STEAM教育背景下的初中机器人教育课程开发与实践
发布时间：2022-01-26 11:55
随着国家创新驱动发展战略的发布与实施,培养中小学生的创新精神和创新能力受到了极大的关注和重视。机器人教育是培养学生创新精神和创新能力的有效途径之一,在中小学开展机器人教育具有重大的理论价值和实践意义。受到国外STEAM教育理念的影响,国内机器人教育获得飞速发展,但仍存在师资资源匮乏、相关课程资源缺乏、各地重视与普及程度不统一等问题,其中尤以相关课程资源缺乏为甚,这是导致目前中小学机器人教育开展受阻,普及程度较低的重要原因。针对上述问题,本研究在STEAM教育背景下设计开发了一套适用于初中的机器人教育课程,并进行了教学实践,分析了教学效果,给出了改进意见。首先,本文阐明了研究问题的提出和研究开展的意义,通过文献调研等方式对STEAM教育和机器人教育的概念、内涵以及二者在国内外的开展情况、融合发展情况进行了阐述,为后续的课程开发奠定良好的理论基础。其次,在STEAM教育背景下设计开发了一套初中机器人教育课程。课程开发结合具体调研实际,立足建构主义学习理论和多元智能理论,参考全国青少年机器人等级考试第三级考试标准,借鉴全国主流中小学机器人竞赛（本研究以FLL机器人工程挑战赛为例）的规则和要求...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
青少年机器人教育三级大纲
3STEAM教育背景下的初中机器人教育课程设计与开发13图3-2《初中和小学信息技术课程标准》部分内容3.2.5理论依据总结本套机器人教育课程的开发结合STEAM教育理念，立足建构主义学习理论和多元智能理论，参考全国青少年机器人技术等级考试第三级考试标准，借鉴FLL机器人工程挑战赛的规则和要求，使得课程兼顾科学性、教育性和实用性。3.3教学器材选择现在市面上有很多种类型的机器人教育教学器材，器材在精度、兼容性、质量和价格方面也是层次不齐。综合考虑课程实践学校情况以及器材在机器人竞赛中的通用性，本研究采用乐高EV3系列教育机器人作为教学器材。EV3是2013年乐高公司开发的第三代MINDSTORMS机器人，是目前应用最广泛，被中小学机器人竞赛接受最多，综合性能最好，在市面上最著名的机器人教学器材。EV3教育机器人套装除了包含常规的插拔式搭建零件（如梁、轴、连杆等）和连接零件（如摩擦销、长销等）以外，其核心原件包括：EV3主控[33]，如图3-3所示。它的按钮可以发光,根据光的颜色可看出EV3的状态。高的分辨率的黑白显示器,内置扬声器,USB端口,一个迷你SD读卡器,四个输入端口和四个输出端口。支持USB2.0,蓝牙和Wi-Fi与电脑通讯。还有一个编程接口用于编程和数据日志上传和下载。兼容移动设备，由AA电池或EV3充电直流电池供电。
西南科技大学硕士学位论文14图3-3EV3主控大型伺服电机，如图3-4所示。机器人的主要驱动系统，体积较大，电机扭矩较大，灵敏程度较高，反应时间较快。图3-4大型伺服电机中型伺服电机，如图3-5所示。比大型伺服电机扭力小，速度快，反应时间更快和体积更小，更便于安装。图3-5中型伺服电机超声波传感器，如图3-6所示。可测量范围3到250厘米，精确度为1厘米。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高校创新创业教育实践中互联网+3D打印技术与STEAM教育理念的融促机制研究[J]. 张魁,周友行,张高峰,张模蕴,陈睿,陈美良. 教育教学论坛. 2020(12)
[2]基于6E设计型学习模式的STEAM活动设计——以Scratch“打地鼠”程序为例[J]. 徐蓓玲,高国元. 现代中小学教育. 2020(02)
[3]STEAM校本课程开发的探索——以《STEAM课程开发实践研究——可以玩的故事》开发为例[J]. 李剑,戴发术,罗士儒. 教育科学论坛. 2020(05)
[4]一种适用于中小学机器人竞赛的巡线技术模型[J]. 罗斐,刘志勤. 中国教育信息化. 2020(01)
[5]建构主义学习理论简析[J]. 隋俊宇,石卉. 教育现代化. 2019(98)
[6]机器人等级考试和比赛[J]. 全权,王帅. 机器人产业. 2018(03)
[7]国外整合STEM的教育机器人课程案例研究——以卡耐基梅隆大学机器人学院ROBOTC课程为例[J]. 王娟,胡来林,安丽达. 现代教育技术. 2017(04)
[8]日本机器人教育的发展现状和趋势[J]. 王凯,孙帙,西森年寿,李哲. 现代教育技术. 2017(04)
[9]翻转课堂教学模式在高职英语教学中的审视[J]. 卢有霞. 牡丹江教育学院学报. 2015(11)
[10]中国青少年机器人竞赛注意事项及解决策略实践研究——以2015参赛VEX项目队伍为例[J]. 黄华林. 中小学信息技术教育. 2015(11)
硕士论文
[1]基于工程设计的小学整合型STEM课程开发与应用研究[D]. 徐雯.南京邮电大学 2019
[2]中国STEAM教育产业发展与国际竞争力研究[D]. 穆超.安徽大学 2019
[3]基于AR技术的小学《科学》教育游戏设计与开发[D]. 沈倩.江西科技师范大学 2019
[4]STEAM教育的国际经验及其启示[D]. 邬旭丹.浙江师范大学 2019
[5]基于PBL教学模式的初中物理教学设计研究[D]. 万新月.扬州大学 2019
