乐高-nxt 9898培训 1、理念

1、机器人“做中学” 在中小学教学中的应用,1、为什么要“做中学”？ 2、在中小学课程中运用“机器人做中学” 3、机器人器材在其他学科中的应用 4、乐高机器人教育理念,1、为什么要“做中学”？,你的 hands 知道的比你想象得多!,想一想： 你是怎样系鞋带的？ 可否用笔记下过程？ 孩子们又是怎样系鞋带的？,社 会 发 展,工业社会,信息社会,创新型社会,创新时代人才所需的技能,美国师资培训学院协会在2007年曾发布了一份有关美国教师教育的进展报告，“STEM师资培养”赢得全球竞争的金钥匙。,美国州长协会曾表示，“当今世界只有具有STEM素养人才才能在以知识经济时代的激烈竞争中赢得胜利。”,200

2、6年美国总统布什公布“美国竞争力计划”，加强STEM教育，以保有美国全球科技竞争力。,2010年，奥巴马宣布了 “Educate to Innovate”的运动，旨在举全国之力，加强STEM教育，以实现美国学生在国际数学和科学成绩的排名在未来10年从中游跃至优秀。,STEM教育,英国做法,中国创新教育情况,已经有开始，但是未普及,创新教育涉及到信息技术的多个领域，融合了多种学科知识，具有强大的综合性，已然成为当前各国教育的主流模式。 在中国，创新教育不仅在基础教育领域被广泛应用，高等教育领域也已经普及运营，可以说，创新教育是中国实现技术教育的主要途径。 一线城市已经开始实施以STEM教育为核心

3、的创新教育，但是还未全面普及。 创新教育的普及将给中小学的技术教育增添新的活力，成为培养中小学生综合能力、信息素养的优秀平台。,一线城市实施案例,北京景山学校 北京第二实验小学 北京师范大学 北京教育学院 上海师范大学 上海中山北路小学 广东第二师范学院 ,英国知名杂志经济学人报道：中国是世界上进步最快的经济体，而它在短时间内可以取得如此“引人注目”的重大进步，就是得益于其近年对于研发和教育投资力度的加大。,将软技能或通用技能以及创新能力融合在大学的科研训练计划中。 支持学生们在更广泛的就业环境中提高生产力。 确保高需求的STEM技能能够有效地传授给学生。,STEM教育越发受到重视,STEM教

4、育就是科技创新教育实践的“别称”。,学生记住了多少？,教学90%,做中学75%,研讨50%,演示30%,视听20%,读书10%,听课5%,知识,态度,技能,沟通,团队合作,通过”动手做“解决问题,1999年，中共中央国务院办法了中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定（中发19999号），文件明确指出：“实施素质教育，就是全面贯彻党的教育放着，以提升国民素质为根本宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。” 江泽民同志曾经指出：“必须转变那种妨碍学生创新精神和创新能力发展的教育观念、教育模式，特别是由教师单向灌输知识，以考试分数作为衡量教育成果的唯一标准，以及过于划一呆板的教育教

5、学制度。” 习近平同志更是鲜明地指出：“实施创新驱动发展战略决定着中华民族的前途命运。” 党的十八大强调，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。 党的十八届三中全会要求，通过深化改革建设国家创新体系。,做中学是创新教育的要求,2005年9月10日 温家宝总理考察中小学时强调： “让学生自己去发现问题，讨论问题，解决问题，这种做法非常好。发现一个问题比解决一个问题更重要。一个人要成才，就要学会独立思考。” “我们培养的学生将来不仅要有知识，更重要的是要用这种知识去解决世界上的问题。”,“动手太重要了，同学们考试成绩都不错，但有一个缺陷就是动手能力比较差。要

6、敢于动手，不要怕做错，自己想办法去完成，这就是培养创造能力。这比学书本知识更重要。”,老师参与程度,学生参与程度,解决问题能力,知识迁移能力,传授式教学,做中学,建构主义与 做中学,Constructivist learning is based on students active participation in problem-solving and critical thinking regarding a learning activity which they find relevant and engaging. They are “constructing” their own

7、 knowledge by testing ideas and approaches based on their prior knowledge and experience, applying these to a new situation, and integrating the new knowledge gained with pre-existing intellectual constructs. 建构主义学习是指学生发现与其相关并吸引他们的学习活动，主动地参与到解决问题中并批判性思考。他们通过测试基于其原有知识和经验的想法与方法，来“建构”自己的知识，将其运用于新的情况，把获

8、得的新知识与原有的知识结构相结合。,启发式学习 与做中学,The student is pursuing a problem or activity by applying approaches he or she already knows and integrating those approaches with alternatives presented by other team members, research sources, or current experience. Through trial and error, the student then balances pr

