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教育部创新人才培养机制结题报告 来源:  作者:  点击率:8595次 时间:2014-08-22  

教育部、科技部项目

中小学科学探究学习与创新人才培养机制实验研究


基于智能机器人的STEM课程开发和实践研究

(结题报告)

 

上海市行知中学

2012-4-26

  

本课题在智能机器人STEM内涵研究的基础上,结合国内外对智能机器人STEM研究现状对我校的校本课程—基于智能机器人的STEM课程进行开发和实践,开发了基础课程、拓展课程和研究型课程三类课程,并通过实践研究评价课程其目的是探索高中科学探究学习和创新人才的培养机制。

首先,对STEM课程的开发和实践的基础和机制进行了研究,并根据校本课程开发的一般途径通过情境分析、学生状况和需求的调查、设置了智能机器人STEM课程的教学目标和教学内容的选择。在课程设计中,将上海市课程要求的计算机课程(2课时)、劳技课程(1课时)与智能机器人整合成新的以培养创新人才为目标的课程(3课时)。课程内容分为三个层次,即基础课程、拓展课程和研究型课程。课程如下(1)基础篇(搭建篇)6-8课时,(2)引入篇——引发兴趣3-4课时,(3)导学篇——唤醒求知欲,探究方法(寻找生活、工作中的机器人)4-5课时,(4)创新篇——激发创新热情6-10课时。

其次,对智能机器人校本课程的评价体系进行了实践研究,通过设计学生评价、教师评价、学业作品评价量表完成对校本课程的实践评价。

    最后,在课程设计基础上,将课程进行教学实践,并以对照班和实验班进行实验研究,完成了后测,结果发现智能机器人STEM课程的开发和实践不仅可以促进学生计算机学业水平考试成绩的提高,而且对学生创新素养的培养也有非常的积极作用,与对照班级相比有极显著差异。并且在机器人竞赛中,实验班的学生有绝对的优势,获得全国一等奖,并代表中国参加世界级的机器人竞赛。

     对于“基于智能机器人的STEM课程的开发与实践”项目的研究还需要更进一步的实践,希望经过教学实践不断地完善,在课程设计实施的基础上寻找课程实施的策略,完善评价体系,希望为国家创新人才的培养做出应有的贡献。

关键词 智能机器人  STEM课程 校本课程 创新能力

 目   录

第一章 绪论………………………………………………………………………(4

第一节 研究的背景及意义…………………………………………………(4

第二节 研究的内容及目标…………………………………………………(6

第二章 智能机器人STEM课程概述………………………………………………(8

第一节 智能机器人STEM内涵………………………………………………(8

第二节 国内外研究现状综述………………………………………………(8

    第三节 课程开发的理论基础………………………………………………(15

第三章 智能机器人STEM课程开发过程………………………………………(19

第一节 学校课程开发和实践的基础及机制保障…………………………(19

第二节 智能机器人STEM课程的开发……………………………………(21

一、情境分析与学生现状分析………………………………………(21

    二、课程定位及目标拟定……………………………………………(26

    三、课程内容的选择与教材开发……………………………………(28

第三节 智能机器人STEM课程评价体系的设计…………………………(31

第四章 智能机器人STEM课程实践研究………………………………………(38

第一节 智能机器人STEM课程的实施……………………………………(38

        一、课程的申报与审核………………………………………………(38

        二、课程的实施………………………………………………………(38

    第二节 智能机器人STEM课程的评价……………………………………(38

        一、学生的学业成绩评价………………………………………………(48

   二、创新素养的评价…………………………………………………(49

   三、智能机器人创新竞赛的评价………………………………………(49

第五章  结论与思考……………………………………………………………(50

附录………………………………………………………………………………(51

参考文献…………………………………………………………………………(57



第一章 绪 论

“基于智能机器人的STEM课程开发和实践研究”是教育部、科技部项目“中小学科学探究学习与创新人才培养机制实验研究”中的子课题。我校智能机器人实验室建立于2006年,在这六年内,学校积极探索基于智能机器人的教学实验研究,取得了优秀的成果:我校的“智能机器人实验室”被评为上海市首批25个创新实验室之一;构建了智能机器人实践与创新综合环境;开发了三个层次共57个智能机器人教育实践和自主探究课程;学生完成了自主创新项目及相关论文,在智能机器人实践与创新综合环境中,学生通过自主实践与探究,用团队的智慧完成了多个项目的创新活动;在国内外各类机器人比赛中取得了优异的成绩,累计获国家级和市级奖项77人次,一等奖32人次。

    基于此,我校将“中小学科学探究学习与创新人才培养机制实验研究”项目的试点研究学科选择的智能机器人学科,智能机器人学科集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能等众多领域的科学与技术知识,无疑机器人教学是全面提升学生的创新素养的利器。如何应用好这一平台,为学生创建一个更有利于培养学生创新精神和创新能力的综合环境是我们所要探究的问题。因此,我校以智能机器人为基础,设计和研发培养学生创新人才的课程与培育策略,希望通过此项目的研究,发掘中学探究学习和创新人才的培养的方法和机制,为国家培养创新人才打下坚定的基础。

第一节 研究的背景及意义

一、国家对创新人才的需要

创新人才是提高竞争力的战略性资源。在世界各国的创新计划中,创新人才的培养无一例外是重中之重。我国创新人才奇缺。世纪将是科学技术和生产力高速发展的世纪,同时也将是充满竞争和挑战的世纪。一个国家的国际地位既取决于一个国家的经济实力,又取决于高科技创新的实力和创新人才的总量。我国与其他发达国家相比,创新人才严重不足,据统计,我国科学家和工程师数量占总人口0.4%,只有美国和日本的十分之一,自1980年以来,发达国家知识对经济的贡献率在50%以上,目前,我国国民生产总值新增部分只有20%左右是由科技进步带来的,由于缺乏创新人才,新技术转化率低,企业对新技术的消化、吸收和应用创新的能力缺乏。创新人才的培养仅仅靠教师在课堂上的讲授,靠学习记诵课本的内容和做大量的练习题,按现行的“以教师为中心、以教材为中心和以课堂为中心”的教学模式进行教学是培养不出来的;需要在自主学习、探索、创新活动中培养。我们只有从教育教学观念、管理评价体制、教学设备和手段的创新,从教学的目标、过程到具体的内容、方法和教学模式的创新,才可能培养出一批批创新人才。

二、“国家中长期教育改革和发展规划纲要”对高中阶段教育的要求

国家中长期教育改革和发展规划纲要20102020年)第十二条提出:全面提高普通高中学生综合素质。深入推进课程改革,全面落实课程方案,创造条件开设丰富多彩的选修课,提高课程的选择性,促进学生全面而有个性的发展。积极开展研究性学习、社区服务和社会实践。第十三条提出:推动普通高中多样化发展。促进办学体制多样化,扩大优质资源。推进培养模式多样化,满足不同潜质学生的发展需要。探索发现和培养创新人才的途径,鼓励普通高中办出特色。从中可以看出,国家中长期教育改革和发展规划纲要20102020年)强调探索发现和培养创新人才的途径,并鼓励开设丰富多彩的选修课

三、实现我校教育改革和发展的目标

我校是上海市首批实验性、示范性高中,是伟大的教育家陶行知先生创办的学校,学校传承了陶行知先生的教育思想,提出了“崇真尚陶,卓越发展”的育人价值,所谓“卓越发展”就是在学生全面发展的基础上,培育学生的创新素养,也是学校未来发展的主要方向和目标。学校以多元化、多功能的课程体系为依托,以现代教育技术为手段,以教育科研为杠杆,以陶行知先生的“带着一颗心来,不带半根草去”的敬业精神为保障,不仅教育教学质量稳居宝山区首位,而且对学生创新能力的培养也有一定的成绩,连续三年获得“上海市明日科技之星”贡献奖。特此,学校借此课题的研究,旨在立足本校实际,借鉴国内外课程改革的经验,以智能机器人STEM课程为突破口,大力推进学校的创新人才培养计划,为培养适应时代发展和社会进步的创新人才做出应有的贡献。

四、我校学生缺乏创新素养的现状调查

学校在每年举办一次校园科技节,在科技节系列活动中的“青少年科技创新方案的评比”中,每年收到的创新课题方案非常少,每个年级也只有3-4份,创新成果数量则更少,全校也只有2-4份。针对这一现象,我们对学生创新素养培育的现状进行了问卷调查,调查内容有参与课题研究情况、思维能力、处理问题能力、资料检索能力等36个指标,调查结果表明学生缺乏创新素养的原因有:①创新素养培育的机会很少,没有“机会”去创新,由于学科压力,没有“时间”去创新,导致对创新逐渐失去了“兴趣”;②现有的课堂教学多以知识的传授为主,即使在课堂教学中进行探究式学习,但是因为要完成教学任务,学生的思维大多被固定,按照教师的引导,很少有一些创新性的思维训练;③当前的课程设置已经关注到了学生创新素养的培育,但是涉及的内容不多,远远达不到国家中长期教育规划的要求。④学校的校本课程(选修课)目前有52个,但大多是对课堂知识的延续或者是课外知识的补充,很少着眼于学生创新素养的培育。因此“基于智能机器人的STEM课程开发和实践研究”为学校的课程改革和创新人才的培养意义重大。


五、促进教师的专业化发展

以培养创新人才为核心的基于智能机器人的STEM课程在关注学生创新素质培养的同时,也在关注如何有效地帮助教师规划其专业成长活功.并激发教师主动、热情地实施新课程,挖掘他们在实施新课程中的积极性和创造力。

培育创新素养的STEM课程的研发和实施使教师不仅是课程的实施者,而且成为课程的设计者、课程标准的制定者、教材的编制者,这些都要求教师不断努力学习课程、探索课程。研究学生, 要有扎实的基本功,专业的学科知识,精湛的教学艺术,还要有融会贯通的综合能力,STEM课程的开发权给予了教师提供了无限的表现与创造的舞台,令人欣慰的同时也感到机遇与挑战是并有的。正如教师所想的那样:这是在“创业”,有压力、有挑战、有责任、有渴望、也有成功。

综上所述,针对国家对创新人才的需要和国家中长期教育改革和发展规划纲要对高中阶段注重探索发现和培养创新人才的途径的要求,结合我校具体的发展目标和学生存在的缺乏创新素养培育的现状,我们尝试通过设计和开发基于智能机器人的STEM课程,并进行教学实践,希望为学校创新人才的培养提供一个突破口,也希望为国家的创新人才的培养贡献一份力量,也能促进学校向更高的层次发展,为类似学校的创新素养培养提供一些参考。

第二节 研究的内容及目标

一、研究的目标

根据学校的发展定位和对学生的培养目标,根据校本课程开发的指导思想和需要评估,拟定我校基于智能机器人的STEM课程课题研究的总体目标是:设计培育学生创新素养的智能机器人STEM课程,探索培育学生创新素养的策略,切实做到培养学生的创新素养,实现我校“崇真尚陶,卓越发展”的育人价值。

具体目标主要表现在以下三个:

(一)学生发展的目标

为学生提供智能机器人STEM课程,在课程的实施过程中培育学生的创新素养,提高学生的创新能力。在智能机器人STEM课程实践教学中,通过自主探究、自主发现、自主创新的亲身实践体验,激发学生创新的兴趣,培养其创新意识、创新能力和创新人格,培养和提高创新思维能力和创新实践能力。

(二)教师的发展目标

调动教师的积极性和创造性,促进教师更新教育观念,增强教师课程意识,提高课程开发能力,发挥个性特长,培养一批具有鲜明风格的学者型教师。

(三)学校发展的目标

在充分调研的基础上开发出能够培养学生创新素养的具有我校特色的智能机器人STEM课程,总结提炼出校本教材开发和校本课程开发的开发机制、实施机制、评价机制和改进机制,从而促进我校教育更大的进步,形成学校办学特色。

二、研究的内容

(一)调查学校内部和外部变量,设定学校基于智能机器人的STEM课程的教育目的、目标的过程。

通过问卷调查我校目前存在的培养学生创新素养的智能机器人STEM课程现状,并发现和挖掘教师身上业已形成的原始教学经验,参考国内外对培养学生创新素养课程研究的现状,设定学校智能机器人STEM课程设计的目标及具体的范畴和框架。

