基于Arduino平台的小学机器人教学设计与应用研究

发布时间：2020-11-01 00:02

　　 随着人工智能时代的全面来临,机器人以及机器人教育逐渐走进了大众的视野,机器人教育已经被列为信息技术课程中的教学内容,小学机器人教育得到了越来越多的关注,许多小学逐渐开始开展机器人教育。但是在实际推广的过程中却遇到诸多困难,例如:师资缺乏、教学课时少、教学成本高等。因此结合小学机器人教学的特点选择适合的教学平台并设计出高效的教学设计,成为推动机器人教育推广与普及的过程中重要的环节。本论文的主要工作如下:(1)分析了国内外机器人教育的发展现状,总结了当前在小学机器人教学中存在的问题,说明了将Arduino应用于机器人教学的优势,阐述了建构主义、STEAM教育、PEDT理论、教育合力等小学机器人教学设计所涉及的教育理论以及需遵循的设计原则。(2)结合相关教育理论和实际教学情况设计了基于开源平台Arduino的小学机器人教学设计模型,详细阐述了各个环节。为提高小学机器人教学的效率与质量,将教学过程中的教师讲解与学生自主探究进行顺序置换,并且设计了学习资料包帮助学生进行课前预习和协助家长进行课后辅导。(3)结合哈克尼斯圆桌(Harkness Table)和我国教育实际情况设计了机器人教学实验室并介绍了其主要功能,最后,依据教学设计模型设计了相应的机器人教学案例并进行教学实验,通过问卷调查法、访谈法、对比法、观察法等方法进行了对实验数据的收集。对教学实验的结果进行分析,得出本研究提出的基于Arduino平台的小学机器人的教学设计适用于小学机器人教学,在一定程度上可以提高教学效率,有利于小学机器人教育的推广与发展。
【学位单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：G434
【部分图文】：

图 1.1 有关开展机器人教育的必要性调查长以及学生进行了问卷调查，共对 123 名卷，对 120 份问卷进行了结果分析，调查机器人，39.17%的家长认为应该遵循孩子有意愿学习机器人同样做了调查，本研究四所小学抽取 1 到 6 年级的学生进行了有

愿望都非常强烈，但是在实际教学中存在许多困难，结合对师进行问卷调查的结果和实际的调查研究，机器人教学较难乏专业人才来越多的学校尤其是小学希望开展机器人教育，但机器人几年，各大高校在近一两年才开始设置机器人教育及相关专望开设机器人相关课程但是没有专业的教师来负责。如图 43 位老师只有一人研究生阶段研究方向为机器人教育，29 名相关专业（教育技术、计算机相关专业），剩余 13 名教师实际教学中大多数信息技术老师专业为计算机、教育技术等没有专门的信息技术老师，信息技术是由其他科目老师兼任育的学校中，一部分学校有专职的机器人竞赛教练，主要目人竞赛获得奖项，教学针对的仅是参加比赛的学生。

近机器人 北京教育委员会 机械臂、杠杆、滑轮高创意机器人教程 乐高集团 以搭建为主：跷跷板、飞机、风车等学机器人教程 电子工业出版社 缆车、爬虫、发电机等通过分析对比可以得出结论：学校用教材主要偏向简单的硬件搭建或者的编程如：Scratch 图形化编程，究其原因主要是因为经费限制，学校没有买上课所用的器材；而校外机器人培训机构恰恰相反，教材主要偏向硬件或将程序与硬件相结合，而缺少科学系统的理论学习。以重庆地区为例，教材使用情况如图 1.4 所示，重庆地区小学机器人教学教材主要是 2017 年 8 月重庆大学出版的小学信息技术，在这套教材中从三学期开始，在每本书的最后两章加入机器人部分主要学习内容是 Scratch 有一部分学校采取和企业合作的方式来进行机器人教学，教学器材和教材提供；培训机构主要是采用公司提供的教材或者只有简单的教学说明书而体系的教材。
【参考文献】

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本文编号：2864710