9、e-existing views and approaches with new experiences to construct a new level of understanding. 学生应用其已知的方法探究问题或活动，并将此方法与团队其他成员的方法、研究资源或现行的经验相结合。通过反复试验与实践，将新经验与原有观点、方法相比较，以构建新的认知水平。,2、在中小学课程中运用“机器人做中学”,机器人教育,是实现STEM教育的最佳载体,教学方法: 主要是为了培养学生的技能。 行动: 实验性、发现式的课程取代传统的实验室课程 目的： 确保高需求的STEM技能能够有效地传授给学生。,任务挑战培

10、养学生团队合作能力,机器人教育为了保证学生能够动手实践，往往采取分组形式。其分组教学的模式能够及早的让儿童感受到协同合作，并且以此接触和初步感知社会。在发现问题和解决问题中，除了依靠自身的知识与努力外，进一步感受团队协作和集体智慧的重要性，并逐渐学会应用。,跨学科知识应用提升学生学习能力,真正将所学的知识应用到实践当中，通过解决现实生活中的问题来检验知识的稳固性，创新能力建立在知识上，而体现在应用当中。真正培养学生的能力和素养，还是需要不断地实践，通过实验和命题设立、问题解决让学生发现实际问题、创新解决问题才是素质教育的重中之重。而乐高作为实验设计的良载体，作为实践教学的实验器材之一，可以很好

11、的协助问题解决的设计和实际应用。,机器人教育是创新教育佳实践方式,以机器人教育激发学生知识和能力融合,机器人是一门综合程度极高的学科。学生们学习构建机器人，使用电脑编写程序来控制自己搭建的机器人，用机器人进行数据采集，学习蓝牙或远程通信等。他们在设计中不断测试和调整他们自己的机器人能够理解机器人在真实世界中工作的各种原理。 机器人是最能够激发学生在课堂中学习科学、技术、工程和数学的有效工具。,教材教学和自主创新并重,可按照教材完成各项活动项目，满足正常的教学需求； 师生还可以需求，进行根据创新拓展，丰富了课堂，使学习具备了自主性； 以任务挑战培养学生解决问题的能力。,如何通过机器人教育实现创新

12、教育？,MIT的方案 SCRATCH,麻省理工学院媒体实验室,Mitch Resnick 教授,Scratch软件在机器人教育中的应用,第一阶段 Scratch思快奇创意编程软件,图形化程序设计软件，让学生轻松地认识并熟悉计算机编程。 通过编程创建自己的互动故事、动画游戏、音乐和艺术，在网络上分享作品。 当学生创建和分享Scratch作品时，能学习到重要的计算机编程知识和活用数学知识，同时也得到创造性的思考、系统推理和协同合作的机会。,第二阶段 软件与“思快奇操控板”的结合,“思快奇操控板”（Scratch Board）使学生在编程和动手操作的过程中充分发挥其创意，激发创造力和想象空间。 可识

13、别触摸、光线、声音、电阻变化的操作，促进物理和科学知识的习得。 无限扩展的插孔结构，提供无限的创意空间。,第三阶段配合WeDo套装,2009年诞生的WeDo机器人， 在过去几年的试验和开发过程中已获得参与其中的全球众多教育工作者和学生的欢迎。 学生们构建模型、使用简单的传感器和马达，通过在电脑上使用专门设计的简易编程软件为WeDo机器人编写程序，然后通过电脑直接控制机器人动作。 WeDo概念是让学生在一种有趣和简单的方法中获得机器人基础概念和入门。,第四阶段搭配MindStorm机器人,以赛事作为教学成果的检验,机器人非常便于设计各种项目或比赛，学生在实施智能机器人项目的自主体验过程中培养动手

14、能力、创新力、综合能力、协作能力和进取精神等各种能力。 智能机器人项目或比赛富有挑战性，趣味盎然，有效激发学生对技术的兴趣。,国内机器人赛事,中国青少年机器人比赛 全国青少年科技创新大赛 全国中小学生电脑制作活动 FLL机器人赛锦赛北方区公开赛 WRO世界机器人奥林匹克中国选拔赛 ,国际机器人赛事,FLL机器人世锦赛（全球） FTC FIRST机器人科技挑战赛 FRC FIRST机器人竞赛 WRO世界机器人奥林匹克竞赛（亚太） ,科学 技术探究 设计,科学与技术,科学（science） 主要任务是揭示、发现、认识客观世界的属性和运动规律，解决“是什么”和“为什么”的问题。 技术（technol

