STEM理念下基于機(jī)器人教學(xué)提升學(xué)生信息素養(yǎng)的探究

摘 要：隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人課程在教育領(lǐng)域中越來(lái)越受重視。隨著STEM教育理念日益完善，機(jī)器人課程教學(xué)不僅可以讓學(xué)生獲得更多的知識(shí)，還可以激發(fā)他們的創(chuàng)造力，讓他們擁抱未來(lái)。為此，我們可以結(jié)合STEM教育理念，在高中階段開(kāi)發(fā)一系列的機(jī)器人課程，以幫助學(xué)生更好地掌握信息技術(shù)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)的提升。文章闡述了STEM理念下機(jī)器人課程教學(xué)對(duì)提升學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)的作用，分析了STEM理念下機(jī)器人課程教學(xué)存在的問(wèn)題，探討了開(kāi)展STEM機(jī)器人課程提升學(xué)生信息素養(yǎng)的策略。

關(guān)鍵詞：STEM理念；機(jī)器人課程；信息素養(yǎng)

基金項(xiàng)目：本文系甘肅省定西市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度立項(xiàng)課題“基于STEM理念的機(jī)器人項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”（課題立項(xiàng)號(hào)：DX［2022］GHB0102）的階段性成果。

作者簡(jiǎn)介：李玉文（1980—），男，甘肅省定西市臨洮縣文峰中學(xué)。

STEM教育理念是一種融合多種學(xué)科、教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐等元素的綜合性課程教學(xué)理念，它為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了支持。部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在偏科的情況，導(dǎo)致他們的能力發(fā)展并不平衡。在新時(shí)代背景下，新的教育改革倡導(dǎo)將綜合實(shí)踐課程納入教育體系，以促進(jìn)學(xué)生各方面能力全面發(fā)展。通過(guò)綜合實(shí)踐課程，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度探索生活和社會(huì)，培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力和實(shí)際操作技巧，與STEM教育理念的核心思想是完全相同的。STEM教育理念是一種重要的教學(xué)理念，它能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。因此，我們需要深入研究這一理念，并探究將它與信息技術(shù)課程教學(xué)相結(jié)合的方法。

一、STEM理念下機(jī)器人課程教學(xué)對(duì)提升學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)的作用

（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

隨著科技水平的飛速發(fā)展，我國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)越來(lái)越火熱，賽事水平得到了顯著提升。然而，要想使機(jī)器人課程真正走進(jìn)課堂，我們必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，更新教學(xué)理念，讓學(xué)生更好地參與到課堂活動(dòng)中，從而培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。STEM理念下的機(jī)器人課程從課程性質(zhì)來(lái)看是一門充滿活力、具有實(shí)踐性和綜合性的活動(dòng)課程。在課程教學(xué)中，教師要基于學(xué)生參與活動(dòng)的實(shí)際情況，引導(dǎo)他們?cè)谇谟趧?dòng)手、善于實(shí)踐和樂(lè)于思考中發(fā)展科技創(chuàng)新思維，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而提升學(xué)生的信息技術(shù)綜合素質(zhì)。基于此，教師在教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)學(xué)生不同的信息技術(shù)水平、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計(jì)一系列有代入感和啟發(fā)性的問(wèn)題，以此幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)，提升創(chuàng)新能力。

（二）基于操作發(fā)展學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

通過(guò)STEM理念下機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握更多的信息技術(shù)知識(shí)，提升自身的實(shí)踐能力，發(fā)展邏輯思維能力。比如，學(xué)生在參與足球機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目的過(guò)程中，可以將進(jìn)攻的機(jī)器人改裝成守門的防御機(jī)器人。在此過(guò)程中，教師要基于項(xiàng)目式教學(xué)的需求，給學(xué)生列出詳細(xì)的解決方案，讓學(xué)生更好地了解此類機(jī)器人的特性，從而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，讓學(xué)生更好地發(fā)掘自身的信息技術(shù)學(xué)習(xí)潛力［1］。同時(shí)，教師還應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生從最初的想法出發(fā)，一步一步地設(shè)計(jì)機(jī)器人的功能，最終達(dá)成預(yù)期的目標(biāo)，以此培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

