利颖宜

【摘要】  创客教育给教育事业带来新的机遇，新技术和新理念变革教育带来了新的可能。机器人教学承担着培养学生创新能力的重任，也是创客教育开拓新的实践课程。本研究尝试把创客教育理念融合到初中机器人教学中，构建出面向创客教育的初中机器人教学模式，该模式分成四个环节“新知学习、模仿创造、合作创新、分享交流”，应用于具体的实践教学案例，以期为创客教育和初中机器人教学实践提供参考的价值。

【关键词】  创客教育 初中机器人教学 教学模式 教学活动

【中图分类号】  G632.4             【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2020）25-020-02

引言

随着创客运动与教育领域碰撞与融合，创客教育应运而生。创客运动风靡全球，以培养学生动手操作、创新能力和分享精神为目标的创客教育逐渐引起了教育者的思考。创客教育要落地到基础教育实践中，可以借用机器人教学为载体，把两者相互融合，重构新的教学模式，可以为机器人教学提供新教法、学法，让学生体会到动手、创造、分享的快乐，从而促进教与学的最优化发展。

一、创客教育与机器人教学相融合

近几年，我国的机器人教育取得了突飞猛进的发展，机器人教育逐渐渗透到了各个中小学信息技术课程中信息技术与机器人教学从培养目标就有本质的区别。信息技术学科的核心素养是信息意识、数字化学习与创新、计算思维和信息社会责任感。而《中小学智能机器人课程指导意见》指出，通过智能机器人课程培养学生良好的信息素养、创新精神和实践能力。得之，机器人教学比信息技术课程更注重培养学生的创造力和创新能力。机器人教学不应该简单地复制信息技术教学模式，而应在此基础上引入新的教学理念为指导，发挥学科特点，形成机器人教学特有的教学方式，真正变革学科教学。创客教育理念注重：开放创新、探究体验，倡导DIY，创新与分享，满足机器人教学需求。在此基础上，两者相互融合形成创客教育+机器人教学，丰富机器人教学活动，探索出创客教育实践的新途径、新思路。

二、面向创客教育的初中机器人教学活动模式

创客教育强调在项目实施中以技术为手段，通过新知学习把创意变成真实的作品，提高学生解决问题的能力。本研究融合了创客教育理念、内涵和特征，构建出适合初中机器人教学的模式。创客教育理念指导下，开展初中机器人的项目式教学，分四个环节：新知学习、模仿创造、合作创新、分享交流。基于项目式的教学模式，更加注重将知识的学习和运用相关联，使学生更容易掌握机器人知识。

1.新知学习环节：强调知识传授与学生操练并重

新知学习环节是面向创客教育的初中机器人教学的基础阶段，前期的知识掌握是学生产生创意的重要保障。在此环节，学生通过教师的讲授机器人相关硬件：如主控板、扩展板、摄像头、峰鸣器等，掌握基本的机器人各部件的功能。教师明确学习任务，学生通过仔细观察教师的搭建，并在教师的引导下以小组的形式，进行操作练习，遇到困难可向组员或教师请教，以便快速突破基础知识的重难点。最后，学生对所学知识进行内化，总结。整个新知阶段，学生是通过主动建构新知的过程，把基础的关键点逐一突破。

2.模仿创造环节：注重学生动手操作和互助协作

新知学习后，学生们尝试搭建机器人部件。在此环节，教师需要介绍项目的内容、功能，使用到的硬件，并直观地向学生呈现部件的搭建、拼装，程序设计。学生们动手模仿部件的搭建，过程遇到各种的问题，通过请教教师或小组一起研究解决。当学生们都能动完成部件的拼装后，他们开始讨论项目的方向，机器人可用于解决生活中的什么问题。整个环节，学生能够在动手创造，加深对机器人的部件认知，模仿教师操作过程中获得创造灵感，为创新作品的完成奠定基础。

3.合作创新环节：注重项目合作和学生创新能力的培养

创新环节是学生培养创新能力的重要阶段。教师布置项目内容后，学生开始以小组的形式，讨论项目的开展，把机器人项目的搭建、创造交给学生。教师给予足够的时间让，他们自由地发挥想象，通过手脑并用，把想法化作成果。同叶，教师在此过程中，充当指导的作用，及时回应学生遇到的问题，从知识和技能上给予帮助。整个过程，学生们分工明确，有撰写项目方案、机器部件搭建、程序设计、外观包装等。学生们大胆尝试各种部件的功能，利用信息化手段来解决程序编写过程中遇到的困难，他们的思维通过一次次的碰撞，促使作品更加完善。