(二)能更有效地实现目的、目标的最优化的课程设计的过程。

针对学校智能机器人课程现状、存在的问题以及教师本身存在的教学经验,对智能机器人课程进行设计,将机器人课程、劳技课程、计算机课程整合成培养创新人才的智能机器人STEM课程,课程分为基础型课程、拓展型课程和研究型课程。

(三)设计的课程付诸实施的过程,利用实验班级和对照班级进行效果评估。

1、利用部分班级对所设计的智能机器人STEM课程进行实践教学,并以教师、学生、专家视角对实践过程进行评价,反思实践中所存在的问题,并及时地对课程进行修订。

2、将修订的智能机器人STEM课程再进行一轮实践教学,并以对照班和实验班进行实验评价,检测智能机器人STEM课程的教学效果及对学生创新能力培养的效果,在此基础上进一步修订。

(四)智能机器人STEM课程评价

    研究智能机器人STEM课程的评价系统,包括评价指标的建立,评价的方法和评价的综合等三个方面。








第二章 智能机器人STEM课程概述

本章介绍智能机器人STEM的概念,及国内外研究现状,包括校本课程开发相关的理论基础,为我校智能机器人STEM课程的设计和实验奠定基础。

第一节 智能机器人STEM内涵

     一、STEM课程

STEM即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)与数学(Mathematics),于20世纪初在美国提出,它的兴起缘于工业社会对有技能劳动力的巨大需求和二战后美国教育的新构想,它的发展响应了20世纪后期美国教育的改革,强化了美国科技创新人才培养战略。STEM在学校招生、课程设置、学生社团活动等方面具有突出的特点,对我国拔尖创新型人才的培养以及高中阶段教育多样化发展有一定的启示。

二、智能机器人的STEM课程

智能机器人的STEM课程是一项以智能机器人学科为平台,结合科学、技术、工程和数学(STEM)的新课程,旨在培育学生的创新素养,为创新人才的培养奠定基础。

    三、校本课程

    校本课程是在学校现场发生并展开的,以国家及地方制定的课程纲要的基本精神为指导,依据学校自身的性质、特点、条件以及可利用和开发的资源,由学校成员自愿、自主、独立或与校外团体或个人合作开展的,旨在满足本校所有学生学习需求的一切形式的课程开发活动,是一个持续和动态的课程改进的过程。

第二节 国内外研究现状综述

一、高中阶段创新人才的培养现状

随着社会的发展和科技的进步,创新人才的培养已经成为世人关注的焦点。人们把对未来的希望,把对新世纪的文明与财富都寄厚望于创新和创新人才的培养。创新无可置疑地成21世纪教育改革的主旋律。唯有创新才有人类的希望,唯有创新才有世界的未来已经成为人们的共识[1]

日本教育心理学家乾侑根据大脑生长发育的特点,提出儿童创造力的培养可以分为三个时期:①启蒙时期,一般是39岁,是培养创造力的基础阶段。②培养期,一般在912岁,为培养创造力的关键阶段。③丰收期,1228岁,为培养创造力的黄金季节。可见,中学阶段是培育学生创新素养的黄金季节。学生心理和生理发育趋于成熟,具有一定的独立思考能力与判断能力,思想活跃,接纳信息量大,求知欲强,可塑性较大,为培育学生创新素养提供了心理和生理基础。在这一阶段,中学生还未形成自己的思维方式和解决问题的模式,知识迁移能力形成速度快,阻滞因素少,是培育学生创新素养的最佳时机[2]。创新素养是主体在创新行为和创新实践活动中所表现出来的素养,是在环境和教育的双重影响下形成和发展起来的,只有通过主体在创新行为和创新实践活动中进行主动性学习和自我教育才能得以形成和提高,离开创新行为和创新实践活动,创新素养无法形成,也无法表现。创新素养的培育集中在创新意识、创新能力和创新人格三个大方面,创新意识具体包括好奇心、求知欲、兴趣和问题意识;创新能力包括洞察力、专注力、质疑精神、想象与直觉能力、批判精神、实践能力;创新人格包括自信心、冒险精神、抗逆力、独立精神、判断力、责任心和合作能力[3]。而当前我国中学生创新素养培育的现状不容乐观,创新首先需要具有问题意识,要求学生能够提出问题。而相当多的调查结果表明,从小学到高中,学生在课堂上提出问题的积极性越来越低,问题越来越少。如有的调查显示:在上课听讲时遇到问题能够当场提问的学生不多, 其中小学生占13.8%, 初中生占5.7%, 高中生占2.9%。创新能力的培养最重要的是培养学生的创新人格,而中小学生普遍不具有创新的人格特征。如2002年全国青少年创新能力培养的问卷调查中,以同时具有“自信心与合作性”、“兴趣与好奇心”、“怀疑精神”和“意志力和进取精神”为初步的创新人格特征。经过调查发现,只有7.3%的学生具有初步的创新人格特征,而在1998年和2000年的调查中,这一数字分别为4.7%11%。还有的研究者通过列举事例、对比分析进行研究并指出:中小学生普遍具有思维模式化的特点,而不具有质疑和批判性的思维,同时还严重缺乏实践能力、动手操作能力、人际沟通能力和独立解决问题的能力,等等[4]。沈之菲[5]也对上海市中小学创新素养培育进行了调查研究,结果是上海市一些学校创新素养的培育是以“创新实验班”的形式进行,“创新实验班”能够努力摆脱传统选拔学生方法,与高校合作培养,充分利用社会资源,增加学生选择课程、活动空间,突触学生探究体验。但同时也存在一些问题,如“创新实验班”目标定位不清楚,主要立足于 资优学生科学素养的培养,缺乏必要的高素质专职教师和高科技含量的实验室等。

     当前创新素养的培育大多集中在课堂教学的改革,在学科课堂教学中渗透创新素养的培育,主要利用的方法可以概括为:参与法、尝试法、讨论法、问题法、归纳法、发现法。(1)参与法有两层基本涵义:一是教师必须参与学生的创新活动,二是使每个学生都能主动参与创新活动;(2)尝试法就是教师在教育教学中必须为学生提供一个选择、探索的过程的方法。为此,一方面教师要引 导学生在陌生情境中进行主动探索,另一方面教师在教学中可以有意隐蔽某些情境因素,让学生自己去推测,去探索,从而培养学生的创新素质;(3)讨论法是在教育教学中采用集体成员讨论的方式集思广益,在相互激励中迸发出创造火花。讨论法的关键在于能各抒己见、集思广益、相互激励、相互启迪。(4)问题法是采用提出和解决问题的方法来培养学生创造力的方法。其核心是通过一个个、一系列的问题的提出和解决,提高学生的创新素质。我国教育尤其应多采用问题法。(5)归纳法是一个从具体到一般的教学方法,即从一个个的具体事例中概括出一般原理的方法。归纳法的优点在于概念、原理等结论要在探索的最后才能得到,因此它有利于学生探索精神、创新能力的培养。当然,我们更赞成将归纳法与演绎法结合起来使用。(6)发现法既是一种学生的学习方法,又是一种教学方法。发现法可以复演科学家的创造过程,因而它能较有效地培养学生创造能力[6]

    但是学科教学的渗透也有弊端:一是它的潜在性和隐蔽性,其中蕴涵的创新教育因素的开发主要依赖于教师的意识、自觉和能力,而这一点目前大部分教师很难做好。二是它的零散性和不系统性,各学科都是按照自身知识的逻辑体系编排的,在教学过程中教师必须按照学科逻辑体系的要求,遵循知识的发展顺序按层次教学, 因而,对学生创新素养的培养也只是零散的、随机的,难以全面、系统地去培养学生的创新素养。三是创新的理论、知识、创造技法、创新精神、创新品质等方面的系统性教育,超学科的一般性创造策略和综合的创造技能培养,单纯的学科教学是无法完成的。因此,为了弥补学科课程和环境课程渗透创新教育的不足,学校有必要开发一门全面地、系统地培育学生创新素养的独立课程,即培育学生创新素养的校本课程的开发[7]

    二、校本课程研究的研究现状

   (一)国外校本课程开发研究

校本课程最早萌发于19世纪德国的柏林大学,到了19世纪20年代校本课程的经验传入美国的大学,得到了较快的发展。到了19世纪末,校本课程制度由大学移植到中学,揭开了中等学校校本课程开设的序幕[8]20世纪60年代末期校本课程开发兴起,对校本课程运动有着显著影响的几个国家分别是加拿大,美国,英国,澳大利亚。

1970年代至1980年代,校本课程开发成为课程开发的一股强大思潮,达到发展的兴盛时期。这一时期,校本课程开发虽然在各个国家的具体情况存在很大差异,但是普遍受到各国政府大力支持和鼓励,得到基层学校纷纷响应。校本课程开发和相应的学校课程资源开发在美国、英国、加拿大和澳大利亚等西方国家,一直代表着课程研究和课程开发主流传统,体现着课程主流价值观。由于学校在校本课程开发上具有较大自主性,校本课程开发基本以学校为本位进行,比较关注校本课程(School-Based Curriculum)的研究和开发,比较重视学校和教师的参与,课程开发注重决策、方法、模型、模式、程序、评估等操作性知识[9]

1980年代末期以后,国家课程开发再次受到重视,国家对于课程开发的干预有加强的趋势,校本课程开发相对走向低谷,进入了一个发展的回落时期。校本课程开发热潮开始最早出现降温和回落迹象的恰恰是校本课程开发曾经最为风行的国家澳大利亚。到1980年代,各州政府对于学校课程的态度有了新的政策转向,校本课程开发的盛况有降温的趋势。

进入90年代后,由于社会变迁的脚步加快,公众对于学校课程的关注更加强烈,新兴的课程议题不断涌现,这一切都需要学校及时作出反应,所以校本课程开发又一次受到重视,并且成为许多国家教育改革的口号之一。

国外在这一领域的研究有如下特点:课程开发的过程、程序和环节得到重视,表明了课程开发的实践性特点;学校和教师在课程开发中发挥重要作用;任何一种课程开发都必须有明确的教育理念作为指导,注意课程设计的教育哲学;学生、学校、教师、社会等各种需求评价的研究是课程开发的依据;知识的特性,认知方式和学习模式的研究是课程开发的基础;注意不同学段课程开发的不同特点。

(二)国内校本课程开发研究[10]

近年来,我国基础教育的改革重点转向课程,并在政策层面上提出了实施“三级课程”的设想。19996月颁布的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》指出:试行国家课程、地方课程与学校课程。20016月教育部颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》提出的新课程的目标之一是“改变课程管理过于集中的状况,实行国家、地方、学校三级课程管理,增强课程对地方、学校、学生的适应性。”上海市实验学校,上海市大同中学,江苏省锡山高级中学,北京陈经纶中学等学校在校本课程开发方面做了不少尝试,取得了明显实效。

上海市实验学校——课程决策体制的转变造就了学校的成功20世纪80年代,上海市实验学校就在实验班教学中开始了校本课程的开发,当时的课程停留在为必修课、选修课、实践活动编写讲义、裁剪拓展的水平,1986年以后国家和上海市的课程改革政策,让实验学校课程开发跨上了“长期使用”、“系统开发”的台阶,到90年代进入成熟期,学校开始出版成熟的教材,这些教材受到学术界、教育界、新闻出版界的高度评价,被许多学校试用。实验学校的成功经验表明,校本课程以“多样性”来满足学生潜能发展、个性发展的功能具有难以替代的价值;校本课程开发不仅使教师有了发挥专业才干的场所,而且也是培养教师、促进教师终身专业发展的有效途径;学校是一个独特的社会组织,学校社会职能的实现需要满足来自两个方面的要求,而校本课程开发则能帮助学校全面实现课程社会职能。

    上海市大同中学——合作与探究的课程开发彰显了学校的特色[11]。上海市大同中学1990年酝酿与澳大利亚合作开发《知识论》课程,1995年秋季课程正式实施。该课程由多位教师联合开发和授课,课程范围包括语言领域、自然科学领域、人文科学领域、历史学领域等。课程开发实施不仅在学生批判性思维和能力方面取得成果,在教师成长、创建学校特色、加强国际合作方面也取得明显成绩。

江苏省锡山高级中学——从“选修课和活动课”走向“校本课程”[12]

从“选修课和活动课”走向“校本课程”实际上就是校本课程开发的过程。锡山高级中学以校本课程开发理论为指导,从选修课和活动课入手,进行了课程革新计划,建立了校本课程开发的模式。

