STEM理念下机器人项目教学设计与实践研究

发布时间：2021-05-24 08:51

　　在教育创新与人工智能融合的新时期,我国进入“教育信息化2.0”时代,促进教育的创新发展成为教育信息化2.0新时代的现实需求。加强教育机器人、人工智能等关键技术的研究,是推动教育的变革与创新的重要途径,因此,在国际背景下我国机器人教育竞争力亟待提升。机器人教学的创新发展呼唤教育教学理念的更新,作为以真实情境为基础的跨学科整合性教学理念,STEM理念聚焦于科学、技术、工程和数学四门学科的整合。将STEM理念融入机器人教学中,为学生提供了更多跨学科学习及实践的机会,也为传统机器人教学的变革与转向提供了新的契机。当前,我国机器人教学的研究尚处于初步探索阶段,有关机器人教学的概念解读较多,STEM理念下机器人项目教学的相关研究较少。据此,本研究基于STEM理念,以机器人项目教学为抓手,开展STEM理念下机器人项目教学的设计与实践研究,具有一定的理论意义与现实价值。本研究采用文献研究法、调查研究法、设计研究法、行动研究法等研究方法,开展STEM理念下机器人教学项目的设计与实践研究。首先,通过文献研究法梳理机器人教学和STEM教育等相关研究成果,分析机器人教学、STEM理念以及机器人项目教学的内涵以... 

【文章来源】：曲阜师范大学山东省

【文章页数】：135 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    第一节 研究背景
        一、智能时代对教育创新发展的现实需求
        二、国际背景下我国机器人教育竞争力亟待提升
        三、国家对基础教育创新人才的密切关注
        四、机器人教学的创新呼唤STEM理念
    第二节 问题提出
    第三节 研究意义
        一、理论意义
        二、实践意义
    第四节 概念界定
        一、机器人教学
        二、STEM理念
        三、机器人项目教学
    第五节 理论基础
        一、建构主义学习理论
        二、杜威“从做中学”理论
    第六节 研究内容与研究方法
        一、研究内容
        二、研究方法
        三、研究流程
第二章 文献综述
    第一节 国内外研究现状
        一、国内外机器人教学研究现状
        二、国内外STEM教育研究现状
        三、国内外STEM理念下机器人项目教学研究现状
    第二节 国内外研究现状的启示
第三章 STEM理念下机器人项目教学设计
    第一节 STEM理念下机器人项目教学设计的现实需求
        一、需求调查设计
        二、基于访谈调查的需求分析
        三、基于问卷调查的需求分析
    第二节 STEM理念下机器人项目教学的整体规划
        一、教学框架的设计
        二、教学目标的分析
        三、教学原则的确立
        四、教学方法的确立
        五、教学工具的选择
    第三节 STEM理念下机器人项目教学实施方案
        一、机器人项目教学实施计划安排
        二、机器人项目学习流程
    第四节 STEM理念下机器人项目教学模式
        一、四元素教学模式(4C/ID)
        二、设计STEM理念下机器人项目教学模式
    第五节 STEM理念下机器人项目教学评价设计
        一、课堂观察评价
        二、机器人项目作品评价
第四章 STEM理念下机器人项目教学实践
    第一节 初阶教学阶段:《投石器》项目
        一、教学分析阶段
        二、教学设计阶段
        三、教学实施阶段
        四、教学评价阶段
        五、教学优化阶段
    第二节 高阶教学阶段:《悬崖勒马》项目
        一、教学分析阶段
        二、教学设计阶段
        三、教学实施阶段
        四、教学评价阶段
        五、教学优化阶段
第五章 STEM理念下机器人教学的实践成效
    第一节 问卷及访谈调查设计
        一、调查问卷设计
        二、问卷信效度检验
        三、访谈调查的设计
    第二节 基于问卷调查的教学实践成效分析
        一、学生学习态度分析
        二、学生学习能力分析
        三、学生学习成效分析
        四、学生的学生态度、学习能力以及学习成效间关系分析
    第三节 基于访谈调查的教学实践成效分析
        一、授课方式方面
        二、教材方面
        三、项目作品方面
        四、课堂氛围方面
第六章 研究结论与建议
    第一节 研究结论
        一、学习态度:认知与行为改善明显,情感与兴趣提升效果一般
        二、学习能力:学生的创新思维提升效果较为明显
        三、学习成效:课堂参与积极性提高,学习投入改善效果一般
        四、学习成效关键影响因素:实现从学习态度到学习能力的转变
    第二节 研究建议
        一、加强资源建设,创设利于学生兴趣激发的机器人教学情境
        二、丰实教学内容,建立助力学生能力发展的机器人课程结构
        三、提升教师素养,助力STEM理念与机器人项目教学的融合
        四、加强产教融合及科教融合,构建机器人教学创新共同体
        五、明确机器人教学的应用方向,树立跨学科人才培育观
第七章 总结与展望
    第一节 研究总结
    第二节 研究展望
        一、研究不足
        二、研究展望
参考文献
致谢
附录一
附录二
附录三
附录四
附录五
在读期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人教育视域下中学生STEM素养构建策略研究[J]. 孙青锋,崔世钢,张元,杨浩.  现代中小学教育. 2019(11)
[2]国外教育人工智能研究主题及趋势分析——基于Web of Science文献关键词的可视化分析[J]. 张蓉菲,赵磊磊,李玥泓,赵可云.  现代教育技术. 2019(12)
[3]机器人教育中的逆向工程教学模式构建[J]. 康斯雅,钟柏昌.  现代远程教育研究. 2019(04)
[4]基于MOOC的混合式教学设计与实践——以“基础英语听说”课程为例[J]. 张欢瑞,杨芳,张文霞.  现代教育技术. 2018(12)
[5]基于STEM教育理念的机器人教学实践探究[J]. 王学礼.  教育科学论坛. 2018(32)
[6]一种整合创客和STEM的教学模型建构研究[J]. 赵呈领,申静洁,蒋志辉.  电化教育研究. 2018(09)
[7]配对学习模式在机器人教育中的有效性[J]. 钟柏昌,王艳霞.  现代远程教育研究. 2018(03)
[8]中小学机器人教育的核心理论研究——论发明创造型教学模式[J]. 闫妮,钟柏昌.  电化教育研究. 2018(04)
[9]人工智能教育应用的现状分析、典型特征与发展趋势[J]. 梁迎丽,刘陈.  中国电化教育. 2018(03)
[10]STEM教育的国策分析与实践模式[J]. 祝智庭,雷云鹤.  电化教育研究. 2018(01)

硕士论文
[1]初中机器人教育教学资源的设计与应用研究[D]. 修玉蕾.山东师范大学 2019
[2]初中机器人教学模式的构建与实证研究[D]. 叶晓霞.西北师范大学 2018
[3]基于机器人的整合性课程对高中生STEM态度的影响研究[D]. 把玉琴.陕西师范大学 2018
[4]融合STEM的机器人创客教育项目设计与开发研究[D]. 邱金.温州大学 2018
[5]基于Arduino平台的机器人课程项目开发设计研究[D]. 赵丽.中央民族大学 2017
[6]基于STEM的小学科学课程设计研究[D]. 肖小艺.广西师范大学 2017
[7]基于STEM的Arduino机器人教学项目设计研究[D]. 张丽芳.南京师范大学 2015
[8]STEM整合视野下的机器人教学活动设计[D]. 王娟.温州大学 2014
[9]项目教学法应用于基于机器人的通用技术教学的研究[D]. 邱雅番.福建师范大学 2012
[10]STS教育视野下的机器人教育问题研究[D]. 王益.浙江师范大学 2007



本文编号：3203924