基于STEM的机器人教学模式设计与应用研究

发布时间：2020-06-03 20:40

【摘要】：随着基础教育新课程改革的深入实施,机器人教育逐步在中小学开展。机器人教学具有学科交叉性和实践操作性等特点,被认为可以培养学生综合能力的教育价值也得到了社会的认可。但是,我国机器人教育还处于发展的初级阶段,机器人教学活动大多以兴趣小组或者机器人竞赛开展,在机器人教育过程中只关注机器人学科本位知识和技能的传授,缺乏机器人知识与其他学科知识的融合,并且在机器人教学活动中没有过多的关注学生在创新思维和动手实践能力方面的培养锻炼。在国外,为了更好地培养学生的创造能力来适应科技的进步,已经有学者提出将机器人教育与STEM教育相融合的思路,STEM教育的理念是将科学、技术、工程和数学进行学科融合,在培养学生创新创造和动手实践等综合能力方面具有独特的优势。将STEM教育理念融入机器人教育,本研究试图以此作为切入点,进行机器人教学模式的探究,以期为机器人教育的发展提供新的思路。本论文的主要工作如下:(1)梳理了国内外机器人教育现状以及教育机器人的应用现状,并调查分析了当前中小学机器人教学的课程、教学目标以及教学环境等情况。阐述了STEM教育的内涵、特点以及STEM素养,对STEM教育与机器人教育的紧密联系进行了阐释。(2)结合STEM教育的思想和机器人教学现状,确立了教学模式的构成要素。对STEM教育中典型的教学模式(整合性科学探究5E教学模式和基于工程设计的教学模式)进行了分析,在此基础上,构建了基于STEM的机器人教学模式,其中教学过程的三个核心环节为:科学探究、工程实践、分享交流。(3)依据设计的机器人教学模式,在“能力风暴”教育机器人平台上,开发《手摇发电机》和《声控小车》两个教学案例,并实施了教学活动,积极探索教学模式的应用效果,通过试卷测试、评价量表、访谈交流等多元评价方式搜集反馈信息,从而对教学模式的有效性进行客观的评价。实验数据表明基于STEM的机器人教学模式在促进学生对机器人知识掌握的同时,加深了学生对学科知识的理解和应用,而且对于培养学生的创新思维和创造能力也具有一定的帮助。
【图文】：

士学位论文 2 相关概念及理论基础平台，可以用来完成开放性的作品，比如它有大量的物量的硬件可以用来搭建作品的模型，控制器使用 Ccon1制灯光、马达等装置来反馈实验信息，而程序开发环境官网免费下载或者购买设备的套件包中直接下载，编程准的 C 语言，学生容易上手，，也有很大的拓展空间。教学平台进行介绍。件介绍介示，Ccon102 控制器两侧为 I/O 口，顶端侧面为电机口口和蜂鸣器，正面是液晶显示屏和四个按键，底部是电 10 个 5mm 边长的扩展槽，方便扩展。

重庆师范大学硕士学位论文 2 相关概念及理论基础2.5.2机器人软件介绍—编程平台本小节主要针对编程环境及编程语言进行介绍，“能力风暴”教育机器人的编程环境采用的是 VJC4.1，VJC 的全称是图形化交互式 C 语言，可以支持标准流程图式图形化模块编程和文本式 C 语言编程，本研究主要以前者为主。①程序编辑界面介绍如下图 2.3 所示，界面显示从上往下依次为标题栏、菜单栏、工具栏，左侧为模块库，中间是程序编辑窗口，右侧为 JC 代码栏（可以控制是否显示），该栏显示内容为流程图程序自动生成，能方便地学习 C 语言结构和读取各模块参数。
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：G633.98;G434

【参考文献】

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本文编号：2695370