   江苏省武进高级中学——依托地方和学校资源开发校本课程[13]

武进高级中学将校本课程开发扎根于地方资源的沃土,利用常州经济发达,吴文化底蕴深厚,高科技集团,绿色农业示范区,中华恐龙园以及校内的资源,以“整合”为开发方式,以“尊重”为开发原则,以“发展”为开发目标,逐步形成了“生存方式与未来发展”、“异域文化与本土知识”、“科技进步与生态环境”三大主题,重点探索校本课程教材建设的新途径,最终使“合格+特长”的办学思想成为现实。

北京陈经纶中学——新课程背景下校本课程开发的实践[14]

近三年来,陈经纶中学探索出了富有自己特色的校本课程。他们把原来的必修课、选修课和活动课整合为基础性课程和校本课程两类。在课程开发中,学校将开发自主权交给教师,要求教师围绕学生主体进行课程开发,学校将学生对课程需求的调查结果提供给教师参考。课程内容组织与选择围绕学生与自然的关系、与他人和社会的关系与文化的关系、与自我的关系四个方面展开,开发的校本课程分类如下:学科学习拓展性课程、学习生活技能类课程、艺术类课程、活动类课程等。校本课程的评价以发展性评价和表现性评价为主,实行学分制管理。

广东省华南师范大学附属中学——开发校本课程,办出学校特色[15]

华南师范大学附属中学根据学校特点,构建了具有自身办学特色的校本课程体系,形成了面向尖子生培养的提高性课程,有学科特色以扩大知识面为主要功能的拓展性课程,培养学生兴趣爱好的科技、艺术、体育类课程,注重实践锻炼、动手操作的综合实践性课程。校本课程开发使学生科学文化知识得到巩固和提高,个性特长得到发展,学习能力、活动能力在科学活动、社会活动、文体活动中得到高效发展,涌现了一大批特长学生。

    以上学校在校本课程开发方面作出了探索与实践,为我校培育学生创新素养的校本课程开发指明了方向。

(三)校本课程开发的程序


如图所示,校本课程的开发分为环境分析、课程目标设置、课程组织、课程实施和课程评价五个阶段。这五个阶段不是直线式的,而是一个周而复始、循环往复的过程,前一轮校本课程评价的结果可以作为后一轮校本课程的依据。在必要的时候,校本课程的开发可以从任何一个阶段开始。例如,在课程组织阶段或课程实施阶段,也可以进行环境分析或对课程目标进行修改。另外,在校本课程的开发过程中,学校教师必须充分把握知识、学生、社会与课程的关系,充分了解外部因素对整个开发过程的影响。

①环境分析。校本课程是针对本校、本年级或本班级特定的学生群体的。每所学校所处的环境是不同的,因此,在校本课程的开发过程中,开发者必须进行学校外部环境分析和学校内部环境分析。校本课程的环境分析又分为一般环境分析和特殊环境分析。通常,学校外部环境分析与学校内部环境分析安排在校本课程开发的起始阶段进行。尽管如此,校本课程开发者也应该时时具有“环境”意识,把学校环境分析的工作贯穿校本课程的各个阶段。

②课程目标决定课程的性质。课程目标一旦确定,课程组织、课程实施和课程评价就有了依据。在确定课程目标时,校本课程开发者必须认真、全面地考虑特定的学生群体在未来社会中的社会角色和发展方向,并明确回答下列问题:这一特定的学生群体究竟需要哪种课程?只有对这个问题作出圆满回答后,才能开始确定课程目标。目标是有层次的,通常依次分解为教育目的、教育目标、课程目标和教学目标。教育目的、教育目标和课程目标是比较笼统的、宽泛的目标,教学目标是具体的、细化的目标。它们还可以继续分解成若干层次,如单元目标和课文目标。一般而言,校本课程开发者对有关社会、学生和知识的信息掌握得越全面,教学目标就越全面、越恰当、越细化。

③课程组织.课程组织就是选择和确定校本课程的构成要素、课程内容及其呈现方式。分析学校环境和确定课程目标是课程组织的基础。在校本课程的开发过程中,课程组织是最富有创造性的工作。课程组织必须具有针对性。要针对特殊的学生群体、特殊的教学目标和特殊的教育场所,避免不加选择地采用外来的课程组织方案。课程组织还必须具有灵活性,充分考虑学生的个别差异。课程组织的成果通常包括教学大纲、教科书、教师用书、练习册、辅助材料等。

④课程实施。课程实施包括校本课程的原型评价、课程试验、传播、采纳和推广的过程以及教与学的过程。

⑤课程评价。课程评价包括两方面的评价,一是学生学业的评价,二是课程本身的评价。课程评价包括形成性评价和终结性评价。形成性评价是校本课程开发过程中实施的评价,终结性评价是校本课程开发过程后实施的评价。课程评价所获得的信息可以成为下一轮校本课程开发的决策基础。

三、培育学生创新素养的校本课程研究现状

培育学生创新素养的校本课程在上海市部分高中已经有所研究,给予我校培育学生创新素养的校本课程有很大的启示,先综述如下。

(一)上海交通大学附属中学[16]

上海交通大学附属中学通过三大教育模块来建设校本创新人才早期培育课程。学校校本课程建设的具体思路是:依托上海交通大学资源, 提高学生的科学素养,加强探究性学习, 重视学生研究能力的提升,强调教学的个性化,培育学生的专业兴趣,注重信息技术的运用,体会学科之间的融合,夯实动手实践训练,引导学生规划人生职业。将课程分为创新人才早期培育的基础性课程、创新人才早期培育的个性化课程和创新人才早期培育的可持续发展课程。并与上海交大共建共享,丰富课程形式和内容。校本创新人才早期培育课程包括:人文知识拓展类、创新实验类、学科竞赛类、通能实践类、研究探索类、生涯规划类等多种类型,并引入上海交大PRP(本科生研究计划课程)。其设置的校本课程分为工程科学(机器人、航模和汽车)、生命科学(生物化学、环境保护和基因工程)和信息科学(信息安全、软件设计和嵌入式系统)三个部分。

    (二)上海中学[17]

    上海中学开发创新人才早期培育的学校课程首先是课程观与教学观的更新, 以办学思想定位课程建设。其次是内容观更新, 让现代科技的发展在课程内容中加以体现。构建的学校课程图谱含基础型与发展型两大部分。在发展型内容上,学校自主开发的发展型科目与模块有877个,每一个科目与模块的实施,明确八个要点: 课程科目及模块的名称与性质描述、使用教材、教学对象、教学目标、学时安排、具体内容、评价方式、参考资料。在基础型内容上,以国家课程为主,同时学校根据学生可持续发展的需求补充了大量的校本内容,但并未作为独立的科目与模块统计在内。自编与选定的与课程图谱匹配的实验教材802本,其中学校自编实验教材381本,如与学习领域课程图谱匹配的校本实验教材《水环境质量检测》,公开出版41本,如与德育课程图谱匹配的出版教材《领导与组织( LO) 课程》成为同类学校参照使用的范本。学校还充分考虑到学生的可接受水平组织课程实施。100%的学生参与基于学校课程图谱的选择学习,近三年图谱中的课程科目、模块已开设了70%以上, 每学期按照图谱开设的选修课在150门左右。

第三节 课程开发的理论基础

基于智能机器人的STEM课程的开发和实践研究依据陶行知教学做合一理论、发现学习理论和建构主义学习理论。

一、陶行知“教学做合一”理论

老校长陶行知先生是我国现代教育史上一位以实践见长的进步教育家和教育思想家,是我国现代化教育的开拓者和奠基人之一。他的教育思想本质上是一种实践的教育学说,也是一种社会改革学,他创立的“社会即教育”、“生活即教育”、“教学做合一”等内容组合的生活教育理论体系,是他整个教育思想的精华。其所倡导的“教学做合一”的教育理念与马克思主义的辩证唯物主义实践观相契合,是辩证唯物主义在教育领域的运用,对于当今深化教育教学改革,具有现实指导意义。

矢志于改造中国传统教育的诸多弊端,克服了现实教育中的种种困难,经过多年的教学实践和办学实践的探索,陶行知先生最终提出“教学做合一”的教育思想,并在不同的场合加以阐释。1919224日陶先生在《时报·教育周刊·世界教育新思潮》上发表著名的《教学合一》一文,精辟地论述了“教学合一”的思想。他说:“因为重教太过,所以不知不觉的就将教和学分离了。依我看来,教学要合一,有三个理由:第一,先生的责任不在教,而在教学,而在教学生学。第二,教的法子必须根于学的法子。第三,做先生的,应该一面教一面学,并不是贩买些知识来,就可以终生卖不尽的。”随着教育探索的进一步深入,陶先生感到“教学合一”尚未触及传统教育的另一个更为严重的弊端,即“学校专重书本,讲书便成为教,读书便成为学”,教学与实际生活脱节。故而在生活教育的实践中又把“做”引入到教和学当中来。于192612月,陶先生进一步论述“:教的法子根据学的法子,学的法子根据做的法子;事怎样做就怎样学,怎样学就怎样教。比如种田这件事要在田里做,就要在田里学,也就要在田里教。教学做有一个共同的中心,这个中心就是‘事’,就是实际生活,教学做都要在‘必有事焉’上用功。”时隔一年,即1927l1月2先生对“教学做合一”阐释得更加深入:“教学做是一件事不是三件事。我们要在做上教,在做上学。在做上教的是先生,在做上学的是学生。先生对学生的关系说,做便是教;从学生对先生的关系说,做便是学。先生拿做来教,乃是真教;学生拿做来学,方是实学。”至此,“教学做合一”的思想臻于完善。“教学做”是教育教学活动的三个方面,“教”与“学”侧重理论,即理论教学和理论学习;“做”侧重实践,即理论知识的实际运用。“教学做合一”以“做”为中心,“做”既是教育教学的出发点,又是其归宿,强调要理论与实践相结合,突出对知识的应用。读到这里,思维敏捷的读者会问:“‘教学做’不都是实践活动吗?哪是认识或理论呢!”为不使读者疑惑,作者有义务先就此问题作解释。马克思主义认为,“社会生活本质上是实践的”。作为社会生活本质的实践,指人类所特有的改造世界的客观物质活动或感性活动。它包括两层含义,第一层含义指实践是人类所特有的存在和生活方式,包括人类所特有的各种特征,如有意识有目的有计划的自主性、能动的创造性、与人的社会关系相联系的社会历史性等,与动物自然的、本能的对象性活动相区别。第二层含义指实践活动的物质的、客观的、感性的性质和形式,即把实践作为人以物质的力量或感性的方式把握客体的活动,用以区别人以精神的、观念的方式把握客体的活动,如认识、理论活动等。在第二层含义里,实践与非实践具有相对性。教学中的“教”与“学”,如果从“教师如何教,学生如何学”的角度看,“教”与“学”都属于教育理论研究的对象,属于教学理论的实践;如果从“教师教什么,学生学什么”的角度看,则属于知识领域(理论),亦即教师和学生通过概念、范畴、逻辑、推理等精神活动去体会、把握已有的认识或理论。

二、奥苏泊尔的“发现学习”理论

美国教育心理学家奥苏伯尔的教育理论在中国教育界颇有影响。奥苏伯尔是当代美国著名的教育心理学家,他在语言学习研究方面做出了巨大贡献。奥苏伯尔把学习分为机械学习和有意义学习,其中有意义学习需具备的条件是:学习材料对学生而言有潜在意义;学生头脑中有同化新学习材料的知识;学生具有有意义学习的意向。奥苏伯尔主张接受学习,他认为接受学习必须按有意义学习的标准和条件进行,接受学习的目的是建立起相应的认知结构。所谓“有意义学习”,他定义为“有意义学习过程的实质,就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系”。所谓非人为的和实质性的联系是指新的符号或符号代表的观念与学习者认知结构中已有的表象、已经有意义的符号和概念或命题的联系。

