STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)設(shè)計探究

廣東省廣州市越秀區(qū)舊部前小學(xué) 廣東 廣州 510120

前言

在現(xiàn)階段世界教育發(fā)展進(jìn)程中，STEM教育理念是最具影響力的教育思想之一，并且已經(jīng)在多個領(lǐng)域當(dāng)中展開相關(guān)的研究，創(chuàng)客機器人課程領(lǐng)域就是其中之一，這也是處于信息技術(shù)前沿的課程之一，涉及的內(nèi)容也比較廣泛，其中包括數(shù)學(xué)、物理、建筑等等學(xué)科，因此實際學(xué)習(xí)起來的難度也是比較高的。但是在實踐教育過程中能夠發(fā)現(xiàn)，STEM教育理念與創(chuàng)新機器人課程教學(xué)其實是存在著一定的協(xié)同特點的，所以，在接下來的文章中就將針對[STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)設(shè)計]進(jìn)行詳盡的闡述，除此之外還會在文章中提出一定的具有針對性和建設(shè)性的意見或者對策。

一、STEM教育理念的含義

所謂的STEM教育理念，其實是一種多門學(xué)科的集合體，其中的STEM分別是science、technology、engineering、mathemtics的英文縮寫[1]，由此也能夠看出，STEM教育理念是由科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)四門學(xué)科組成的，但是這里的“組成”并不是簡單意義上的四門學(xué)科教育理念的疊加，而是一種互相交叉整合而形成的教育理念，STEM教育理念下的教育工作需要針對學(xué)生的以下四個方面的素養(yǎng)進(jìn)行針對性的培養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。其教育的核心是：發(fā)現(xiàn)問題——設(shè)計解決方法——利用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)知識實施解決方法——將解決方法傳達(dá)給大家，這種整合具有天然的跨學(xué)科性、情境性、實踐性、協(xié)作性、實證性。

總結(jié)下來，STEM教育理念具有跨學(xué)科、實踐性和協(xié)作性比較強的特點，在實踐教育過程中也比較重視知識與能力并濟(jì)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這是一種非常重要的教育載體。從這一方面上來說，STEM教育理念與國內(nèi)創(chuàng)客機器人課程教學(xué)是具有非常強的協(xié)同性的，二者事實上都是面對未來的一種教育工作，并且能夠有效地提升學(xué)生綜合素質(zhì)，在這一過程中，學(xué)生也會采用理性的思維方式去思考相關(guān)的問題。

二、創(chuàng)客機器人課程教學(xué)的特點

首先，創(chuàng)客機器人課程教學(xué)具有知識面非常廣泛的特點，其本身就會涉及到多個學(xué)科的知識內(nèi)容，其中包括物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)以及計算機學(xué)科知識等等[2]，并且在實際的教學(xué)過程中，這些學(xué)科的知識內(nèi)容并不是互相獨立的關(guān)系，而是通過機器人課程為載體，進(jìn)而將其有機地整合到了一起，在課程教學(xué)過程中，學(xué)生會對課堂中遇到的問題進(jìn)行主動的探究，進(jìn)而利用所學(xué)整合知識內(nèi)容對其進(jìn)行解決，在這一過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識、能力和實踐技能都會得到培養(yǎng)，綜合素質(zhì)得到了有效的提升。

其次，創(chuàng)客機器人課程的實踐性也是比較強的，隨著國內(nèi)的教育事業(yè)的快速發(fā)展，教育事業(yè)和學(xué)生自身都對教育事業(yè)的開展提出了嶄新且更高的要求，其中之一就是教育的實踐性，而在創(chuàng)客機器人課程教學(xué)中就具有實踐性非常強的這一特點，機器人課程包含機器人的搭建和拼裝以及程序調(diào)試，這些內(nèi)容都需要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中參與到實踐過程中，并且在發(fā)現(xiàn)問題的情況之下及時進(jìn)行解決；

最后，創(chuàng)客機器人課程還具有邏輯性非常強的特點，這一點體現(xiàn)在創(chuàng)客機器人課程中的編寫程序方面，進(jìn)而實現(xiàn)對機器人運動的控制，而程序的設(shè)計和編寫就需要學(xué)生具有比較強的邏輯性思維，在教學(xué)過程中也能夠?qū)W(xué)生的邏輯思維進(jìn)行培養(yǎng)。

