面向Arduino的创客教学案例库管理平台的设计与实现

摘要

数字设计技术、开源硬件及快速成型技术的发展与普及，使得创客运动在世界各地开展得如火如荼。创客运动对教育领域的碰撞孕育了新的教育形态——创客教育。随着创客教育的发展，越来越多的学校开始进行创客教学实践探索。然而，我国的创客教学还处于刚刚起步的阶段，创客课程资源不足，教学案例相对匮乏，加上许多教师及学生对创客课程学习的认识不足，创客教学往往难以达到理想的效果。因此，本文以Arduino创客教学为例，进行创客教学的案例库的设计与开发，以期为中小学创客教学的发展及创客教学资源的建设提供借鉴。
　　本文主要研究内容是Arduino的创客教学案例结构要素分析以及Arduino创客教学案例库的设计与实现。通过文献法研究创客教学模式，教学案例的特征。结合Arduino创客教学实践，总结并归纳了创客教学案例的结构要素。此外，还通过文献研究分析了已有案例库的相关研究及教学案例的特征;参考网络教育资源建设的相关标准，归纳并总结了教学案例的相关属性，将Arduino创客教学案例资源进行分类和组织，建立合理的创客教学案例检索机制，为案例库的构建提供一定的理论基础及依据。在此基础上，采用设计的方法进行了面向Arduino创客教学案例库系统各个功能模块的设计与原型实现。本论文的主要研究体现在以下几点。
　　(1)Arduino创客教学案例结构要素分析。通过对教学案例的相关研究以及Arduino创客教学实践，总结归纳面向Arduino的创客教学案例的结构要素及其描述框架，并对创客教学案例的结构属性进行了描述。
　　(2)创客教学案例资源的分类与组织方法的研究。结合创客教学案例的结构要素以及教育信息资源组织标准、网络信息资源标准等，对面向Arduino的创客教学案例库管理平台中的案例资源进行合理的组织分类，并进行标准化处理;在对Arduino创客教学案例资源进行条理清晰、分类明确的基础上，建立最优化的创客教学案例检索策略，从而能够方便用户清晰便捷的检索并获取案例资源。
　　(3)面向Arduino创客教学案例库各功能模块的设计。根据创客教学种对创客教学案例的实际需求及案例库设计原则等，进行创客教学案例库资源模块的划分，设计一个资源获取便捷性、资源类型多样性、资源内容丰富性的案例库系统，为教师及学生提供丰富多样的创客学习案例支持服务。
　　(4)创客教学案例库系统各个模块功能的实现。分析了创客教学案例库系统的实现环境和开发技术，在现有的技术条件下，结合自身技术水平及创客教学实际需求，选择合适的技术实现方法，进行案例库系统各个系统功能模块的实现。

目录

摘要

1．1 研究背景

1．1．1 创新性人才培养的时代需求

1．1．2 新课程改革的驱动

1．1．3 创客教学的反思与需求

1．2 国内外研究现状

1．2．1 创客教育研究现状

1．2．2 教育案例库研究现状

1．3 研究目标与内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 研究方法

1．4．1 文献研究法

1．4．2 设计开发法

2．1．1 起源与发展

2．1．2 理论基础

2．1．3 教学目标

2．1．4 学习内容

2．1．5 学习方式

2．1．6 学习评价

2．2 基于Arduino的创客教学

2．2．1 mduino简介

2．2．2 mduino编程环境

2．2．3 基于Arduino的创客教学

2．3 教学案例库

2．3．1 概念界定

2．3．2 基于案例的学习(CBL)

3 基于Arduino的创客教学案例表示

3．1 Arduino创客教学案例示例——《制作LED交通灯》

3．2 Arduino教学案例要素解析

3．2．1 作品制作要素

3．2．2 教学设计要素

3．2．3 教学案例元数据

3．3 创客教学案例描述框架

3．4 Arduino教学案例的分类与检索

4 创客教学案例库的系统设计

4．1 系统的需求分析

4．1．1 系统的功能需求分析

4．1．2 系统的性能需求分析

4．2 设计目标

4．3 角色与权限

4．4 系统总体结构及各功能模块设计

4．4．1 用户管理模块设计

4．4．2 案例管理模块设计

4．4．3 案例检索与查阅模块设计

4．4．4 互动交流模块设计

5 创客教学案例库的原型实现

5．1 系统开发环境和技术

5．1．1 系统的整体架构

5．1．2 系统开发语言和技术

5．2 数据库系统的设计

5．2．1 数据库结构的设计

5．2．2 数据表的设计

5．3 案例库系统各功能模块的实现

5．3．1 用户端功能实现

5．3．2 管理端功能实现

5．4 系统测试

6 研究总结与展望

6．2 研究展望

参考文献

致谢

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