摘要：近几年来，随着国家基础教育新课程改革的实施，我国的中小学机器人教育有了初步的发展，机器人教育逐步成为中小学信息技术课程中不可缺少的部分。培养学生的创新能力是新课程的要求之一，而机器人教育是培养学生创新能力的重要手段。研究发现 Arduino 作为开源平台，具有开源性、廉价性、易操作等特点，因此使用 Arduino 开设中小学机器人课程具有一定的优势。本研究在调查中发现我国机器人教育中还存在一些问题待解决，包括教师缺乏相关专业培训，学校资金不足导致无法开设机器人相关课程，与此同时教学方法与实施等方面缺少关注，造成了机器人课程的教学效果不是很理想。

本论文尝试探索机器人教育的理念和方法，对机器人教育的教学特点进行分析。在分析教学设计的一般过程模式的基础上，以 Arduino 机器人为硬件平台结合 Mixly 编程软件，将适合小学高年级阶段的学生学习的内容分成三个项目，并分析项目式教学法的理论依据及教学流程。最后，从前期分析、教学目标、教学准备、教学活动的设计几个方面进行研究，并尝试提供两个教学设计案例。

关键词：机器人教育； Arduino 机器人； 教学设计； 项目式教学法

 

目录

摘要

Abstract

表索引.6

图索引.7

附录表索引.8

附录图索引.9

第 1 章 绪论 .10

1.1研究背景 10

1.2研究意义 10

1.2.1理论意义 .10

1.2.2实践意义 .10

1.3研究内容 11

1.4研究方法 11

1.5相关概念及界定 12

1.5.1教育机器人 .12

1.5.2 Arduino 机器人 12

1.5.3项目式教学法 .12

第 2 章 国内外相关研究现状及发展趋势 .13

2.1国内的研究现状 13

2.1.1文献发表趋势研究 .13

2.1.2文献内容分析 .14

2.1.3应用现状及发展趋势 .15

2.2国外的研究现状 16

第 3 章 中小学机器人教育现状的调查与分析 .17

3.1问卷设计与调查概况 17

3.2调查分析 17

3.3总结 23

3.4建议 24

第 4 章 项目式教学法的理论基础 .25

4.1建构主义学习理论 25

4.2实用主义教育理论 25

4.3发现学习理论 25

第 5 章 Arduino 机器人教学设计的过程与基本要素 .27

5.1教学设计的一般过程模式 27

5.2信息技术课堂层次的教学设计流程 27

5.3 Arduino 机器人教学要素分析与设计 .28

5.3.1课程教学目标 .28

5.3.2教学内容分析 .29

5.3.3教学项目设计 .29

5.3.4项目教学流程 .31

5.3.5学习评价设计 .32

第 6 章 Arduino 机器人教学设计案例 33

6.1基础项目：点亮 LED .33

6.1.1前期分析 .33

6.1.2教学目标 .33

6.1.3教学准备 .34

6.1.4项目教学活动设计 .34

6.2创意项目：巡线小车 35

6.2.1前期分析 .35

6.2.2教学目标 .35

6.2.3教学准备 .36

6.2.4项目教学活动设计 .36

第 7 章 总结及展望 .38

7.1工作总结 38

7.2未来展望 38

致  谢.39

参考文献.40

附录