郑剑春:创客教育课程开发与教学实施

我是一名机器人教师,从事机器人创客教育和编程教育19年,也曾出版过十多本机器人教材,并负责主编了70多本,在清华大学出版社出版。今天与各老师、各位领导共同探讨一下在课程、教材的开发。

我们进行创客教师培训的过程中,听到最多的是,不知道要给学生讲什么、如何讲。我们先从这个问题说起。我们的创客机器人课程、编程课程与传统的学科教学有很大的不同,一个特点就是这些创客课程发展很快,每年都会有很多新的技术、设备、以及软件更新,因此针对学校具体情况和需求进行课程开发也是一个普遍的要求。

创客教育课程开发与教学实施

我负责主编的《创客教育丛书》就来源于全国各名校的科技课程,是由全国大中小学以及一些研究机构共同开发的,目前丛书已经出版70多本,是全国最大的科技教育类丛书,30多本入选教育部中小学馆配书目,有台湾及海外多种语言版本,广受赞誉,目前国内拥有数十万读者,是读者最多的科技丛书。我们这些教材全部依赖市场进行推广,对选题目标、写作方式都是一个很大的考验。

作为一名教师,写作一本教材并能出版,成为行业的精英,这是很多人心中的一个目标,我们也欢迎广大教师加入我们的团队中来。如何开发课程,我希望分享我的一点想法,起到抛砖引玉的效果。

我认为作为一个课程的开发,应该有以下几点的准备:

1、课程的目标是什么,是对知识的拓展,思维的训练?还是学习一种工具的使用?

以往的教材会将知识作为一个重要内容,但是网络和智能产品的出现,课堂知识传授的形式不会延续,碎片化阅读将成为学习的一个主要形态,学生获取知识的渠道会多元化,这一切都会引起教师角色的变化,教师不再是知识的传播者,教师将是课程的设计者,和指导者。因此针对不同年龄学生开发的教材(课程)其应对目标会有所不同。

2、学习这一课程是专业的培养,还是普及的课程?

在计算机开始普及的时候,我就做教师培训工作,当时要向教师介绍什么是主板、内存、硬盘、二进制以及网络协议,但是这些真的有用吗,如果我们所面对的不是计算机专业的学生,这些并没有用处。将专业性的知识用于普及教学,并不会收到良好的效果,反而会适得其反。

作为一个课程的开发者,了解所教课程的特点,才可以讨论教什么,如何教?哪么什么是编程课程、机器人课程的特点呢?我认为作为面向中小学的课程它将有以下特点:

1、普及性的特点:

人工智能将进入社会生活的各个方面,它会深入地影响全体社会成员的生活和学习,人工智能的应用不是一个专业的学习过程,而是普及的过程。是让学生以此作为工具进行创造的过程。

以往人们写机器人的教材,沿用大学教材的体例,重视专业化的内容,侧重技术的说明,但是如果我们的教材是面向中小学生使用的,这种专业化的训练就是不适宜的。

正如计算机对于中小学生只是一个工具一样,人工智能、机器人同样只是一个工具,如果希望学生完全了解所用的机器人,包括原理、线路、型号、对学生的成长和发展并没有必要。我们讲计算机没有必要讲电路、数据类型、通信协议等,只需让学生了解如何使用计算机进行办公、QQ、微信、收发邮件即可。机器人课程以及人工智能课程,同样可以有很多的选项,不排除有些学生因为学了机器人,以后有向这一领域发展的兴趣,但是普及性课程才是人工智能教育发展的标志。

2、实践应用的特点:

目前研究众人工智能的书很多,有很多的理论探讨,对学生而言我觉得实践应用更容易激发学生的兴趣,要在教学过程中培养学生动手的能力,通过案例启发学生创新的愿望。

3、开放性的特点:

如果在中小学课程开发中,沿用大学课程的特点,重视专业技术的讲述,将课程写成了技术文档,这不适用于在中小学开展这一课程。如果我们面向普及与推广,教材开发才会与各学科结合,为传统的课堂带来创新与变革。这一课程可以覆盖很广泛的内容,它可以与各学科的内容相结合,在各学科研究中可以以此为工具进行创新活动,目前应用比较成熟的学科有物理、数学、通用技术、程序设计等学科。如我们丛书中《用MODKIT玩 VEX IQ》的内容,就将物理实验与机器人相结合,鼓励学生将想法变作现实。

作者并不以VEX IQ机器人作为课程的主体内容,而是以此为一个工具,学习物理测量、解决方案和实验设计,在应用中学习这一工具如何使用。

通过这一工具,每一年龄节段的学生都可找到与他们接受能力、智力发展相适应的课程。并通过玩机器人而获得知识与能力的提高。因此与各学科教学相比较,机器人学科可以是真正意义上的开放性学科,充分体现了信息时代的特点。又如:在《makeblock机器人和创客器材的应用》一书中我们设计了一个实验,制作一个无电机的小车:

将小车从不同高度滑下,观察并记录小车水平移动的距离,分析一下是哪些原因影响了滑动的水平距离,并填写表格。

这一课程让学生学会观察、分析影响小车运动原因,让学生体验到各种因素的交互性影响,并学习如何测量某一因素所具有的作用。

在我们这一时代,人工智能的发展,对于教育的影响日益明显,它不仅会改变教育的内容,而且会影响教学的形式,以及师生角色的定位。在这一学科中,有经验的教师不再是教学的引领者,而是课堂的设计者,是学生的指导者。课堂可以根据学生的不同水平、爱好和兴趣而为他们量身订制。学生会真正成为学习的主人,他们的学习进度也可以不是统一的,可以根据他们的理解能力,动手实践能力,而有所不同。

在中学机器人活动中,比赛只是起到让学生产生学习的兴趣,技术本身同样不是目的。中学机器人教育不是一个专业化的精英教育,而应该是普及型工具化的推广,让学生了解它的应用,在有创新思想的时候可以寻求通过这一平台获得帮助,实现目标。

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