佛山市南海区九江镇初级中学
STEM是一门基于四个特定学科Science科学、Technology技术、Engineering工程和Mathematics数学以跨学科应用为主要方式教育学生的课程。具体表现为跨学科的融合和项目式学习。下面我们就以项目的方式探讨创客魔方机器人教师培训。
一、创客模仿机器人的背景
现有机器人教学取得优异成绩的绝大部分集中在优势学校，他们拥有资金、技术、专业团队。对于现阶段绝大多数基础教育阶段的学校来说，这种模式是难以模仿与企及的。其单个项目的投入与产出不成比例，庞大的资金投入限制地区性义务阶段的递增式人才培养，教师能力与学校分工的冲突等一系列客观因素影响，使得机器人教学成为某些名牌学校的拳头产品，而无法真正做到机器人教学的普及与推广。我们不难看到，现阶段机器人教学完全处于自然生态竞争，地区差异明显，淘汰式，筛选式培养成为主流。
与以上机器人教学不同，本篇所指创客魔方机器人是指利用Arduino开源板自主搭建的机器人，并进行指向任务式（推魔方到指定得分区、指定障碍规避、指定承重跨越等）的一种比赛型机器人，由于其教师培养与学生入手起点低，中小学阶段衔接自然，学生培养目标明确（普及型机器人教学），项目指向性教学可操作性强，单机投入成本低（高配不到200元），目前成为佛山市南海区所特有的一项本土机器人教学与比赛项目。
可以看到，该项目从建立之初，其先天的"接地气"优势成为该项目持续扩大的重要法宝。2019年1月3日该项目在南海区九江镇初级中学拉开战幕，来自南海区49间学校163只队伍现场角逐，该项目不论从参赛学校还是参赛人数不论从比赛成绩还是获奖学校分布，均达到了历史新高与相对平衡的阶段，毋庸置疑，单就一个区级专项比赛，其规模以远远超过过其他机器人项目的全省参赛人数，从这个角度来看，该项目的成功之处不得不引起我们的思考！
二、项目设计思路
1、教师培训中STEM理念的理解
机器人项目的目标是培养提升学生的认知能力、合作能力、创新能力和职业能力，创客魔方机器人从配件组装与机器结构设计到程序设计与实际参赛应用，从项目操作性上来看，涵盖机械、电子、计算机软硬件人工智能等多学科融合；从横向学科融合上来看，涵盖Science科学、Technology技术、Engineering工程和Mathematics数学四个关键类别，从训练过程上来看，包括学员选拔、基础能力与技能养成、团队建设、项目完成机制、考核评价、心理素质提升、现场比赛、赛后反思提升与新老队员融合，涵盖认知、合作、创新、技能等多个方面。该项目在正式启动之前，教师从思想上必须明确该项目与常规信息化教学不同。实际教学中教师必须进行跨学科融合也就是我们常说的"基于STEM跨学科融合理念"。
2、教师团队建设的STEM融合
创客模仿机器人项目式教学本事是在框架内进行创新[1] ，也就是我们常说的基于现有条件下的创新，这不单单值得是魔方机器人本身的技术创新，还包括在此基础上的教师项目团队建设，我们应该明确的认识到，单一教师是难以在相对较短的时间内（1到2个月以内）掌握上文所指跨学科能力，并且进行有效整合，暂且不提教师本身学习能力的强弱，单就教师本身的跨学科融合式培训也缺少相应的条件。因此教师、学校与相关职能部门必须以自身条件为基础，先一步完成教师团队的跨学科，跨学校资源整合，也就是教师团队的STEM融合。
值得注意的是，从2016佛山市南海区开展的创客魔方机器专项比赛活动历程来看，其发展壮大非常具有典型性与普及性。第一年行政性推广，第二年重点选拔扶植，第三年融合推广，从目前比赛情况来开，步骤明确效果显著。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆尤其是以广东省课题"基础教育信息化融合创新示范培育"为基础的重点扶植学校南海区九江镇初级中学，其"疯狂创客"五人团队（"电子"物理老师、"程序"信息教师、"机械工程"教育信息化教师、"外观设计与产品展示"历史教师、"组织协调"数学教师）先一步完成跨学科整合，并以其位核心于2018年底首率先试点该镇机器人项目教师跨学科融合培养机制，使得九江镇在2019年初的专项比赛中大放异彩！