[6]App设计团队见解多样性对团队创造力影响研究[D]. 郑姣明.大连理工大学 2019
[7]基于STEAM教育的高中创新课程实践研究[D]. 夏曼华.上海师范大学 2018
[8]基于STEM的小学科学课程教学设计[D]. 白雪双.陕西师范大学 2018
[9]基于STEAM教育的小学机器人教育课程开发与实践[D]. 杨豪.重庆师范大学 2018
[10]基于STEM教学理念的机器人课程教学设计模式研究[D]. 伍碧瑶.湖南大学 2018
本文编号：3610448
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
青少年机器人教育三级大纲
3STEAM教育背景下的初中机器人教育课程设计与开发13图3-2《初中和小学信息技术课程标准》部分内容3.2.5理论依据总结本套机器人教育课程的开发结合STEAM教育理念，立足建构主义学习理论和多元智能理论，参考全国青少年机器人技术等级考试第三级考试标准，借鉴FLL机器人工程挑战赛的规则和要求，使得课程兼顾科学性、教育性和实用性。3.3教学器材选择现在市面上有很多种类型的机器人教育教学器材，器材在精度、兼容性、质量和价格方面也是层次不齐。综合考虑课程实践学校情况以及器材在机器人竞赛中的通用性，本研究采用乐高EV3系列教育机器人作为教学器材。EV3是2013年乐高公司开发的第三代MINDSTORMS机器人，是目前应用最广泛，被中小学机器人竞赛接受最多，综合性能最好，在市面上最著名的机器人教学器材。EV3教育机器人套装除了包含常规的插拔式搭建零件（如梁、轴、连杆等）和连接零件（如摩擦销、长销等）以外，其核心原件包括：EV3主控[33]，如图3-3所示。它的按钮可以发光,根据光的颜色可看出EV3的状态。高的分辨率的黑白显示器,内置扬声器,USB端口,一个迷你SD读卡器,四个输入端口和四个输出端口。支持USB2.0,蓝牙和Wi-Fi与电脑通讯。还有一个编程接口用于编程和数据日志上传和下载。兼容移动设备，由AA电池或EV3充电直流电池供电。
西南科技大学硕士学位论文14图3-3EV3主控大型伺服电机，如图3-4所示。机器人的主要驱动系统，体积较大，电机扭矩较大，灵敏程度较高，反应时间较快。图3-4大型伺服电机中型伺服电机，如图3-5所示。比大型伺服电机扭力小，速度快，反应时间更快和体积更小，更便于安装。图3-5中型伺服电机超声波传感器，如图3-6所示。可测量范围3到250厘米，精确度为1厘米。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高校创新创业教育实践中互联网+3D打印技术与STEAM教育理念的融促机制研究[J]. 张魁,周友行,张高峰,张模蕴,陈睿,陈美良. 教育教学论坛. 2020(12)
[2]基于6E设计型学习模式的STEAM活动设计——以Scratch“打地鼠”程序为例[J]. 徐蓓玲,高国元. 现代中小学教育. 2020(02)
[3]STEAM校本课程开发的探索——以《STEAM课程开发实践研究——可以玩的故事》开发为例[J]. 李剑,戴发术,罗士儒. 教育科学论坛. 2020(05)
[4]一种适用于中小学机器人竞赛的巡线技术模型[J]. 罗斐,刘志勤. 中国教育信息化. 2020(01)
[5]建构主义学习理论简析[J]. 隋俊宇,石卉. 教育现代化. 2019(98)
[6]机器人等级考试和比赛[J]. 全权,王帅. 机器人产业. 2018(03)
[7]国外整合STEM的教育机器人课程案例研究——以卡耐基梅隆大学机器人学院ROBOTC课程为例[J]. 王娟,胡来林,安丽达. 现代教育技术. 2017(04)
[8]日本机器人教育的发展现状和趋势[J]. 王凯,孙帙,西森年寿,李哲. 现代教育技术. 2017(04)
[9]翻转课堂教学模式在高职英语教学中的审视[J]. 卢有霞. 牡丹江教育学院学报. 2015(11)
[10]中国青少年机器人竞赛注意事项及解决策略实践研究——以2015参赛VEX项目队伍为例[J]. 黄华林. 中小学信息技术教育. 2015(11)
硕士论文
[1]基于工程设计的小学整合型STEM课程开发与应用研究[D]. 徐雯.南京邮电大学 2019
[2]中国STEAM教育产业发展与国际竞争力研究[D]. 穆超.安徽大学 2019
[3]基于AR技术的小学《科学》教育游戏设计与开发[D]. 沈倩.江西科技师范大学 2019
[4]STEAM教育的国际经验及其启示[D]. 邬旭丹.浙江师范大学 2019
[5]基于PBL教学模式的初中物理教学设计研究[D]. 万新月.扬州大学 2019
[6]App设计团队见解多样性对团队创造力影响研究[D]. 郑姣明.大连理工大学 2019
[7]基于STEAM教育的高中创新课程实践研究[D]. 夏曼华.上海师范大学 2018
[8]基于STEM的小学科学课程教学设计[D]. 白雪双.陕西师范大学 2018
[9]基于STEAM教育的小学机器人教育课程开发与实践[D]. 杨豪.重庆师范大学 2018
[10]基于STEM教学理念的机器人课程教学设计模式研究[D]. 伍碧瑶.湖南大学 2018
本文编号：3610448
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