中小学机器人教学网络学习支持环境探讨

机器人的教育价值在国外已得到肯定，在国内，近几年来，机器人教育也开始在中小学校园开展，受到了师生们的热烈欢迎，然而，由于起步较之国外晚，教师们缺乏开展机器人教学活动的相关经验，因而发展一些理论指导知识与应用工具显得很有必要。从目前的情况来看，国内关于中小学机器人教学方面的研究还很少，特别是关于促进中小学机器人教学的网络学习支持环境的研究几乎没有，与蓬勃开展的机器人教学活动不对称，而国外的机器人教学较之国内起步早了大概十多年，相应的研究也较多，积累了一定的经验，对国内的中小学机器人教学有重要的鉴戒作用。在国外的机器人教学中，普遍将机器人视作为一个媒介用来学习科学、技术、工程学和数学(STEM)等学科的概念与知识，以及培养学生的团队工作、问题解决和创新能力，这对本研究有极大的启示作用。同时，一些研究者关于Hands-On与Minds-On的相关研究也给予了本研究重要启示。本研究首先对比分析国内外中小学机器人教学的发展状况，并分析了国外的两个典型机器人教学案例，鉴别出中小学机器人教学活动的组成要素，即主题学习活动、设计活动、探究活动，然后构建由动手实践、协作交流、反思建构三个维度有机组合而成的教学活动模型，之后，设计与开发出基于上述教学活动模型的网络学习支持环境。本研究的终极目标是开发促进中小学机器人教学的网络学习支持环境，帮助学生建构机器人所蕴含的多学科概念、知识，培养学生团队工作能力、问题解决和创新能力。通过一年多的研究活动，本文作者以为|教育论文网|本研究基本达到了预期的设想，形成了如下几点研究结论：1、通过对国内外中小学机器人教学的研究现状进行分析，理清了机器人教学背后潜藏的一些规律和所基于的一些重要理论；2、通过对几个典型的机器人教学案例进行分析，较为清楚地鉴别出机器人教学的一些特征；3、提出了机器人教学活动一般分为主题学习活动、设计活动和探究活动，进一步分析了这三种类型活动的组成要素，指出机器人教学活动是由实践动手、协作交流和反思建构三个维度有机组合而成，并建立了相应的机器人教学活动模型；4、利用Zope这一开源的Web开发框架，对促进中小学机器人教学的网络学习支持环境进行了设计与开发，较好地弥补了国内在这方面研究的缺失。本研究的主要成果和创新点在于：1、建立了机器人教学活动模型；2、在相关研究缺乏的现状下，对中小学机器人教学的网络学习支持环境进行了研究，并对系统进行了开发。【关键词】：机器人教学中小学知识建构网络学习环境设计与开发
【论文提纲】：摘要3-5ABSTRACT5-11第1章引言11-221.1问题的产生11-151.2相关概念界定15-171.3研究目标、研究过程与研究方法17-191.4研究内容与意义19-201.5文章结构20-211.6本章小结21-22第2章文献综述22-372.1国内文献研究22-282.2国外文献研究28-342.3国内外文献对比分析34-362.4本章小结36-37第3章理论基础37-493.1建构主义学习哲学37-403.2活动理论40-423.3对话理论42-443.4基于项目的学习44-463.5从设计中学46-473.6本章小结47-49第4章机器人教学活动分析49-774.1机器人教学活动特征49-594.2机器人教学活动组成要素59-664.3实践、协作交流与反思建构66-674.4机器人教学活动模型67-754.5本章小结75-77第5章网络学习支持环境的设计77-1085.1设计方法77-795.2需求分析79-805.3建立系统用例图80-845.4建立对象模型84-865.5系统总体设计86-875.6系统具体设计87-975.7教学应用案例97-1065.8本章小结106-108第6章系统实现与原型108-1196.1开发平台108-1116.2系统关键技术111-1136.3开发方法1136.4系统运行环境113-1146.5系统原型114-1186.6本章小结118-119第7章研究结论与后续研究119-1237.1研究结论1197.2本研究的主要成果与创新点119-1207.3后续研究1207.4结束语120-123参考文献123-130附录130-135附录1机器人教学或教育相关的国内文献统计(不包括港澳台)130-133附录2机器人教学或教育相关的国内文献内容分析133-135致谢135-136作者攻读学位期间发表的学术论文目录136-137