融入设计思维的小学中高年级机器人教学行动研究——以小学乐高EV3机器人课程为例

作     者：卢晓琦 

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] 

主      题：设计思维 迭代快速原型设计 重构失败 机器人教学 行动研究 

摘      要：日前,教育领域迎来了 STEM、创客、机器人和人工智能的热潮,承载着多元教育理念的乐高机器人借此热潮也逐渐走进中小学课堂。然而目前的机器人教学中依旧存在教学方式传统且单一、课堂创新不足,教师不能为学生的思维过程提供支持工具等系列问题。这些都是导致学校难以培养出具有高阶思维的学生,学生模仿搭建能力强但创新搭建能力弱,在完成机器人设计挑战任务时不懂迭代,更怕失败的重要原因。当下很多研究表明,设计思维有助于激发学生的想象力,可以帮助学生成为自己学习的主人,使他们在信息科技高速发展的21世纪,拥有改变世界的工具和信心。已有研究采用了多种方法将设计思维融入到课堂中,并对融入过程中出现的问题予以了一定的探讨。本研究中,设计思维以不同的方式融入到小学机器人课堂学习环境中。设计思维过程强调的迭代式快速原型设计、将错误描述为学习机会是本研究的重点。教育工作者认为设计思维过程是一种教授综合性STEM课程的方式,且有助于让学生参与建构主义学习,培养21世纪的技能。最重要是,学生在创建原型、草图和项目时探索了设计思维的不同方面。他们在完成机器人课堂上的设计挑战任务时充满活力和挑战,因为他们与同伴进行了头脑风暴,并不断迭代测试、从失败中学习,最终获得了成功。本研究中,教师同时也是研究者。笔者尝试进行课堂教学创新并将设计思维融入到一学期的小学机器人课程,开发了 30个课时的教案。运用以解决实际问题为导向的行动研究法,在30个课时中,针对A小学乐高EV3机器人个案班级实施融入设计思维的机器人教学方案。教学中,笔者全面收集了实施过程中的相关数据,包括课堂观察笔记、上课照片、学习日志、访谈记录、教学反思等,并据此不断对整个融入设计思维的小学机器人教学方案予以修订。并于方案实施后对学生进行设计知识、迭代倾向和对失败的态度问卷调查,以此对融入设计思维的机器人教学方案实施后学生在这些方面的进步情况进行深入分析,从而检验教学方案的有效性。以期解决三大研究问题:(1)依据设计思维方法,如何设计小学中高年级机器人教学方案?(2)融入设计思维的机器人课程是否教导学生在面对复杂问题时有更大的迭代倾向、能够重新看待失败并学到设计知识?(3)在此过程中研究者有何反思与成长?本研究认为设计思维以理论和实践相结合的方式可以很好的融入机器人教学中并可设计一学期的教学方案。方案实施后对收集到的量化和质性数据进行分析,结果发现学生的设计知识、迭代倾向和对失败的态度以及学习动机均有明显进步。教师透过课后反思体悟到设计思维作为一种创新课堂教学方法,可以解决教学中遇到的挑战;同时设计思维的融入可以为学生设计作品过程提供支架和方法,让学生尽情的发挥想象力和创造力,制作出各有特色的作品;在此过程中教师要反复练习才能成为融入设计思维的课堂上有效的促进者。文章最后提出设计思维融入教学以及对未来研究的建议,以期促进设计思维在学校课堂的推广。