器人教育相关方面的研究只有“进行时,没有“完成时。笔者需要在后续的研究中不断地改进设计与实施的方方面面,并进行更大范围的实践研究,以期为中国的机器人教育贡献出自已全部的力量。