  所谓“发现学习”是指学生的学习方法而言的。对教师的教学方法来说,那就是“发现教学”。布鲁纳强调说:“‘发现教学’所包含的,与其说是引导学生去发现‘那里发生’的事情的过程,不如说是他们发现他们自己头脑里的想法的过程。”当然,“发现学习”与“发现教学”两者是密切联系的,是教学过程中相辅相成的两个方面。按照奥苏伯尔的理解,“发现学习的基本特点,就是要学的主要内容不是授予的,而是在从意义上被纳入学生的认知结构以前,必须由学习者发现出来。”就命题学习而言,“接受学习和发现学习之间的主要差别在于所要学习的材料的主要内容是由学习者自己发现的还是提供给他的。在接受学习中,这种内容是以实质性的命题或非问题情境的命题的形式提供的,而学习者只是需要理解和记忆这种命题就够了。另一方面,在发现学习中,学习者必须通过设想出一些表征问题答案或表征一系列解题步骤的命题来先行发现这种学习内容。”而在我们看来,发现学习与接受学习的根本区别并不在于“所要学习的材料是否由学习者自己发现的还是提供给他的”,因为在发现教学中,所要学习的材料仍然可以是由教师提供的,由教师设置问题情境。发现学习的基本精神在于学生主动地在“问题解决”的进程中获得知识,参与知识的构建。由于知识并非总是确定性知识,问题解决的方案也并非总有某种标准答案,学生在问题解决的过程中就可能提出大量的 “不同意见”,而这些 “不同意见”也就是学生创造性思维的显露。他认为,“接受学习和发现学习各自在智力发展和功能上所起的主要作用也是有差别的,大量的教材知识多半是通过接受学习而获得的,反之,日常的生活问题则是通过发现学习来解决的。”也就是说,在概念、分类和命题学习中,奥苏伯尔认为只能以接受学习的方式进行,而发现教学法几乎不能成为一个高效率的传授学科知识的基本方法。

当然,强调 “发现学习”并非完全丢弃 “讲授式教学”,如果教师的讲授是 “有意义的”,如果教师的讲授可以激励学生的智慧,挑起学生的创造冲动,那么,讲授仍然是一种适当的教学方式。所以,某一位教师在某一天的课堂教学上“一讲到底”并不一定就是“满堂灌”,而只能说,如果这位教师长期地 “一讲到底”,就很可能限制了学生的创造性思维的生长,因为这样的教学剥夺了学生自己探索、发现并提出不同意见的机会

三、建构主义学习理论基础

     建构主义认为,知识并不是对现实的准确表征,它只是一种解释、一种假设,它并不是问题的最终答案。相反,它会随着人类的进步而不断地被“革命”掉,并随之出现新的假设;而且,知识并不能精确地概括世界的法则,在具体问题中,我们并不是拿来便用,一用就灵,而是需要针对具体情境进行再创造。另外,建构主义者认为,知识不能以实体的形式存在于具体个体之外,尽管我们通过语言符号赋予了知识一定的外在形式,但这并不意味着

学习者会对这些命题有同样的理解,因为这些理解只能由个体学习者基于自己的经验背景而建构起来,这取决于特定情境下的学习历程。建构主义的这种知识观尽管不免过于激进,但它向传统的教学和课程理论提出了巨大挑战,值得我们深思。按照这种观点,课本知识只是一种关于各种现象的较为可靠的假设,而不是解释现实的“模板”。科学知识包含真理性,但不是绝对正确的最终答案,它只是对现实的一种更可能正确的解释。而且,更重要的是,这些知识在被个体接受之前,它对个体来说是毫无权威可言的,不能把知识作为预先决定了的东西教给学生,不能用科学家、教师、课本的权威来压服学生,学生对知识的“接受“只能依靠他自己的建构来完成。学生的学习不仅是对新知识的理解,而且是对新知识的分析、检验和批判。在理解、分析、检验、批判中提出问题、解决问题。

建构主义认为,学习不是知识由教师向学生的传递,而是学生建构自己的知识的过程,学习者不是被动的信息吸收者,相反,他要主动地建构信息的意义,这种建构不可由其他人代替。学习是个体建构自己的知识的过程,这意味着学习是主动的,学习者不是被动的刺激接受者,他要对外部信息做主动的选择和加工,因而不是行为主义所描述的S-R过程。而且,知识或意也不是简单由外部信息决定的,外部信息本身没有意义,意义是学习者在新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构的。其中,每个学习者都以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码,建构自己的理解,而且,原有知识又因为新经验的进入而发生调整和改变。所以学习并不是简单的信息的积累,它同时包含由新、旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组;学习过程并不是简单的信息输入、存储和提取,而是新旧经验之间双向的相互作用过程。体现在提问上是教学过程不仅有老师的提问,更应有学生的提问。

建构主义强调,学习者(学生)并不是空着脑袋走进教室的,在日常生活中,在以往的学习中,他们已经形成了丰富的经验,小到身边的衣食住行,大到宇宙、星体的运行,从自然现象到社会生活,他们几乎都有一些自己的看法。而且,有些问题即使他们还没有接触过,没有现成的经验,但当问题一旦呈现在面前时,他们往往也可以基于相关的经验,依靠他们的知识能力,形成对问题的某种解释,这并不是胡乱猜测,而是从他们的经验背景出发而

推出的合乎逻辑的假设。所以,教学不能无视学生的这些经验,另起炉灶,从外部装进新知识。而是要把学生现有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。教学不是知识的传递,而是知识的处理和转换。教师不是简单的知识的呈现者,他应该重视学生自己对各种现象的理解,倾听他们现在的看法,洞察他们这些想法的由来,以此为根据,引导学生丰富或调整自己的理解。这不是简单的“告诉”就能奏效的,而是需要与学生共同针对某些问题进行探索,并在此过程中相互交流和质疑,了解彼此的想法,彼此做出某些调整。


第三章 智能机器人STEM课程开发过程

    本章介绍智能机器人STEM课程的开发和实践的机制保障,STEM课程的开发过程以及智能机器人评价体系的设计。

第一节 学校课程开发和实践的基础及机制保障

一、领导重视,管理网络健全,保障有力

学校对推广科学探究学习和创造人才培养非常重视,并将其纳入到学校发展五年规划中同意整体推进,经过多年的努力,学校已经形成了健全的推广和培养的管理网络,张步华校长任组长、陆建国副校长、唐红珍主任为副组长,成立科学探究学习和创新人才培养研究课题组,并把教师参与科学探究学习和创新人才培养课题的实绩作为业务考核、职称评聘的依据之一,并有明确的奖励条例和措施,定期表彰奖励优秀教师,健全的管理网络和奖励措施保证了我校探究学习和创造人才培养的稳步发展,领导、教师、学生之间已经形成良好的运行机制。

二、重视课题组师资建设、培训,促进课题组教师专业化发展

学校非常重视探究学习和创造人才培养课题组教师队伍的建设,在教师队伍的组织过程中,学校充分利用本校教师的优势,选择教学能手和高学历的老师加入课题组教师队伍,教师队伍年轻,高学历、研究经验丰富,如机器人杨荣老师(经验丰富,屡获国家大奖)、创造发明傅炜旸老师(经验丰富,屡获国家大奖)、数学学科高振严老师(浙江大学硕士)、生物学科闫白洋老师(华师大博士在读)、物理学科张明丽老师(中科院博士)等多名“985”大学的硕士博士,课题组教师队伍齐全并相互协作。为了促进课题组教师不断进步,学校定期会安排课题组教师参加上海市的探究项目培训活动,在课题组教师培训过程中,教师不仅可以对探究学习和创新人才培养的方式有更深刻的认识,而且可以把探究学习和创新人才培养过程中存在的问题拿出来和专家教师一起交流,对我校探究学习和创新人才培养有着不可替代的作用。学校还举行教授讲座,请华师大的教授、市级的专家给课题组教师做讲座,受益匪浅。做好以老带新工作,保持探究学习和创造人才培养特色项目有较长期的连续性。

学校每个月都会组织课题组教师开会,会议的形式各种各样,有时以研讨的形式针对探究学习和创新人才培养的某些问题进行讨论;有时也会以展示课的形式展示探究学习的开展情况,并进行评课和研讨,在学校和教师的不断努力下,我校探究学习和创新人才培养逐渐走向专业化。

三、学校硬件设施齐全,经费充足,加大智能机器人实验室的建设

我校智能机器人实验被评为上海市创新实验室,在学校的大力支持下,学校智能机器人STEM课程开发的硬件齐全,资金充足,今年学校又在智能机器人探究实验室投入资金50余万元,更新了增加了课程开发所必须的硬件设备,为智能机器人STEM课程的开发和实践奠定了基础。

 四、以机器人竞赛为载体,促进探究学习和创造人才的培养

学校机器人学科杨荣老师带教的智能机器人小组已成我校的特色科教社团,今年多次为学校在国家级、市级机器人比赛中获奖。

时间

比赛内容

级别

等第

2010.08

第十届全国中小学电脑制作大赛机器人篮球比赛

全国

一等奖亚军

2010.04

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人篮球比赛

上海

一等奖冠军

2010.04

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人足球比赛

上海

一等奖亚军

2010.04

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人篮球比赛

上海

优胜奖

2010.04

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人足球比赛

上海

优胜奖

2010.04

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人搜救比赛

上海

三等奖

2010.01

2009RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛搜救比赛

上海

二等奖

2010.01

2009RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛搜救比赛

上海

二等奖

2010.01

2009RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛足球比赛

上海

二等奖

2010.01

2009RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛足球比赛

上海

三等奖

2009.11

第十届全国智能机器人国际赛制机器人足球比赛

全国

一等奖亚军

2009.11

第十届全国智能机器人国际赛制机器人擂台比赛

全国

二等奖

2009.11

第十届全国智能机器人国际赛制机器人灭火比赛

全国

三等奖

2009.05

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人搜救比赛

上海

优胜奖

2009.05

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人足球比赛

上海

三等奖

2009.05

第十届全国中小学电脑制作大赛上海选拔赛机器人足球比赛

上海

三等奖

2009.04

2009RCJ机器人世界杯中国赛区选拔赛足球比赛

全国

一等奖亚军

2009.04

2009RCJ机器人世界杯中国赛区选拔赛足球比赛

全国

二等奖

2009.04

2009RCJ机器人世界杯中国赛区选拔赛舞蹈比赛

全国

二等奖

2009.01

上海未来工程师大赛“铁骑神枪”机器人项目

上海

二等奖

2009.01

2009RCJ机器人世界杯上海选拔赛足球比赛

上海

一等奖季军

2009.01

2009RCJ机器人世界杯上海选拔赛足球比赛

上海

一等奖殿军

2009.01

2009RCJ机器人世界杯上海选拔赛舞蹈比赛

上海

一等奖亚军

2009.01

2009RCJ机器人世界杯上海选拔赛舞蹈比赛

上海

创新奖

2009.01

2009RCJ机器人世界杯上海选拔赛搜救比赛

上海

三等奖

学校领导的重视、师资队伍的建设和培训、科研经费的投入、先进的硬件设施和已经具备的基础是进行智能机器人STEM课程开发与实践的基础,为课题研究的顺利进行奠定了基础。

第二节 智能机器人STEM课程的开发

    对于智能机器人STEM课程的开发过程基本按照校本课程开发的方法和过程来完成,基本过程如下图

所以本节按照校本课程的开发顺序完成对智能机器人STEM课程的开发,具体步骤是情境分析和学生学情分析、课程定位及目标拟定、课程内容的选择与教材的开发、课程开展策略的设计和学生评价步骤进行。

一、情境分析和学生学情分析

   (一)校内外情境分析

运用SWOS分析方法对学校整体现状进行评估,S(Strengths)指长处,W(weaknesses)指弱点,O(opportunities)指机会,S(strategy)指行动策略。校本课程开发情境分析借助SWOS模式,可以系统认识学校课程开发的内外部条件,便于开发者把握机会,预测挑战,有助于“因地制宜”,发挥学校的优势,避免劣势。将行知中学学校内外情境分析的要素依照以上四项分析要点,列表分析,见表1




1 行知中学SWOS分析

 

S(优势)

W(劣势)

O(机会)

S(行动策略)

政策支持

·国家已出台三级课程管理模式;

·国家教育中长期发展规划对创新人才培养的重视

·地方的校本课程管理方案未出台

 