（三）通過(guò)機(jī)器人競(jìng)賽，拓展學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)發(fā)展的渠道

為了提高學(xué)生的機(jī)器人設(shè)計(jì)能力，教師可為他們提供更多的機(jī)會(huì)，推薦他們參加科技節(jié)、各種機(jī)器人競(jìng)賽等。此外，教師也可以在校內(nèi)舉辦各種機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，以開(kāi)闊學(xué)生的視野，增強(qiáng)他們的自信心。這樣可以有效提升信息技術(shù)課堂教學(xué)的效果，拓寬學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)發(fā)展的渠道。然而，在目前的機(jī)器人課堂教學(xué)中，仍然存在一些問(wèn)題，為此，教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人課堂教學(xué)實(shí)踐的研究，摒棄以往灌輸式的教學(xué)方式，重視實(shí)踐操作，以促進(jìn)學(xué)生信息綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

二、STEM理念下機(jī)器人課程教學(xué)存在的問(wèn)題

機(jī)器人課程教學(xué)旨在幫助學(xué)生掌握相關(guān)技能，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升他們的綜合素質(zhì)。在機(jī)器人課程教學(xué)中，教師引入電子傳感器、人工智能等前沿技術(shù)，不僅可以提升學(xué)生的知識(shí)水平，還可以激發(fā)他們的編程熱情，鍛煉他們的計(jì)算能力、創(chuàng)造性思維，為他們的未來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，STEM理念下的機(jī)器人課程教學(xué)還存在如下問(wèn)題。

（一）過(guò)于注重比賽，忽視信息素養(yǎng)的培養(yǎng)

隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)校開(kāi)始重視機(jī)器人課程教學(xué)，并且積極組織各種機(jī)器人比賽，旨在幫助學(xué)生深入理解和掌握機(jī)器人技術(shù)，提高他們的實(shí)踐能力。然而，目前機(jī)器人課程教學(xué)仍然停留在傳統(tǒng)的競(jìng)賽形式上，部分學(xué)校和教師過(guò)于重視比賽，卻忽視了學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生雖然參加了機(jī)器人競(jìng)賽，但卻沒(méi)能深入理解相應(yīng)的知識(shí)與內(nèi)涵。

（二）機(jī)器人課程，普及度不高

隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的學(xué)校開(kāi)始重視機(jī)器人課程，這使得機(jī)器人課程開(kāi)始從選修課、興趣課和課下活動(dòng)等形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詯?ài)好為主的機(jī)器人課程教學(xué)形式，但普及度仍然不高。此外，由于學(xué)校的信息技術(shù)教學(xué)目標(biāo)不夠明確，部分高中學(xué)校更關(guān)注高考升學(xué)方面的事情，加上缺乏科學(xué)的教學(xué)方法和統(tǒng)一的教材，導(dǎo)致機(jī)器人項(xiàng)目式教育的發(fā)展受到了一定的限制，機(jī)器人課程教育效果不盡如人意。

（三）教師專業(yè)素養(yǎng)有待提升

STEM理念下的機(jī)器人課程教學(xué)的實(shí)施，需要優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)的支持。然而，部分學(xué)校只注重文化課教師團(tuán)隊(duì)的建設(shè)和培養(yǎng)，對(duì)信息技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)力度不夠，缺乏有一定專業(yè)背景和信息技術(shù)素養(yǎng)的機(jī)器人課程教師，也較少組織相應(yīng)的培訓(xùn)，這導(dǎo)致機(jī)器人課程教師的整體教學(xué)水平不高。對(duì)此，學(xué)校要重視起來(lái)，積極引進(jìn)相應(yīng)的優(yōu)秀人才，多開(kāi)展相應(yīng)的培訓(xùn)活動(dòng)，加大對(duì)本課程的支持力度，從而提升STEM理念下機(jī)器人課程教學(xué)的效果。

