【插板教案】一节创客课程的调查与教学设计研究

图2教学场景(1)基本原理在这种情况下，绳索爬机器人的方式是以减速马达为动力，通过连接机构(见图3)进行爬绳运动。就是用抓住绳子的一只胳膊把身体往前送。然后从另一只手臂向前抓住新的绳子。然后原来的手臂放弃抓住绳子，身体往前走。用抓住绳子的胳膊把身体往前送，这样循环，实现爬上绳索。

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图3 连杆机构

图4 成品展示

本案例驱动我们采用电机作为动力，为了实现绳索上的攀爬，需要把电机的旋转运动变为不断前后摆动的抓伸运动，为了使本项目机器人能够吊挂在绳索上，机器人与绳索接合的部分设计成了一个吊钩(见图４)的形状。

本案例机器人的电路原理是直接一组电池连接一个电机，中间通过一个拨动开关来控制电路的通断。

(2)材料准备

实验材料包括减速箱部件、主体结构部件以及电源部件的材料。

(3)制作过程

制作过程主要包括主体结构、电源、总装三个方面。其中主体结构分为动力、腿部、背部、传动、手臂、接口、头部、脚掌、躯干九部分;电源分为支架、开关、导线、接口四部分;总装就是把整个电源模块固定到结构平台的背部，然后再将把DC-7A电源模块的PH插头插入结构平台的PH插座上，这样就完成整个吊绳攀爬机器人的制作。

(4)调试完善

这个环节主要是通电检查电路连接，进行测试与调试，以及对其他细节进行修正。

研究结果

1.对机器人的兴趣和对创客课程的态度

对参与调查的学生进行描述性统计，结果如表1所示，可以得出：选修人工智能实验课程的学生对机器人有很高的兴趣，对科学的学习态度也较积极;在对机器人的兴趣和对创客课程态度上均具有更高的得分，即对机器人的兴趣和对创客课程的态度较积极的学生更易坚持学习完整的课程内容;可见创客课程在一定程度上提高了学生机器人的兴趣和对创客课程的态度。

表1 对机器人的兴趣和对创客课程的态度前后测描述性统计量

2.对创客课程的态度和学习情况

对后测的学生进行描述性统计，发现学生对创客课程的态度具有较高的评分)，对机器人的学习情况即学习效果得分也较高)。为进一步探究学生对创客课程的态度和学习情况，对学生进行针对这两个维度的半结构性访谈，可以得出参与课程后的学生对创客课程课程的评价普遍较高。例如“课程设计挺好的，(完成整个作品之后)比较有成就感”、“实验主题很好，全部的过程自己参与并完成作品很有成就感，除了切割比较困难(之外)”等。但是对于“PVC材料的裁剪”环节评价较低，例如“材料特别难裁剪，(应该)提供裁剪好的材料”、“(对PVC材料)难打孔”，这可能是由于选课学生中大部分为女生，所以在材料裁剪过程中裁剪材料和使用工具时较为困难。

3.机器人知识掌握程度明显提高，基本达到了该课程的教学目标

从前测的数据可以看出绝大多数学生对于机器人基本知识只是处于听说过甚至未听说过。后测数据显示绝大多数同学认为自己已经掌握或者基本掌握了机器人基本知识。在访谈的过程中，绝大多数被访谈者表示已经掌握或者基本掌握了简易机器人设计、制作等一系列的方法。例如“在学习机器人之前，觉得机器人是特别‘高大上的’，很容易掌握一些基本的(机器人)知识”，“觉得还蛮有趣的，比起单一的学习理论，自己动手进行实际的操作……锻炼了我们的动手能力，很充实”。同时表示在课后也积极应用设计、制作机器人的方法标。

结论和建议

通过前后测问卷的调查分析和访谈，可为开展创新实践类的课堂教学模式提供以下建议：①对在课堂中需要不断激发学生的兴趣，并鼓励学生从生活中发现创意;②教师要敢于设计实践课程、敢于要求学生，并提供针对性的辅助讲解和扩展性知识;③学生虽然对课程活动较为满意，但仍有学生觉得活动设计不合理，所以教师及助教要明确实践课程目标提前给予课程资源;④评价方式可多样化，让不同水平的学生灵活地选择可以实现的任务，允许制作结果的多样化，同时善于接受学生针对教学提出的不满与建议，使得师生在教与学的过程中实现共同成长。(作者：陕西师范大学教育学院 马云霞，秦健;陕西省教育科学研究所 白珍)