4.分享交流环节：作品分享交流与升华

教师提供平台给学生进行作品的分享，可以利用课堂进行小组汇报、机器人作品展演，或者放在创客活动室、科技节进行展示。在此环节中，学生在汇报作品成果时，向其他组别展示自己的作品，分享设计的思路、目的、使用部件器材、设计思路，预期达到的效果等。每一个小组的汇报分享，都是学生们的再一次学习与巩固。他们在作品交流中，进行了思维的碰撞，激发创造的热情。同时，教师的点评和学生的评价，促使学生积极参与作品的改进，逐步养成不怕困难，勇于创新的精神。

三、面向创客教育的初中机器人教学活动设计案例

依据面向创客教育的初中机器人教学模式，本研究把该模式应用到机器人教学过程中，利用项目开展主题学习，设计主题为“人脸识别闸机”，分四个课时完成项目。

1.项目内容和目标分析

“人脸识别闸机”项目，主要利用机器人器材：Maixduino 主控板、扩展板、金属舵机、摄像头、播放器，实现人臉识别功能。本项目功能是识别到预先输进去的人员的脸时，闸机打开，指示灯显示绿色，屏幕显示：欢迎光临，并播放迎接音乐。当识别到不认识的人员时，闸机关闭，指示灯显示红色，屏幕显示：对不起，请等待，喇叭播放等待音乐。

该项目制作目的是，学生通过机器人基础知识的学习后，了解常用的主板控的工作原理及搭建、利用程序设计实现控制功能，增强学生的创造欲望，培养学生的创新意识，树立创客教育理念。

2.教学活动设计

（1）新知学习

首先，教师把事前制作好的作品带到课室，让学生来观摩，激发学生的学习兴趣。教师引出本项目的基础知识Maixduino 主控板的工作原理，利用摄像头实现人脸识别的功能，舵机控制LED灯、闸机的启动。最后，教师给学生余留时间进行体验操作，教师对学生的操作进行指导。学生在体验机器人器件过程中，直观地体验新知及操作方法，为后面项目的开展奠定基础。

（2）模仿创造

教师给每个小组发放机器人元器件，学生依据教学的微视频进行机器人搭建。小组成员之间相互协作，讨论过程中遇到的问题，教师根据学生遇到的问题进行重点、难点的讲解。学生在反复的模仿中加深对主控板、闸机的联接。他们开始尝试编写程序来实现人脸别、闸机的启动、语音的播放。学生们模仿老师编写好的程序，利用数据线把程序导入主控板中，测试作品的功能。

（3）合作创新

学生在模仿完成机器人搭建后，小组讨论项目制作的方向，进行分工协作、动手实践。教师观察学生在动手创作的过程，指导学生编写程序及问题解答。在此过程中，教师没过多地参与学生创造的过程 ，鼓励他们把想法化作行动，尽量帮助学生形成独特的师傅工引导他们实现成果。学生在小组合作过程中，充分发挥创意、自主探究，使学生的创新力和动手能力得到充分的锻炼和培养。

（4）分享交流

经过一段时间的创意制作，学生们分小组开始上台演示作品，他们讲述作品把制作的过程、使用的器材、实现功能、创新点、存在问题及解决的办法。学生們都互相提问、提出作品优化的建议。教师对学生的作品作点评，帮助学生梳理要点，并提出改进建议。此环节，学生们不仅收获了作品，还能从别人的分享中获得更加的知识和创意，增强了他们创造的信心。

四、结语

面向创客教育的初中机器人教学实践，真切地让每位学生体验自己动手做的乐趣，将创客教育理念融入到学生的学习过程中，极大地激发学生的积极性与参与热情，促进创造力和创新能力的发展。面向创客教育的课程开发，深化改革传统的教学模式，开始探索一种更开放、更灵活、更自主的创客方式。

【注：本文系广东教育学会教育科研规划小课题“面向创客教育的初中机器人教学活动设计研究”成果（课题编号：GDXKT24274）】