15、ogy） 主要任务是解决实际问题，解决“怎么办”的问题。,科学与技术的区别,科学素养,提出问题 猜想假设 实践测试 不断完善,科学知识与技能：关于客观世界的各种事物的本质及规律性的认识和操作本领。 科学方法与能力：能在实践中正确运用的思维和行为方式。 科学行为与习惯：科学行为成为一种反复持久的自觉需要、惯例。 科学精神、态度、价值观：科学的意识、思维活动和一般心理状态，以及对某一对象所持的评价和行为倾向。,科学素养,使用技术,管理技术,理解技术,技术素养,发现需求收集信息设想与创新加工与制作评价与改进,使用技术的能力：包括能成功地操作实践系统，了解已有的宏观系统内容； 管理技术的能力：包括确保

16、所有技术活动是有效的和适当的； 理解技术的能力：包括不仅仅了解事实和信息，而且把信息综合成新的观点的能力。,技术素养,做中学,科学教育与技术教育,科学教育（science education） 培养学生认识自然世界的能力，科学探索方法的发展。 技术教育（technology education） 培养学生手脑并用地改造世界的能力，强调如何产生想法、制作与行动。,平面结构的稳定性研究,一般模型,实物,功能模型,3、机器人器材 在其他学科中的应用,数学课,学生自己搭建立体模型,使用积木来测量几何长度。 通过乐高零件来完成一些比较,测量的问题教学。,几何 教学,展开与折叠一课中，本课的目的是，通过观

17、察、操作发展空间观念，了解棱柱的特征以及棱柱、圆柱、圆锥的侧面展开图。,实验：4人一组，7分钟，用乐高套装的积木，搭建一个五棱柱。 搭建要求：用乐高套装中的轴、销、连接器搭建。 目标：搭建的几何体，符合棱柱的定义。,解斜三角形应用举例一课中，有两道例题，其中例2是关于曲柄连杆机构，学生不容易理解运动状态，因此，在课堂上，教师可以利用乐高机器人套装积木和RCX，搭建曲柄连杆机构。把马达的能量级设置的比较小，以便学生能够看清连杆的运动过程。,运用ROBOLAB中的G语言中的虚拟仪器界面功能. 例:加法运算,学生寻找数学问题: 成绩分档的制作 计程车计费运算 空气质量的评定 半衰期,空气质量评定系统

18、,物理课,冷却水,水温的下降原来不是直线的！ 牛顿冷却定理,什么样的方法可一更快地冷却水?,搅拌? 吹风? 其它方法？,学生自己搭建搅拌机,单摆,摩擦所产生的热量会有多大呢?,轮胎转动,马达,温度传感器,简单的机构是学生自主开发出的实验平台,如何测量小车的 速度、加速度、摩擦力 呢？,如何测量小车的 速度、加速度、摩擦力 呢？,化学课,化学教学拓展,O,H,C,O2,CO2,H2O,CH3O,C6H12O6,C12H12O11,生物课,艺术科目,建筑学,计算机辅助设计乐高,方便的设计方法，与搭建结合。,多角度三维视图,综合实践活动课,通用技术课,技术与设计1,技术与设计2,现代农业技术,家政与

19、生活技术,汽车驾驶与保养,简易机器人制作,建筑及其设计,服装及其设计,电子控制技术,必修模块,选修模块,技术及其性质 设计过程 设计的交流 设计的评价,结构与设计 流程与设计 系统与设计 控制与设计,自动开环控制系统,技术与设计 设计椅子主要是因为我们需要坐下休息, 而不同的椅子有不同的用途: 有的需要轻便,可折叠； 有的需要非常稳固； 有的需要好看； 有的需要可倾斜,躺下 有的 有很多不同的要求, 所以设计方案需要按要求来评估, 没有绝对 “错”还是“对” 的设计。,这些椅子有些地方设计得好, 有些需要改进.,课堂搭建模型 学生创意活动材料 测试平台制作 教师演示模型,教学方法,信息技术课,

20、SCRATCH是为中小学生开发的图形化程序设计软件。利用它可以轻松创建自己的互动故事、动画游戏、音乐和艺术，并在网络上分享作品。 当学生创建和共享SCRATCH作品时，能学习到重要的数学和计算机知识，同时也得到创造性的思考，系统推理，和协同工作的机会。,4、乐高机器人教育理念,乐高器材被誉为改变世界的100项发明之一.在全球很多国家学校的设计类和技术类课程中广泛应用。,教育部-乐高技术教育创新人才培养计划,什么是乐高? Whats LEGO?,1932年,诞生于丹麦的比隆小镇上,乐高的渊源,乐高教育部,乐高教育研究所,1990年,乐高成为世界十大玩具制造商之一，这是欧洲唯一入围的一个公司。其余的公司都是美国或日本的公司。 1999年11月乐高被国际著名杂志财富评为世纪玩具，是20世纪对人类生活具有决定性意义的玩具。 2000年年初，乐高被英国玩具零售商协会评为20世纪最佳玩具。 世界