·学校着力将此课题研究纳入学校五年发展规划中

·借此“中小学科学探究学习和创新人才培养项目”为契机开发智能机器人STEM课程

校外机构

·以宝山区少科站和宝山区进修学院提供技术支持。

·华东师范大学教授提供专家咨询

·距离华东师范大学较远,不便高频率的咨询和学习

·学校与宝山区进修学院专家和华师大教授结对对此课题的指导。

·在课程开发和实践中积极向专家和大学教授进行咨询和学习。

学校规模

·具有70年的办学历史,是上海市首批实验性示范性高中

·目前全校学生1400人,共28个班级。

·班级人数较多,对课程的实施有一定的局限性

·学校逐渐进行小班化教学。

·学校增多机器人实验室的数目

·先以社团或者选修课的形式进行实验研究,再进行推广

软硬件

设备

·已具有完整的现代化智能机器人实验室,设备、器材较为先进

·实验设备器材数量不足,难以完成一个班级的整体教学

·学校拨款50万,对智能机器人实验室进行扩建

·在课程的开发和实施过程中要考虑全班学生的参与。

教师资源

·师资优良,特级教师3名,23个硕士博士研究生

·缺少对课程的理解,不熟悉课程开发的程序步骤

·学校重视课题的开展,教师的积极性较高。

·请专家对教师进行培训

·通过校本课程的培训,调动教师的积极性和热情,赋予教师一定的主动权,与高校密切联系

行政人员

·行政人员素质较高,业务水平能力强,认真负责,效率高,同时之间配合较好,敬业精神

·工作量大,压力较大

·对此课题的研究,一般领导参与,支持课程的开发和实践

·建立课程开发和实践的管理机制,建立最佳的互动模式,以便于课程的顺利开展

学生

·学生活泼好学,学习能力较强,动手能力较强,对智能机器人很感兴趣

·创新意识不够强,过分追求考试分数

·学生可塑性较高,学生活动能力强,参与意识强

·建立一定的评价体系,充分调动学生的积极性和主动性

家长

·家长素质较高,积极主动协助学校的发展

·对教育改革理念认识不够,对分数看的比较重

·肯定学校的努力,支持校本课程开发,注重学生创新能力培养

·建立家长委员会,充分发挥其效用,允许家长参与课程的开发和实践

   通过对内外环境的分析,我校正处于课程教学理念、学校管理体系的转型时候,积极响应国家三级课程体系的改革设想,提出基于智能机器人的STEM课程的开发和实践不仅响应了国家课程改革的政策,和国家教育中长期发展计划探索创新人才培养的途径,而且对于培养学生创新素养有着非常重要的作用。通过对学校的SWOS分析,在我校进行智能机器人的STEM课程的条件已经成熟。

    (二)学生学情分析

     通过制定调查问卷对学生学情进行分析,欲从“学生篇”中获得关于学生的“学习背景”、“创新意识”、“创新精神”、“创新能力”、“学习期望”等相关信息课程开发小组依据学生的需求及现状进行后续的课程开发,为学生参与课程开发提供了可行的途径。

    向开设课程的高一年级的113位学生发放调查问卷(见附录1),回收问卷108份,其中有效问卷108份。用EXCEL软件进行统计分析,结论如下:

    1、智能机器人的STEM课程受到广大学生喜爱

当问及是否喜欢智能机器人时,仅有2.7%的学生表示不喜欢智能机器人学科,有81.8%的学生表示非常喜欢智能机器人学科,当简单介绍智能机器人的STEM课程时,问及是否愿意参与,90.1%的同学表示愿意参与课程的学习。结果如图1、图2


   图1 学生对智能机器人喜好的调查结果     2 学生参与课程的欲望的调查结果

结果表明,智能机器人的STEM课程的开发和实践具有独特的魅力,深受学生喜爱。

     2、通过对问卷4-8题对学生创新意识的统计,给选项赋值,选A10分,选B7分,选C3分,选D1分,总分是50分,学生得分情况频次分布如图3


3 学生创新意识评价分值分布图

从图中结果可以知道,学生的创新意识有所欠缺,最低分8分,最高分47分,平均分24.6分,说明学生创新意识中等。大多学生集中在20分至30分之间,40分以上仅有4人,主要表现在自主学习程度和主动思考问题解决问题的意识一般,课堂上不敢对教师提出意见,不质疑老师。

   3、通过对问卷9-11题对学生创新精神的统计,给选项赋值,选A10分,选B7分,选C3分,选D1分,总分是30分,学生得分情况频次分布如图4


4 学生创新精神评价分值分布图

从图中结果可以知道,学生的创新精神调查得分,最低分7分,最高分30分,平均分22.3分,大多学生集中在10分至30分之间,表明学生面对挫折和困难时有勇气去解决,但是也有犹豫,自信心表现一般,忧患意识一般。

      4、通过对问卷12-27题对学生创新能力的调查统计,给选项赋值,选A10分,选B7分,选C3分,选D1分,总分是160分,学生得分情况频次分布如图5

5 学生创新能力评价分值分布图

从图中结果可以知道,学生的创新能力调查得分,最低分42分,最高分148分,平均分112.5分,大多学生集中在100分至120分之间,表明学生的创新能力处在中等水平,主要表现在学生发现问题的能力和信息检索能力较差,知识更新欲望一般,效果一般,不喜欢标新立异。






     5、通过对问卷28-30题对学生创新成果的调查统计,给选项赋值,选A10分,选B7分,选C3分,选D1分,总分是30分,学生得分情况频次分布如图5

5 学生创新能力评价分值分布图

从图中结果可以知道,学生的创新成果调查得分,最低分3分,最高分20分,平均分8.4分,大多学生集中在1分至10分之间,表明学生的创新成果属于偏下水平,主要表现在很少参加过创新能力培训,也很少参加过一些竞赛,很少获得一定的奖项。

    以上调查结果分析可以看出,学生整体的创新意识、创新思维和创新能力整体一般,创新成果偏低,但是学生参与课程的积极性很好,因此智能机器人的STEM课程的开发和实践非常有必要,也有很好的基础。

二、课程定位及目标拟定

   (一)智能机器人STEM课程的定位

    智能机器人目前在中学既不是一门学科也不是一门独立开设的课程。随着科学技术的发展和课程改革的深入,智能机器人的教学内容将渗透到越来越多的学科教学和课外科技活动中,成为这些课程或活动的重要组成部分。因此融合了科学、技术、工程和数学的智能机器人的STEM课程具备以下特点:

1、创新性。智能机器人的研发与应用,虽然已有一段较长的历史,但其快速发展与较大范围的普及则是近几年的事情,智能机器人作为教学内容进入中学,无论国内还是国外,目前都处于起步阶段,不能简单地把现有的工业机器人或玩具机器人引入中学,研发制作具有良好适用性的中学教学用机器人本身即具有创新性,中学智能机器人教学的主要目标之一是培养学生的创新精神,其教学设计、教学模式、教学方法和教学评价也必须具备创新性,开展各种展示和竞赛活动是普及智能机器人的重要途径之一,智能机器人竞赛项目的内容、规则以及评分办法等的创意设计都极富创造性和挑战性。

2、综合性。智能机器人集材料、机械制造、能源转换、生物仿真、信息技术之大成,是综合性很强的现代技术。以智能机器人为载体的教学,能够而且必须着眼于培养学生的综合能力。

3、开放性。教学用智能机器人应具备开放性。目前,有些试图进入中学的机器人,片面追求外型美观,壳体固定,学生不容易打开。厂家的意图是学生只要“使用”就可以了,不必深入了解机器人的构造与工作原理。这显然有悖于我们开设本课程的初衷。《技术课程标准》简易机器人制作单元要求学生自己制作简易机器人。一些厂家正在研发教学用机器人散件(套件),供学生自己动手组装机器人。成品教学用机器人一般也应该为学生拆卸、重组和改装提供方便。同时,中学智能机器人课程也应具备开放性。它应该突破传统课堂教学的封闭性,打破课内课外、校内校外的界限,要充分利用社会的多种教学资源,从而作到以较少的投入实现本课程的教学目标。

4、发展性。机器人技术发展迅猛,机器人的应用领域也在迅速扩大。同时,随着本课程中学智能机器人教育的校本课程建设研究教学实验和相关研讨的深入开展,智能机器人课程建设一定会有长足的进步。因此,必须对本课程的发展性有足够的认识。要处理好课程内容相对稳定与健康发展之间的关系,要注意避免因某种已经进入学校的机器人产品的固定功能而导致本课程僵化的现象出现。

5、实践性。智能机器人在中学属于技术类课程,实践性是其本质特征之一。本课程的教材编写、教学设计以及评价方法都应突出实践性,强调培养学生的动手能力。

6、探究性。智能机器人课程为实施探究性教学提供了载体和条件。

(二)智能机器人STEM课程的目标的拟定

1、了解智能机器人的发展、分类与应用,培养学习使用机器人的兴趣。增强学生的信息意识,了解信息技术的发展变化及其对工作和社会的影响。

2、学习智能机器人的基本工作原理,学习各种常见传感器和机械传动装置的基础知识和使用技能。学习简易机器人的组装与维修的知识与技能。

3、学习机器人高级编程语言,会编写较复杂程序指挥机器人做预定的动作。了解程序设计的基本思想,培养逻辑思维能力。

4、在学习和使用智能机器人时学会与他人合作,树立正确的科学态度遵守游戏规则。自觉地按照法律和道德行为使用信息技术

三、课程内容的选择与教材开发

第一层次:进入智能机器人世界

[课程目标]

    (1)使学生了解智能机器人这一学术前沿领域的发展和应用状况,了解其概念和工作方式,破除对智能机器人的神秘感,激发学生的兴趣,为进一步探究智能机器人的有关知识打下基础。

    (2)了解智能机器人各种传感器和驱动装置的作用,小组协作组装一台能完成一个简单任务的机器人,培养学生动手实践与团队协作的能力。

    (3)通过程序设计,调试、控制智能机器人完成一项简单任务,理解自动控制是智能机器人的灵魂。培养学生用科学的思维方式发现并解决问题的能力,体验综合运用科学知识、用科学的方法解决问题的过程,激发学生自主探究智能机器人奥秘的激情。

[课程内容]

(1)进入智能机器人世界

以大量的机器人图片、视频介绍机器人的发展和应用状况,展望机器人的发展与未来;介绍机器人“三原则”等概念以及当今机器人在教育中的应用与发展。

    (2)智能机器人硬件解剖

    介绍智能机器人集成了数学、物理、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、生物、人工智能、自动控制等众多领域的科学与技术,通过对智能机器人各种硬件部件的名称及功能的介绍,理解它是如何感知外界环境来完成各种任务的过程。

    (3)智能机器人软件基础

    介绍智能机器人自动控制原理,掌握BRD软件的框架与基础操作,学习简单的流程图程序的设计,并进行编译下载,实现对智能机器人的自动控制。

    (4)智能机器人简单应用实践

    通过走正方形、叫人起床、小保安等实用项目,引导学生综合应用软硬件知识,团队协作完成一个实践项目。

    第二层次:自主探究课程

[课程目标]

基于“做中学”的自主科学探究,既是学习的目标,又是学习方式。本课程对智能机器人各功能模块设置了四十个菜单式趣味项目,更好地激发了学生的探究兴趣,引导学生自主学习、合作探究,亲历实践、反思、再实践的过程,培养学生的好奇心和基于社会责任感的对科学持久、浓厚的兴趣,形成基于智能机器人的基础知识框架和良好的认知模型,锻炼系统化思维能力和有效的自主探究能力,提高综合运用知识和科学方法解决问题的能力以及合作、交流和表达能力。

[部分趣味项目]

项目名称

项目要求

小小音乐家

唱一首“生日快乐”歌;或根据学生兴趣,自编一首歌曲。

机器人走8

机器人在地板上走出一个“8”字形;可先练习机器人走圆圈。

机器人舞蹈

机器人在地板上跳舞,可以选择跳三步舞,也可自编舞蹈。

走迷宫

将机器人放入一个模拟迷宫内,要求机器人能自由行走,不碰墙壁。

人流计数器

机器人自动检测从它前方走过的人,并统计出走过的总人数。

回音壁

对着机器人拍一次掌,机器人就叫一声。

跑马灯1

用机器人控制若干发光模块,模拟现实生活中各种霓虹灯的闪烁规律。

红绿灯

用机器人控制4组红绿黄发光模块,模拟十字路口交通信号灯。

沿墙走

在机器人灭火场地中,机器人从起始位置出发,沿着左边的墙壁行走。

跑马灯2

在屏幕的第一行上连续显示00000000010001000100,……

走正方形

利用指南针让机器人在地板上走出一个标准的正方形

小小消防员

机器人在一个模拟工厂中巡逻,如发现火情时,迅速报警并上前灭火。

1-3位学生自主探究菜单式趣味项目,阶段性展示、共享探究成果,交流体验及反思。教师在学生自主探究过程中,重在引导学生用科学的方法解决问题。

第三层次:自主创新课程

[课程目标]

