开源硬件pcDuino在初中创客教育中的应用研究

发布时间：2017-11-21 21:40

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【摘要】：《国家中长期教育和发展规划纲要(2010-2020年)》中明确指出：着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力,教育学生学会知识技能,学会动手动脑,学会生存生活,学会做人做事,促进学生主动适应社会,开创美好未来。但是,如何切实促进学生的全方面发展,是一个值得探讨的问题。近年来,创客运动在全球的广泛兴起,更多的实践者试图将创客运动与教育相结合。“创客教育”因其能有效地提高学生实践、创新、合作等多方面的能力,促进学生地全面发展,使其已然成为未来教育的发展趋势。针对初中学生而言,要开展科学层面、技术层面上的创客教育,采用以机器人为基础的创客教育较为适宜。但将机器人应用于初中创客教育中,投资高、难学、或实践性较差,而难以真正实施。为此,选用一种符合初中学生认知水平的机器人器材是开展创客教育的当务之急。针对上述问题,本文选用开源硬件pcDuino对初中生进行创客教育。与Arduino相对比,其既自身兼容性好,功能强大,编程形式多样(既有图形化的编程,又要类似于C语言的编程),既能够让中学生能快速掌握基础知识并进行实践创新,又能与LEGO、3D打印、PVC等多种创客工具相融合,同时投资较小,适合于相对经济较为落后的地区。本研究主要工作,一是在分析pcDuino应用的可行性的基础上,进行了面向初中生的课程设计;二是设计了一个典型课例进行教学验证；三是通过多种形式进行教学效果分析；四是总结教学设计、教学活动开展中存在的问题,并提出改进意见；同时提出了应用策略,以期促进开源硬件、创客教育在我国,尤其是西北地区的发展。全文共分6个部分进行论述：第一章,绪论。主要包括研究背景、研究目的、研究意义、研究现状、研究内容、研究方法和论文的整体框架。第二章,核心概念界定及理论基础。首先是界定研究涉及到的核心概念：创客、创客教育、开源硬件和开源硬件pcDuino。其次,介绍了与本研究相关的四个理论基础：创新教育、情境学习、建造主义理论、项目学习法。第三章,开源硬件pcDuino在初中创客教育的应用设计。首先是分析了pcDuino的应用优势以及在初中创客教育中的可行性,然后笔者根据实验学校的具体情况对前期准备、学习对象分析、实验工具准备、学习项目确定、学习活动设计、项目评价设计六个方面进行了具体的应用设计。第四章,开源硬件pcDuino在初中创客教育中应用的案例分析。根据之前的分析,进行了教学设计并将实施了教学活动；通过作品展示分享、调查问卷、访谈的方式进行学习效果分析,了解学生的学习情况,从而探究开源硬件pcDuino是否适用于初中学生的创客教育,并探讨学生对本节课的教学设计及教学活动实施是否认可。第五章,开源硬件pcDuino在初中创客教育中的应用总结。通过第四章的实践以及对问卷、访谈的分析,发现本次教学活动开展中存在的问题：分组缺乏原则性；学习环境限制教学活动；教学设备影响教学效果；对此,笔者提出了几点建议：进一步优化课程设计；完善教学活动设计；改善学习环境。希望这几条问题和建议可以为今后创客教育的开展有多帮助。第六章,不足与展望。这一章对研究结果进行了简单的总结,阐释了办研究的局限性以及存在的不足之处,最后并对以后开源硬件pcDuino的应用和创客教育发展的前景进行了展望。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G434

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本文编号：1212367