三、STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)設(shè)計案例

(一)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計

首先，在STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)，教師需要指導(dǎo)學(xué)生正確地認(rèn)識光電傳感器，并且能夠?qū)ζ湔_的使用，測量相關(guān)的光電值；

其次，在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計上，還需要教會學(xué)生綜合運用分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)尋跡車功能了，這一教學(xué)目標(biāo)的實踐性非常強，能夠有效提升學(xué)生的實踐能力，這也是創(chuàng)客機器人課程學(xué)習(xí)過程中非常重要的一種能力；

最后，在實際的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)過程中，依靠學(xué)生單獨進(jìn)行機器人的拼裝和程序編寫等等是比較困難的[3]，因此在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計方面，需要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識，教師在實際的教學(xué)工作中需要將學(xué)生進(jìn)行科學(xué)合理的分組，使得學(xué)生的分工合作意識和團(tuán)隊合作意識得到有效的培養(yǎng)。

(二)教學(xué)過程設(shè)計

教師首先可以對整體的STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)進(jìn)行設(shè)計，將其具體分為以下四個具體部分[4]：①教學(xué)情境的導(dǎo)入；②探究活動的進(jìn)行；③小組成員合作展示；④組成成員的探討。

在情景導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，教師需要在教學(xué)過程中熟練地運用情境教學(xué)法，在前文已經(jīng)提及，創(chuàng)客機器人課程所涉及的內(nèi)容其實是非常多的，在這種情況之下，教師在情景導(dǎo)入環(huán)節(jié)需要盡可能選取學(xué)生熟悉的學(xué)習(xí)情境和生活情境，這樣才能有效激發(fā)學(xué)生的探究熱情，在后續(xù)三個部分的教學(xué)過程中，教師需要充分發(fā)揮出自身的引導(dǎo)作用，在實踐教學(xué)的過程中，學(xué)生的原理理解和外形拼接等等內(nèi)容都需要用到綜合性的知識和技能，這樣的教學(xué)過程也體現(xiàn)出STEM教育理念，實際教學(xué)效果也是比較優(yōu)秀的[5]。

(三)教學(xué)評價的設(shè)計

就目前來說，在各項教育工作中，教學(xué)評價都是非常重要的一部分，科學(xué)合理的教學(xué)評價能夠有助于教師和學(xué)生了解教學(xué)情況和學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而在后續(xù)的教學(xué)過程中針對性的采取相關(guān)的措施，對于STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)來說也是一樣的，負(fù)責(zé)設(shè)計的教師需要充分意識到教學(xué)評價的重要性，并且對其進(jìn)行創(chuàng)新改革。

為了實現(xiàn)教學(xué)評價的科學(xué)合理性，可以將評價主體方面進(jìn)行改變，改變傳統(tǒng)的單一的教師評價，引入學(xué)生的自評和互評[6]，使得學(xué)生能夠從不同的角度看待自身的創(chuàng)客機器人課程學(xué)習(xí)，而教師的評價則需要從多方面進(jìn)行評價，這也符合創(chuàng)客機器人課程的主要特點，其中主要包含以下幾個方面的評價：①機器人的設(shè)計方面；②程序的編寫難度方面；③小組合作方面。教師在多主體、多維度的教學(xué)評價過程中發(fā)現(xiàn)一個亮點就可以在綜合評價上添加一顆“星星”，也有助于學(xué)生了解自身的STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程學(xué)習(xí)情況。

結(jié)論

綜上所述，就是目前為止針對[STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)設(shè)計工作]的相關(guān)研究和分析了，從文中敘述的內(nèi)容中不難看出，傳統(tǒng)的教學(xué)理念已經(jīng)逐漸不能滿足創(chuàng)客機器人課程的教學(xué)需求了，在這種情況之下需要對STEM教育理念進(jìn)行充分的應(yīng)用，并且進(jìn)行長期的探索，而且目前STEM教育理念下的創(chuàng)客機器人課程教學(xué)處于初期階段，實際應(yīng)用還存在著一定的問題，需要不斷進(jìn)行實踐、優(yōu)化和完善。