(1)学会如何进行机器人项目管理,能用科学的方法进行系统性思考。

项目方案设计→方案细化→硬件组装→硬件调试→软件编程→综合调试→项目改进→项目演示→项目总结

(2)自选课题或项目,分组完成机器人创新及比赛项目,在实践过程中,引导学生不断发现问题,并用科学的方法解决问题的能力。

选定项目→小组分工→设计加工→动手组装→软件编程→整体调试→项目改进

[课程内容]

个人或小组自选一个智能机器人竞赛项目,确定一个基于智能机器人的创新项目。

[课程成果]

经过两年的实践与探究,学生基本上能进行自主创新项目的综合实践,从项目选定、框架构建、图纸设计(AUTOCAD)、加工组装、程序开发到整体调试都由项目小组成员协同完成。两年中学生设计及修改的CAD图纸多达上百个,加工、改进的KT板有几箱,在实践、试误、改进、再实践的过程中,学生自主创新的综合能力一次次提升,小组成员协同团队的智慧完成了多个集多种高新技术于一体的系统项目和创新活动。学生们体会到学习科学、应用科学的巨大乐趣,自身的创新能力和综合素质也都得到不同程度的提高。社团学生大多选择了大学理工科的相关专业,部分学生在大二、大三已为导师或机器人公司做相关的技术设计。

(1)在智能机器人足球项目中,学生通过反复实践、改进、再实践,开发了盘运球、弹射、挑射等模仿真人足球的动作。设计盘运球的学生在结构上试误了八次,对盘运球及弹射的位置一直不满意,最后自学了CAD三维建模,才最终定位。该生通过自主招生考入了交通大学。此项目多次获全国一等奖,并在2009RCJ智能机器人世界杯足球赛中获亚军。

(2)在智能机器人篮球项目中,学生设计了结构合理的抓球、举球及投篮装置,获第十一届中小学电脑制作大赛机器人篮球项目一等奖。

(3)在智能机器人舞蹈项目中,学生设计了仿真人的霸王别姬、白蛇传等机器人舞蹈剧。霸王别姬中的姬出场时,在底盘沿弧线运动的基础上,上身设计了一个270度旋转的动作,再加上两臂的摆动将长袖在空中划出了一组飘逸的弧线,引起一片喝彩,设计该项目的学生在大二已为机器人公司做项目设计。

(4)在智能控制方面,学生设计了自行车泊车小厅、盲人导航、多功能晾衣杆、黑板辅助系统、绿化自动管理小亭、智能点滴控速及自动呼叫装备、老人的安全卫士“多功能手带”和3E智能垃圾桶等一系列自主创新项目。

2006年实验室建成以来,在智能机器人的7个不同项目(机器人灭火、机器人足球、机器人篮球、机器人搜救、铁骑神枪、机器人舞蹈、机器人擂台)比赛中都获得过全国一等奖,累计市级以上获奖人数达216人次。

第三节 智能机器人STEM课程评价体系的设计

评价是一种价值判断的活动,是对客体满足主体需要程度的判断。教育评价是对教育活动满足社会与个体需要的程度做出判断的活动,是对教育活动显示的(已经取得的)或潜在的(还未取得,但有可能取得的)价值做出判断,以期达到教育价值增值的过程。按教育评价的对象可分为学生评价、教师评价、学校评价、教育机构评价、教学评价和课程评价等。

一、教育评价的基本模式

评价模式是评价方法的类型化。评价模式是评价者依据一定的评价理念设计评价过程,获取评价信息,做出评价结论的这一完整过程的形式。评价模式决定一次评价的重点、获取信息的手段及类型,以及如何做出评价结论。不同的评价模式所遵循的评价理念、所关注评价对象的焦点是不同的。

教育评价的模式是相对固定的评价程序,它是在一定的理论指导下对教育评价的基本范围、内容、过程和程序的规定。西方教育评价的模式一般都有较大的适用范围。不但可以广泛地用于学生评价,在实践中也被广泛地运用于课程与教学方案评价等各个方面。现在使用比较多的教育评价模式主要有以下四种:

(一)泰勒模式

泰勒模式诞生于本世纪30年代,泰勒的评价模式与现代学生评价的关系最为密切。这一模式的基本观点集中体现在所谓的“泰勒原理”中。泰勒原理是由两条密切相关的基本原理组成的:一条是评价活动的原理;另一条是课程编制的原理。泰勒的评价模式的评价步骤包括以下几个方面:1、确定教育方案的目标;2、根据行为和内容对每个目标加以定义;3、确定应用目标的情景;4、确定应用目标情景的途径;5、设计取得记录的途径;6、决定评定方式;7决定获取代表性样本的方法。

(二)CIPP模式

CIPP模式诞生于本世纪60年代。有人对泰勒评价模式提出疑问,认为如果评价以目标为中心依据,那么,目标的合理性又根据什么去判断?教育除了活动要达到预期的目标外,还会产生各种非预期的效应、效果,这些非预期的效果等要不要进行评价?……。在西方,有一种教育流派认为,教育乃是个人自我实现的过程,用统一的目标模式去统一个人的自由发展,去评价教育、教学的结果,从根本上是不可以接受的。因此,他们对泰勒模式更为不满。1966年斯塔弗比姆首创了CIPP评价模式。由背景(context)评价、输入(input)评价、过程(process)评价和成果(product)评价这四种评价组成的一种综合评价模式。

(三)目的游离评价

这种模式诞生于20世纪60年代,由美国教育家和心理学家斯克里文提出来的。严格地说,目的游离模式不是一种完善的评价模式,它没有完整的评价程序。因此,有人把它仅当作一种关于评价的思想原则。斯克里文认为:“对目的的考虑和评价是一个不必要的,而且是有害的步骤。”按他的观点来看,目标评价很容易使评价人受方案制定者所确定的目的的限制。因此,他建议把评价的重点由“方案想干什么”转移到“方案实际干了什么”上来。他认为,评价委托人不应把方案的目的、目标告诉评价人,而应当让评价人全面地收集关于方案实际结果的各种信息,不管这些结果是预期的还是非预期的,也不管这些结果是积极的还是消极的,这样才能使人们对方案做出正确的判断。

二、智能机器人STEM课程评价方式的选择

由于计算机和机器人模块的课程标准中已经有相关的教育目标,因此采用泰勒模式比较方便。同时泰勒模式使用的也比较多,可供借鉴的案例丰富,这对完成本次研究有很大的帮助。本次评价采用学生自评、互评和教师评价三者结合的方法进行,并且三者的评价是等效的,即老师和学生的评价权重是相等的,自评和他评的权重也是相等的,这就赋予学生对评价的更大的权力。这对培养学生正确认识自己和评价他人提供了很好的机会。评价的结果在很大程度上取决于学生。能是学生从被动的被评价转为主动的评价。从而充分调动学生的积极性。当然,由于受各种因素的影响,学生有时候不能对自己和其他同学做出正确的评价,这就需要教师的引导和干预。同时,教师需要随时对评价过程进行必要的引导和指导以尽可能的使评价结果公正、公平。

三、智能机器人STEM课程评价量化表

评价的内容是将国家的课程目标按新课改的三维目标展开,同时作必要的调整。智能机器人STEM课程目标中知识与技能部分大多是教师讲授的需要了解、熟悉的内容,比较适合在期末以试卷的方式考核。过程与方法的内容大多在学习过程中,通过学生和教师的观察,对自己和其他学生作评价,而不太适合使用一次的项目考核或笔试的方法进行。情感态度和价值观的内容是三个方面中最不容易评价的项目。因此我们选择了五个比较容易评价的项目,忽略了课程标准中要求的但不太易于操作的内容,防止错误的评价产生消极的影响。

知识与技能对应于课程标准的知识与技能部分,并按内容标准的单片机及其控制程序,单片机与控制电路,单片机与传动机械三个部分展开,再参考常用的内容分成若干三级子项。

课程标准中过程与方法分成问题、装配与调试、交流与评价、试验过程、实践能力、作品设计6个子项目。由于我们的课堂教学大都是任务驱动的教学,试验过程的评价不太方便进行。另外,我们认为交流与评价两者包含的内容比较多,有必要将两者分开。因此最后也是6个二级子项。

课程标准中情感、态度、价值观分成技术的探究欲望、良好的品质、克服困难、实事求是与精益求精、技术文化、科学技术与社会的关系6个子项目。其中技术文化、科学技术与社会的关系不太好评价,这样就分成了5个二级子项

根据专家的建议,将部分项目进行适当的合并和拆分,同时为了数据统计方便,将知识和能力、过程和方法两者都进行调整,如下

设计的评价量化表如下:

编号

一级目标

二级目标

三级目标

权重

1

机器人常识

了解机器人的发展史和最新成果及在生产和生活中的运用

2%

2

单片机

特点与应用、基本组成与工作原理

2%

3

常见的单片机系列产品

2%

4

控制电路

常见传感器及作用(光、色、声、距离等)

2%

5

继电器及电子开关的功能和作用

2%

6

传动机械

常见的电机及特点

2%

7

常见的机械传动方式

2%

8

各种材料的特点与应用

2%

9

结构

Autocad结构设计

3%

10

拼装、搭建

4%

11

编程

图形化编程的基本方法

3%

12

程序结构及变量的使用

3%

13

程序

程序的编写

4%

14

程序调试

4%

15

问题

提出问题

6%

16

分析和解决问题

6%

17

交流

技术的表达

5%

18

技术的交流

5%

19

设计

设计水平

7%

20

设计的可行性与创新性

7%

21

评价

自评

2%

22

互评

2%

23

情感态度与价值观

对技术的探究欲望

5%

24

严谨、负责的品质

5%

25

实事求是地态度

5%

26

精益求精的态度

5%

27

克服困难的勇气的决心

5%

四、智能机器人STEM课程评价方案

促进学生的全面发展是教育评价追求的目标。在当前的考试模式下,完全实现课程目标的要求有点难度。如果通过本课程的学习,学生的一个或多个方面的能力能有所提高,这将超越课程本身的意义。同时机器人学科本身是一个综合性的学科,涉及计算机软件和硬件、机械、电子、能源、材料、人工智能等诸多领域的内容,这些知识对学生以后的学习和工作都有一定的帮助。

本评价方案针对的是实验学校的实际而形成的。实验学校的硬件环境决定了部分评价的内容。评价内容的知识和能力部分是和硬件密切相关的。过程与方法和情感态度的内容又和实际的课程内容有关。实际教学的内容也是实验学校的老师根据硬件条件,依据国家课程标准另外选定并编制相应的教材,应此我们将本评价方案应当是校本评价方案。

评价的功能要由侧重甄别转向侧重发展,就必然要以质性评价系统取代量化评价。量化评价的形式虽然确定了“在标准面前人人平等”的原则,以分数的形式保证了评价的客观性和公正性,但它重视评价标准的共性和统一性而忽视了个性和灵活性,以分数表示的评价结果是以失去丰富的文化信息为代价的,这将影响我们追求客观性的初衷,降低评价的有效性。因此,我们要以质性评价统整量化评价,在适当的场景下使用量化的方式,但主要依据评价标准进行观察、记录、和分析,也可以根据课堂变化情况和实地观察做出结论。真正发挥评价的激励和导向功能。

所以本次研究成绩的记录没有采用通常的分数记录,同时为记录和统计方便,也没有采用ABCD四个等级的办法。除期末笔试成绩以分数记录外其余的各个项目均只记录AD。期末笔试成绩以分数形式记录,再按10010A90分以上为9A,类推,缺考计为以O分计算,从而与其余项目的记录统一。

评价的数据一开始学生和教师都用纸笔记录。每次课前将评价表发给学生,下课时回收。通过实验发现,学生对此不太感兴趣。问过学生后发现,学生认为这样的方式不直观,最后的成绩还是老师决定的。另外将回收的记录录入电脑的工作量也很大。所以在后期改为直接使用电脑,通过特定的网站记录评价的数据。最后用程序统计。教师因为在课堂教学中经常在教室内走动,所以主要以纸笔记录方式为主。课后录入计算机。这样的处理既方便了成绩的记录和统计,学生也能随时看到评价的结果。

