项目式学习在高中科技教育中的应用——以创新机器人实验课程为例.pdf
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1、48科学普及 云南科技管理2024 年第 1 期收稿日期:2024-01-10作者简介:杨 蓉(1978-),女,云南昆明人,高级教师,研究方向为信息技术、人工智能。0 引言项目式学习是一种基于学生自主学习、合作学习和实践探究的建构性的学习模式,教师为学生构建出项目化的学习任务,鼓励和引导学生基于真实情境提出问题,指导他们利用掌握的相关知识与信息开展探究、设计和实践操作,使问题在此过程中得以解决,最后再对项目成果进行展示。国务院关于印发全民科学素质行动规划纲要(2021-2035 年)的通知在“青少年科学素质提升行动”方面指出:要提升基础教育阶段科学教育水平,引导变革教学方式,倡导启发式、探究
2、式、开放式教学,保护学生的好奇心,激发他们的求知欲和想象力。将项目式学习应用于新时代的青少年科技教育中,与科技教育强调探究式教学相契合,能从培养学生的创新思维、自主学习意识、实践能力和团队合作能力等方面促进学生科学素养的全面发展。1 项目式学习在创新机器人实验课程中的具体应用我校自 2002 年开展机器人教育工作以来,采用多种教学方式开展教学探索,其中创新机器人实验课程就是我校的科技特色课程。它的内容包含了科学、工程、技术和数学等多个学科的知识。学生在教师的引导下,开展递进式项目式学习,通过深度学习和小组协作,运用多种程序语言对机器人进行编程,亲自动手设计并制作出“自己”的机器人作品。这一课程
3、的实施,极大地促进了学生科学素养的全面提升。1.1用递进的项目式学习,培养学生的创新思维随着“信息社会”的到来,社会对于创新人才项目式学习在高中科技教育中的应用以创新机器人实验课程为例杨 蓉(昆明市第一中学,云南 昆明 650031)摘 要:青少年科技教育,特别是处于高中阶段的机器人教育是对学生创新思维培养、实践能力提升、团队合作意识增强以及自主学习能力形成的最佳方式之一。项目式学习能够通过多学科、多领域相关知识的融合,依托小组合作学习,以科学技术和动手探究为支撑,激发学生的自主学习能力,引导学生们运用高阶思维,提升自身的科学素养。文章探讨了在高中创新机器人实验课程教学过程中实施项目式学习的必
4、要性、项目式学习在机器人教学中的具体应用,以及项目式学习为学生的科学素养提升带来的改变。关键词:项目式学习;高中科技教育;创新;机器人中图分类号:G623.6 文献标志码:A 文章编号:1004-1168(2024)01-048-0549云南科技管理2024 年第 1 期科学普及 的需求发生了巨大的变化,知识爆炸、信息检索的便捷以及人工智能的迅速发展,要求科技教育必须要基于知识的积累来开展创新思维教育、以实际问题为导向培养学生的创新意识,从而教授给学生自我成长的方法。在创新机器人实验课程的机器人创意设计教学中,最为重要的就是发展学生的创新思维。教学中我们发现,每一位学生都是有创造性的,但需要教
5、师的正确培养引导。机器人创意设计课程教学,让学生通过项目式学习不断积累相关领域的知识,训练自己的思维方式,便会在学习的过程中逐步产生富有想象力的新想法。教学之初,教师以一个个小项目为学生们介绍关于 Arduino 的相关基础知识,指导学生利用编程平台控制单片机完成特定任务,从中建立起学生对于 Arduino 单片机的知识架构。在学生对单片机的功能有了初步认识之后,再启发学生利用所学创造性地进行中型项目设计。当学生已经具备了设计一个小的完整项目的时候,再以小组的形式完成一个大的、具有一定难度的创意项目设计,并在这一过程中学习完成项目所需的各类挑战性的新知识与新技能。例如,在“星空中最亮的星”一课
6、中,以点亮一盏 LED 小灯为项目目标,让学生们从学习最基本的数字输出功能出发,继而掌握控制蜂鸣器、电机和继电器的转速。又在接下来的第二课“流水灯”中,通过学习,学生要完成逐个点亮又逐个关闭多盏小灯的任务,以掌握分支结构的用法。而在第三课中,学生需要在理解循环结构的基础上,完成“呼吸灯”项目设计。在这一系列小项目的设计的学习完毕之后,学生们完成了基础的知识积累,这时,新的创造性设计便呼之欲出。有的同学开始设计“灯光背景墙”,有的同学开始尝试设计“校园灯光智能控制系统”,而有的小组最终设计完成了“智能停车场引导系统”。1.2在“做中学”的项目式学习过程中,提高学生的实践能力项目式学习是一个持续探
7、究的过程,在这个过程中学生的创造性和解决实际问题的能力,很难通过讲授的方式习得,而只能在不断地积累经验、实践探索和反馈改进后才可能获得。将“做中学”的科学探究原型融入机器人项目式学习中,强调学生关注真实的世界,在现实存在的问题中运用科学的思维方法进行持续的探究活动。通过这一深度学习过程,让学生能够更清晰地理解和掌握知识概念,并在实践中提升自己的综合能力。创新机器人实验课程中通过为学生们准备各类大大小小的项目,让学生们能够在不同课程和多个领域中进行创造性的实践。机器人创意设计的主要特点就是基于实践的教学,同学们需要依托Arduino 平台,完成由浅入深的项目设计。在这个图 1“智能停车场引导系统
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