小学机器人课程中促进工程思维发展的教学设计与应用

作     者：王丽哲 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪冬彬;季隽

授予年度：2022年

学科分类：04[教育学] 

主      题：机器人课程 工程思维 教学设计 

摘      要：随着科技的发展,机器人教育应运而生,学生在学习机器人技术的过程中对不同领域的知识进行综合应用可以发展21世纪人才所需要的核心能力;同时进入21世纪后,各国对人才培养的需求从注重知识的掌握转向为注重能力以及思维方式的培养,工程思维作为一种高阶思维,逐渐受到重视,在小学教育阶段实施工程教育,让学生体验完整的工程活动,能够有效激发学生对工程研究的兴趣;将机器人课程作为培养学生工程思维的载体,对小学机器人课程进行教学设计,不仅可以为小学机器人课程的教学设计提供一定参考,丰富其教育价值,也可以拓宽在小学阶段促进学生工程思维的发展的思路和途径。本研究通过对机器人教育的内涵,工程思维的内涵、特征及构成要素的分析,选择了CDIO教学模式,克罗多纳双循环模型以及工程设计过程作为设计机器人教学流程的依据,结合机器人课程的教学特点从构思阶段、设计阶段、实施阶段以及运行阶段对机器人课程中师生活动进行了详细的论述;对上海市S小学的14名学习者的情况进行了大致了解,确定了教学内容、教学工具以及三个教学评价工具,依据教学流程对所确定的教学内容进行教学设计后,通过三轮行动研究来验证在小学机器人课程中促进工程思维发展教学的设计是否有效。通过对学生的课堂观察以及量化数据的分析得出,学生工程作品的完成度以及完成水平在不断地上升,工程思维各构成要素的得分也有一定提高,学生在动手操作能力、问题解决能力等方面也有一定的提升;进而得出本研究的结论:小学机器人课程是培养学生工程思维的良好载体,工程思维的融入可以帮助小学机器人课程的教学进行更合理的设计;并总结出一些在小学机器人课程中促进工程思维发展需要注意的教学策略:（1）课程导入需要基于生活情景;（2）为学生提供充足且灵活的学习工具;（3）学生展示时,给予积极反馈;（4）提供工程任务单,帮助学生了解完成工程任务的步骤,养成工程思维习惯。