1、教师项目评价记录表

学号

姓名

考勤

程序编写

程序调试

提出问题

分析和解决问题

技术的表述

技术的交流

对技术的探究欲望

严谨负责的品质

实事求是态度

精益求精的态度

克服困难的勇气和决定

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2、学生自评/他评记录表

项目名称

 

小组成员

分工

 

 

 

 

 

 

编号

评价项目

分值(100分)

自评

互评

1

结构设计

5

 

 

2

拼装、搭建

5

 

 

3

程序的编写

5

 

 

4

程序调试

5

 

 

5

提出问题

10

 

 

6

分析和解决问题

10

 

 

7

技术的表达

7

 

 

8

技术的交流

8

 

 

9

设计水平

10

 

 

10

设计的可行性与创新性

10

 

 

11

对技术的探究欲望

5

 

 

12

严谨、负责的品质

5

 

 

13

实事求是地态度

5

 

 

14

精益求精的态度

5

 

 

15

克服困难的勇气的决心

5

 

 

得分

 

 

五、智能机器人STEM课程跟踪评价方案

学生追踪评价是追踪参加智能机器人课程已经毕业进入大学的学生进行情况调查,基本内容包括:高中毕业后的简历、你在机器人社团活动中最难忘的一件事是什么?对你的成长有何影响?、参与机器人社团活动对你在高中及大学期间的学习、生活是否有帮助?有何帮助?你认为机器人社团活动对科学探究与创新能力培养是否有助益?有何助益?你在大学或工作期间是否参与过科学探究与创新的相关活动,有何收获?对机器人社团有何建议?你最想送给学弟、学妹们的话是? 目前你最大的困惑是什么?等。进行了部分学生的追踪调查评价表。

姓名

 

性别

 

毕业届次

 

手机

 

QQMSN

 

高中毕业后的简历

 

 

 

你在机器人社团活动中最难忘的一件事是什么?对你的成长有何影响?

 

 

参与机器人社团活动对你在高中及大学期间的学习、生活是否有帮助?有何帮助?

 

 

 

你认为机器人社团活动对科学探究与创新能力培养是否有助益?有何助益?

 

 

 

 

你在大学或工作期间是否参与过科学探究与创新的相关活动,有何收获?

 

 

 

 

对机器人社团有何建议?你最想送给学弟、学妹们的话是

 

 

 

 

目前你最大的困惑是什么?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 






第四章 智能机器人STEM课程实践研究

第一节 智能机器人STEM课程的实施

一、课程的申报与审核

2011年入学的高中一年级学生,选择情况基本相似的高一(3)班和高一(4)班为实践研究对象。研究方案是高一(3)为实验班级,按照国家课程要求完成计算机课程、劳技课程,可是分别是每周3节课和1节课。高一(4)班为对照班级,进行STEM课程的教学,将计算机课程、劳技课程、智能机器人课程综合为一个课程,总课时是每周4节课。STEM课程实践研究实践周期为20119-20124月。

二、课程的实施

STEM课程按照课程计划进行实施,本文从“基础型模块”、“拓展型模块”、“研究型模块”这三个模块中各选典型教学内容作为案例,进行介绍、分析

项目一  丫丫学语

一、项目描述

Buddy Robot机器人学会发出声音,并尝试让机器人学会唱“祝你生日快乐”歌。

二、项目分析

1、硬件分析

    根据项目描述,在该项目中需使用机器人上的蜂鸣器作为发音装置(蜂鸣器是Buddy Robot机器人的发音装置,通过调整发音频率可以发出各种不同的音符)。

2、软件分析

a、相应流程图模块及库函数:

图标

模块

对话框

发音

模块

sound(unsigned int fre,unsigned int tim)

喇叭发音,fre为声音频率(0-65535), tim为音长(0-65535毫秒)。

  b、程序逻辑结构:顺序结构

三、项目实施

1、分工协作

  a、硬件制作与测试:                              

  b、动作分解与分析:                              

  c、软件编程与调试:                              

  d、项目测试与总结:                              

2、硬件测试

硬件名称

测试方法

测试结果

 

 

 

 

 

 

 

3、功能分段程序编程/测试

程序段功能说明

分段程序

测试

发音1

 

 

发音2

 

 

发音3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、程序编程/测试

程序

检查记录

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5、下载调试

a、将编写好的程序文件下载到机器人中;

b、运行机器人,记录机器人运行结果。


四、项目评价

1、项目实践过程中遇到什么问题?是如何解决的?结果如何?



2、通过本项目的实践,你学会了什么?感觉如何?



五、拓展练习

根据学生兴趣,自编一首歌曲。

项目二  Follow me

一、项目描述

制作一个能跟随指定物体走的机器人。

二、项目分析

1、设计思想叙述(提示:通过什么方法跟踪物体?)

                                                                               

                                                                                

2、硬件分析

功能描述

硬件名称

工作原理

行走

减速电机+轮胎

 

 

识别指定物体

红外测障传感器

 

 

3、软件分析(程序逻辑结构)


4、项目实施步骤

  a、                                                                

  b、                                                               

  c、                                                               

  d、                                                               

三、项目实施

1、分工

  a、硬件搭建与测试:                                                            

  b、动作分解与分析:                                                           

  c、软件编程与调试:                                                          

  d、项目测试与总结:                                                                   

2、硬件测试

硬件名称

测试方法

测试结果

减速电机

 

 

红外测障传感器

 

 

 

3、程序编程/测试

程序

检查记录

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、下载调试





四、项目评价

1、项目实践过程中遇到什么问题?是如何解决的?结果如何?




2、通过本项目的实践,你学会了什么?有何想法?




五、拓展练习

机器人在跟随过程中能判断与物体之间的距离,与其保持一定距离,如离的远快速跟进、离的太近后退。


 

项目三:自主探究课程趣味项目:“小保安”

 [项目描述]每天晚上,机器人站在房间门口守卫,当有小偷进来时,马上报警提示。

未标题-2





 

 

   [项目分析]我们将整个项目按功能进行划分,机器人要有能时时检测是否有小偷进来与发音报警功能。

①硬件分析

P9230003根据项目要求,判断有没有人经过可以通过红外发射传感器和红外接收传感器来实现,该项目只需1个红外发射、接收传感器个1个。报警功能可用机器人主板上的喇叭来实现。

安装图   缺原始照片

文本框: 安装图   缺原始照片  红外发射传感器连接时直接插入机器人主板上的红外发射口IR1,红外接收传感器可以接在机器人主板上的模拟输入口ADC1上。传感器安装固定时直接固定在机器人底盘上的安装孔内,两个传感器平行朝外安装.

②软件分析

BRD开发软件中,我们可以用“红外检测” 8模块来控制红外发射传感器和红外接收传感器;在程序中可以根据红外传感器返回值来判断传感器前方有无物体,当红外传感器前方有物体时,传感器返回1;当红外传感器前方没有物体时,传感器返回0。我们可以用“发音模块”叫人起床1来控制喇叭发出警报声。  根据以上分析,可以勾画出整个程序框架:

未标题-1未标题-11



③下载调试

将编写好的程序下载到机器人中,运行机器人;在机器人前方站一个人,看机器人是否能正确判断。

注:可以通过调节红外发射传感器上面的电位器来改变机器人红外传感器的功率,以此改变红外传感器的检测距离。

2)学生自主探究项目报告“走迷宫”

[项目描述]

将机器人放入一个模拟迷宫内,要求机器人能自由行走,在行走中不能碰撞墙壁。

[项目分析]

经过讨论,我们认为机器人要检测前方是否有墙壁,并能区分墙壁在机器人正前方、左前方还是右前方,根据机器人与墙壁的相对位置来控制机器人前进、左转还是右转。

[所需机器人配件及作用]

l         检测墙壁可以通过红外发射传感器和红外接收传感器来实现,该项目中我们需要安装2个红外发射传感器和3个红外接收传感器。

l         机器人行走功能由减速电机完成。

l         主板及电池。

[软件实现]

int main(void)

{

 while(seconds(1)<8.0)

{if(getadc(1)>400)

     {if(getadc(3)<400)go(-400,400);

else go(-100,400);}

    else if(getadc(2)<400)go(400,1);

else go(400,400);}

 stop();

}

[遇到的问题及解决方案]

l         问题1:一开始红外发射传感器所放的位置和远近的调试不合理,导致机器人行为怪异,浪费了很多时间。

解决方案:请教了高二的同学,了解到红外传感器所放的位置和远近的调试是解决这一问题的关键,经过反复实验找到了规律。

l         问题2:程序设计时没有考虑结束的控制,机器人停不下来。

解决方案:通过翻阅资料,找到了系统时间控制函数seconds(),并学会了使用。

[有何收获可共享]

l         学会了系统时间控制函数seconds()的使用,可共享。

l         编程调试时,电机速度不宜太快,有利于更好地发现问题所在。

[有何反思或创想]

 准备用这个方法设计一个盲人导航机器人,作为我们下一个探究项目。


项目四 自主创新案例“机器人木偶”学生报告

[选题是怎样发现的?]

2008北京奥运会开幕式上火炬接力的最后一棒,李宁以“飞人”的姿态点燃了火炬,那个场面十分恢宏,让我为之深深震撼。开学后,当我看到一台台机器人,想到了如果让机器人“飞”起来表演一个剧本,使机器人穿上“戏服”,打扮成木偶形式,岂不是能让科技中增添一抹古典文化,从而使木偶剧表演更富有现代感、更时尚?我与老师经过讨论后决定运用学校里现有的材料将机器人设计搭制出来,并设计一个表演情节,同时实现“飞”的动作。

[设计目的和基本思路]

让机器人像木偶剧里的人物一样做出表演,但是可以不需要人为操纵,亦不需要提线操纵木偶。并且在此基础上让机器人在表演中“飞”起,使表演不仅在地面进行也在空中进行。于是决定制作一个机械结构控制。所设计出的表演机器人拥有各自特点,能够在各种剧本的表演中广泛运用实现多剧本的表演。

[项目实施基本过程]

①同辅导老师讨论,决定设计方案。机器人大致形体设计,以及表演剧目和情节设定。

小青。②用CAD画出机器人各部位的图纸,选择搭制的机器人的各种零件。

③使用雅克利板刻出机器人身体,将机器人搭建起,并安装上各种零件,如伺服器、主板、电机等。

④编写C语言程序,并调试。

[主要创新点]

人形机器人骨架缺原始照片

文本框: 人形机器人骨架缺原始照片①制作了一个类似于小车的小型机械结构吊起机器人,使它“飞”起,令表演的范围区域不仅在地面还在空中,并随着机械结构在轨道上的前进、后退,使机器人充分体现“飞”的过程。这个结构使表演不需要木偶剧操纵者,亦不需要设计很多提线拉扯木偶。

②在机器人的底部圆盘上设计了一个旋转装置,使机器人能做出侧走、横走,或者绕一个物体公转、自转的行为。

③可选择所需要的机器人反复利用,通过服装、程序的改变来实现多剧本的表演。

④机器人的表演在每一场中都是一样的,十分精确,可以避免木偶剧里表演者的劳累以及意外。

⑤机器人有着可以调节范围的自由度,使木偶剧表演更加出色。

⑥主板控制机器人,表演自动化。

⑦利用LED的闪烁制作道具,表现动态情节。

[进一步完善的设想]

①现在所搭制的木架子较小,而且机器人也仅仅是一般木偶大小,需要将其扩大。在扩大的同时也需要考虑到机器人的稳定问题,底盘要做得更稳。若是将架子以及机器人扩大,则可用于大型表演,代替真人表演,减少真人表演的危险性。

②用不锈钢等材料替换木架子。木头比较重且时间久了容易变形,可以用不变形的不锈钢来替代。

③给机器人多安装几个关节,使其行动更加出色更加生动。

④将程序编写地更加细致,使机器人的动作更符合剧情,富有表现力。

[创意报告摘要]

木偶剧的表演需要操纵者一直提线,十分劳累也容易出现意外,存在风险。我便决定搭建机器人给它们穿上“戏服”,打扮成木偶做表演,并且如此一来也可以避免各场表演的差异,在统一的程序下有统一精确的动作。而北京奥运会开幕式上火炬接力的最后一棒,李宁以“飞人”的姿态点燃了火炬,那个场面让我为之震撼。我便将机器人的“飞”起作为本设计最大的亮点。