三、项目实施
创客魔方机器人教师培训是广东省基础教育信息化融合创新示范培育推广项目，以南海区九江镇初级中学为实践基地，首先在九江镇的12间中小学开展创客魔方机器人教师培训。
1、信息交流的有效性
教师培训的起点是信息交流的有效性。为此该导师团队（本文指以九江镇初级中学为主题的"疯狂创客"团队）首先利用了广东省双融双创平台的机器人社团，在平台中上传自主录制的课程视频、撰写专项教材、制作PPt及相关课程资料，实现网上交流信息对等，其次利用现有微信、QQ等手段实现时时教学信息交流、讨论与反溃
2、项目试学习，引入翻转课堂[2] 理念，实现上授课、线下实操同步
萨尔曼?可汗探索出的翻转课堂理念，是提升培训及教学效果的有效途径。以拆分项目为导向，发布教学资源与项目母校，通过线上授课、线下实操制作的，线上线下相结合的教师培训模式,打破了教师培训的地域整合与学科整合的局限性，实现了理论与实操同步实施，资源共享。
四、项目评估
1、项目成效
从2018年9月以来，通过对九江镇全部中小学机器人教师的试点培训，前前后后线上线下举办了十多次的培训，在2019年1月举办的南海区创客魔方机器人（专项）比赛中，在短短半年多的时间，参与的学校由2018年的10多间，变成了如今的49间，其中试点的九江镇所有12间中小学全部参加，参赛队伍也由原来的20多支变成了如今的163支，把一个南海区本土项目的赛事办成了一个中型的比赛项目，试点效果明显。下一步将向全区所有中小学进行培训与辐射。
2、项目特色
（1）机器人教师培训过程基于现实问题的解决和STEM理念同源。
创客创客魔方机器人所有硬软件开源，设计也是自主设计，从内而外都可以改装，例如加一组循线模块，就可以制作成循线小车，进一步可改装成送餐机器人。又如加一个打描雷达，又能制作成为自动避碍机器人。加一组定位模块，又能实现自动跟踪机器人。加一个深度相机或手感识别又能制作足球的守门员等等。
（2）机器人教师培训以工程为载体，符合STEM承载功能。
在培训的每一个内容都是一项工程，如机器人的搭建，要求搭建的机器重心低、结构稳固并有创意。在循线的环节中，要求机器如行走平稳，在推魔方时不影响重心的稳定。在推魔术进入得分区时，要求规化一种较优的策略与算法，使机器人在最短时间内得到更多的分数。可以说，创客魔方机器人完成的每一项任务，都是以工程为载体。
（3）机器人教师培训注重学科的融合，知识结构的重构过程，展现STEM体系魅力。
创客魔术机器人集机械、数学、科学、技术等知识的融合，是硬件知识与软件的配合。在机器人工程任务设计过程，充分融合各学科知识，重构项目的知识体系。
（4）机器人教师培训注重失败，败中求变、败中求胜，重塑STEM的历程。
在创客魔术机器人教师培训中，我们也发现不管是在机器的搭建还是传感器的调试等等，并不能一帆风顺，往往一个硬件的选择问题可能你要重复十多次的实验。失败是机器人的一个主旋律，你可能在失败中突然找到方法和灵感，也是你积累和沉淀的一个过程。
【参考文献】
1. 《Inside the Box》框架内创新--属性依存策略
2.Lage, M. J.,Platt, G. J. & Treglia, M. (2000). Inverting the classroom: A gateway to creating an inclusive learning environment. Journal of Economic Education。2000年，J.Wesley Baker在第11届大学教学国际会议上发表了论文"The classroom flip: using web course management tools to become the guide by theside"。
论文作者:孙启富 李伟伟 周劲
论文发表刊物:《科技尚品》2018年第11期
论文发表时间:2019/7/18
标签：机器人论文; 魔方论文; 项目论文; 教师论文; 南海论文; 教师培训论文; 学校论文; 《科技尚品》2018年第11期论文;