我设计了三个机器人以及一个机械结构。用机器人替代木偶,表演中不需要人为操纵,亦不需要细线拉扯木偶。其中一台用以表现“飞”的姿态的机器人通过机械结构升降、前进、后退,使表演不仅在地面进行也在空中进行,它们同时也能实现多剧本的表演。

小青滑轮SANY0542  三台机器人都有各自的特点。其中一台很有特色,在它的底部圆盘上设计了一个旋转装置,使机器人能做出侧走、横走,或者绕一个物体公转、自转的行为。为了使机器人能够飞起,我制作了一个类似于滚动小车的小型机械结构,用它吊起机器人,使它升降,即“飞”起,随着“小车”在导轨上的前进、后退,使机器人在空中前后位移。这个机械结构有自己的一套程序并与机器人动作相配合。

自动控制的滑轮组缺原始照

 

自动控制的旋转底盘缺原始照

 

 



第二节 智能机器人STEM课程的评价

以实验班级和对照班级进行实践教学,并对实验班和对照班进行效果评价,评价的内容包括学生的学业成绩的成绩、创新素养的评价和智能机器人创新竞赛评价。得出的数据利用SPSS13.0进行统计分析。

一、学生的学业成绩评价

  利用分班时第一次月考的计算机成绩和第二学期期中考试的成绩进行测评,测评结果如下

 

分班时成绩

第二学期期中考试成绩

N

X

P

N

X

P

对照班

54

两个班级分班时各门学科平均分均相近

54

72

0.002

实验班

54 

54

77.4

显著性水平

P0.05 没有显著性差异

P0.01具有极显著性差异

  从表中数据可知,智能机器人STEM课程对学生的计算机课程的学习有着非常大推动作用,两个班级比较具有极显著差异,能够促进学生对计算机课程的学习。


  二、创新素养的评价

通过创新素养的评价表对实验班和对照班进行前测和后测(附件1),检测智能机器人STEM课程对学生创新素养培育的效果。分为创新意识和创新思维的效果评价

学生创新素养前测和后测的结果比较

 

前测

后测

N

X

P

N

X

P

对照班

54

196.3

0.679

54

215.9

0.0036

实验班

54

198.5

54

273.6

显著性水平

P0.05没有显著性差异

P0.01具有极显著性差异

由表中数据可以看出,实验班创新素养与对照班级相比有显著的提高,说明智能机器人的STEM课程的开发和实践切实能够促进学生创新素养的培养,利于创新人才的培养。

三、智能机器人创新竞赛的评价

已参加全国机器人竞赛的情况对实验班和对照班级进行评估。

实验班级获奖情况:

2012.03

2012RCJ机器人世界杯中国赛区选拔赛重量组足球比赛

全国

一等奖

亚军

杨笑舻

2012.01

2012RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛重量组足球比赛

上海

一等奖

亚军

杨笑舻

2012.01

2012RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛搜救比赛

上海

三等奖

陆家明、戴杰宇、王妙韵

对照班级获奖情况

2012.01

2012RCJ机器人世界杯上海赛区选拔赛搜救比赛

上海

三等奖

徐智娅

从全国机器人竞赛的结果可以看出,参加智能机器人的STEM课程的学生参加比赛的积极性很高,且获得了全国一等奖,并代表中国参加世界级的比赛。








第五章  结论与思考

本课题在智能机器人STEM内涵研究的基础上,结合国内外对智能机器人STEM研究现状对我校的校本课程—基于智能机器人的STEM课程进行开发和实践,其目的是探索高中科学探究学习和创新人才的培养。

首先,对STEM课程的开发和实践的基础和机制进行了研究,并根据校本课程开发的一般途径通过情境分析、学生状况和需求的调查、设置了智能机器人STEM课程的教学目标和教学内容的选择。在课程设计中,将上海市课程要求的计算机课程(2课时)、劳技课程(1课时)与智能机器人整合成新的以培养创新人才为目标的课程(3课时)。课程内容分为三个层次,即基础课程、拓展课程和研究型课程。课程如下(1)基础篇(搭建篇)6-8课时,(2)引入篇——引发兴趣3-4课时,(3)导学篇——唤醒求知欲,探究方法(寻找生活、工作中的机器人)4-5课时,创新篇——激发创新热情6-10课时。

其次,对智能机器人校本课程的评价体系进行了实践研究,通过设计学生评价、教师评价、学业作品评价量表完成对校本课程的实践评价。

    最后,在课程设计基础上,将课程进行教学实践,并以对照班和实验班进行实验研究,完成了后测,结果发现智能机器人STEM课程的开发和实践不仅可以促进学生计算机学业水平考试成绩的提高,而且对学生创新素养的培养也有非常的积极作用,与对照班级相比有极显著差异。并且在机器人竞赛中,实验班的学生有绝对的优势,获得全国一等奖,并代表中国参加世界级的机器人竞赛。

     对于“基于智能机器人的STEM课程的开发与实践”项目的研究还需要更进一步的实践,希望经过教学实践不断地完善,在课程设计实施的基础上寻找课程实施的策略,完善评价体系,希望为国家创新人才的培养做出应有的贡献。










附件学生创新素养的调查问卷表(前测后测)

中小学科学探究学习与创新人才培养项目前测

班级                性别             前测时间            

1.是否喜好机器人课程 (  

A很喜欢        B较喜欢         C一般          D不喜欢

2.智能机器人STEM课程是将机器人课程、计算机和劳技课程整合一起的课程,是否能够接受(  

A乐意        B能够         C无所谓          D不想

3.是否愿意参加智能机器人的STEM课程( 

A非常愿意    B愿意         C 无所谓         D不愿意

4.你在学校的自主性学习程度和求知欲望程度如何?(  

A很强        B较好         C一般          D较差

5.你在课堂上积极主动的发表自己的不同意见和见解情况如何?(  

A很好         B较好        C一般          D较差

6.遇到问题时你能否主动思考解决问题的方法?(  

A非常积极主动地寻求解决问题的办法

B能够比较积极主动的思考解决问题的办法

C能够思考,但有时很被动

D不去思考,等待别人的答案

7.你积极向上的拼搏进取精神如何?(  

A很强         B 较强         C一般         D较差

8.你的冒险意识如何?(  

A很强         B较强         C一般         D较差

9.面对挫折和困难时你的态度如何?(  

A意志坚定,不怕挫折,坚决取得最后的胜利

B有克服困难的勇气,但有时会犹豫

C短时间有克服困难的勇气,时间一长容易选择放弃

D遇到困难时首先就选择逃避

10.处理问题时你的自信心如何?(  

A非常有自信         B比较有自信      C一般      D没有自信

11.面对问题时,你的忧患意识如何?(  

A很强        B较强         C一般         D较差

12.你对事物的想象能力如何?(  

A有丰富的想象力           B有较丰富的想象力

C想象能力一般             D想象能力较弱

13.你的直觉思维能力如何?(  

A很强        B较强         C一般         D较差

14.你对事物的灵感程度如何?(  

A很强        B较强         C一般        D较差

15.你的推理判断能力如何?(  

A很强        B较强        C一般         D较差

16.你对问题或事物的归纳总结能力如何?(  

A很强         B较强       C一般         D较差

17.你的逆向思维能力如何?(  

A很强         B较强        C一般         D较差

18.在学习过程中,你能否善于破除惯性思维,对所学知识不断质疑,提出自己独立的见解?(  

A经常         B一般         C偶尔         D没有

19.你参加专业技能训练,成绩如何?(  

A优异          B较好        C一般         D较差

20.你的发现问题能力如何?(  

A非常善于发现问题            B发现问题能力较强

C发现问题能力一般            D发现差

21.你的信息检索能力如何?(  

A很强           B较强         C一般        D较差

22.你的知识更新能力如何?(  

A善于通过各种途径主动更新,效果好

B知识更新欲望较强,效果较好

C知识更新欲望一般,效果一般

D知识更新欲望较差,被动接受知识

23.你的标新立异能力如何?(  

A很强          B较强            C一般       D较差

24.你的计算机应用操作能力如何?(  

A很好       B较好          C一般         D较差

25.你的人文知识、自然科学知识掌握程度如何?(  

A很好        B较好          C一般          D较差

26.你是否有扎实的专业基本知识和操作技能,相关课程成绩如何?(  

A基本知识、技能扎实,相关课程成绩优秀

B基本知识、技能较扎实,相关课

C基本知识、技能一般,相关课程成绩合格

D基本知识、技能较较差,相关课

27.你是否能够很好运用相关专业知识和技能分析问题、解决问题?(  

A很好            B较好         C一般           D较差

28.你是否参加学校组织的相关创新能力培训课程,成绩如何?(  

A参加创新能力培训,成绩优秀   B参加创新能力培训,成绩较好

C参加创新能力培训,成绩合格   D未参加创新能力培训

29.你在中学期间进行发明创造情况如何?(  

A经常发表学术论文           B偶尔发表学术论文

C投过稿件,但没有发表       D没有

30.你在学习期间机器人竞技大赛等各类竞赛,获奖如何?(  

A参加过上述等单学科竞赛获省级以上奖励

B参加过上述等单学科竞赛获院级

C参加过上述等单学科竞赛没获得奖励

D没有过上述等单学科竞赛







附件2 评价量化表

编号

一级目标

二级目标

三级目标

权重

1

机器人常识

了解机器人的发展史和最新成果及在生产和生活中的运用

2%

2

单片机

特点与应用、基本组成与工作原理

2%

3

常见的单片机系列产品

2%

4

控制电路

常见传感器及作用(光、色、声、距离等)

2%

5

继电器及电子开关的功能和作用

2%

6

传动机械

常见的电机及特点

2%

7

常见的机械传动方式

2%

8

各种材料的特点与应用

2%

9

结构

Autocad结构设计

3%

10

拼装、搭建

4%

11

编程

图形化编程的基本方法

3%

12

程序结构及变量的使用

3%

13

程序

程序的编写

4%

14

程序调试

4%

15

问题

提出问题

6%

16

分析和解决问题

6%

17

交流

技术的表达

5%

18

技术的交流

5%

19

设计

设计水平

7%

20

设计的可行性与创新性

7%

21

评价

自评

2%

22

互评

2%

23

情感态度与价值观

对技术的探究欲望

5%

24

严谨、负责的品质

5%

25

实事求是地态度

5%

26

精益求精的态度

5%

27

克服困难的勇气的决心

5%








附件3 教师项目评价记录表

学号

姓名

考勤

程序编写

程序调试

提出问题

分析和解决问题

技术的表述

技术的交流

对技术的探究欲望

严谨负责的品质

实事求是态度

精益求精的态度

克服困难的勇气和决定

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 













附件4 学生自评/他评记录表

项目名称

 

小组成员

分工

 

 

 

 

 

 

编号

评价项目

分值(100分)

自评

互评

1

结构设计

5

 

 

2

拼装、搭建

5

 

 

3

程序的编写

5

 

 

4

程序调试

5

 

 

5

提出问题

10

 

 

6

分析和解决问题

10

 

 

7

技术的表达

7

 

 

8

技术的交流

8

 

 

9

设计水平

10

 

 

10

设计的可行性与创新性

10

 

 

11

对技术的探究欲望

5

 

 

12

严谨、负责的品质

5

 

 

13

实事求是地态度

5

 

 

14

精益求精的态度

5

 

 

15

克服困难的勇气的决心

5

 

 

得分

 

 







参考文献

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[2]楼高行等.开发创新教育校本课程,让学生得到充分发展.新课程研究,20108194):137-138

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[25]周新平,论构建新时期高中语文教学发展形评价模式,湖南师范大学硕士论文,2004

[26]王文琴,基于语境的教材评价模式的构建,南京师范大学博士论文,2008

[27]余云华,“中学科技活动课”教学模式及其评价体系研究,西南师范大学硕士论文,2001

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[29]舒美姿,高中生物学教学过程性评价的应用研究,华东师范大学硕士论文,2007

[30]郭婷,促进学生发展的高中英语教学评价模式的探究和实践,华东师范大学硕士论文,2005

[31]吕润美,新课程地理学习过程性评价研究,华东师范大学博士论文,2007



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