三、開(kāi)展STEM機(jī)器人課程提升學(xué)生信息素養(yǎng)的策略

（一）以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式指的是在課堂上，教師根據(jù)學(xué)生的不同水平，設(shè)計(jì)不同的任務(wù)，通過(guò)任務(wù)促使學(xué)生掌握相應(yīng)的知識(shí)。這種模式旨在提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考能力。在這種模式下，教師會(huì)設(shè)計(jì)各種不同的任務(wù)，幫助學(xué)生掌握新的知識(shí)。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，通過(guò)基于課堂實(shí)踐活動(dòng)的討論，學(xué)生有更多機(jī)會(huì)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。教師需要根據(jù)學(xué)生的能力水平來(lái)安排課堂實(shí)踐活動(dòng)，并及時(shí)回答他們的疑問(wèn)。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)將任務(wù)目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)情境相結(jié)合，讓學(xué)生通過(guò)完成真實(shí)的任務(wù)來(lái)學(xué)習(xí)［2］。通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅能夠獲得成就感，還能夠激發(fā)好奇心，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，獲得自主學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力。

（二）以團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)的模式培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作探究的能力

通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)生可以更好地進(jìn)行科技實(shí)驗(yàn)，提升組織能力和管理能力?！耙匀藶楸尽钡慕逃砟钜蠼處熥寣W(xué)生以分組、分工、協(xié)作等方式參與到機(jī)器人課堂教學(xué)中，以此來(lái)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力和協(xié)作探究能力。在收集問(wèn)題、分析教學(xué)重難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，教師要提煉出有價(jià)值的探究主題，并采取有效的措施，如團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生擺脫被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，深入理解知識(shí)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教師可以組織一些小組競(jìng)賽和最佳方案討論會(huì)等實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在交流和分享的過(guò)程中，運(yùn)用知識(shí)，深入理解知識(shí)。這樣，在團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以相互交流，和同學(xué)共同探索知識(shí)，一起完成任務(wù)，獲得協(xié)作探究能力、思維發(fā)散能力的提升。

（三）充分利用高校的STEM教育資源提升師生技術(shù)素養(yǎng)

目前，由于缺乏專業(yè)的教師和課本以及相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)施機(jī)器人課程教學(xué)時(shí)，學(xué)校要積極利用高校的STEM教育資源，并結(jié)合本校的機(jī)器人課程教學(xué)情況，組建一支高素質(zhì)的教師團(tuán)隊(duì)，以促進(jìn)機(jī)器人課程教學(xué)的發(fā)展。為了更好地提升學(xué)生的機(jī)器人技術(shù)水平，學(xué)校的相關(guān)教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)多借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教育理念，結(jié)合本地資源，研發(fā)一系列獨(dú)具特色的機(jī)器人課程。對(duì)此，學(xué)?？梢詮母咝Ｒ霌碛胸S富知識(shí)和技能，具備較強(qiáng)的技術(shù)素養(yǎng)的年輕教師，為學(xué)生提供實(shí)踐性的指導(dǎo)，使他們能夠更好地掌握技術(shù)，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

（四）豐富STEM理念下機(jī)器人教學(xué)項(xiàng)目的課程資源

采用項(xiàng)目式教學(xué)的機(jī)器人課程可以顯著提高學(xué)生的創(chuàng)新、分析、協(xié)作、溝通、批判性思考等多方面的能力，深受學(xué)生的歡迎。然而，由于項(xiàng)目式教學(xué)的要求較高，普通學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)［3］。因此，學(xué)校應(yīng)與高校、科研院所以及相關(guān)企業(yè)建立良好的關(guān)系，共同努力，不斷改進(jìn)、完善機(jī)器人課程的內(nèi)容，使之更加符合實(shí)際需求。學(xué)校應(yīng)該積極制作有深度、涵蓋范圍廣、具有前沿性的課程資源包，同時(shí)還要提供簡(jiǎn)單易懂的教具，豐富STEM理念下機(jī)器人教學(xué)項(xiàng)目的課程資源，以滿足不同年齡段學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐需求，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

（五）探索基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育新模式

在STEM理念下的機(jī)器人課程教學(xué)中，我們可以將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，充分利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)建豐富的在線學(xué)習(xí)資源，建立起一個(gè)完整的、能夠?qū)⒕€上與線下有效結(jié)合的學(xué)習(xí)體系，從而使學(xué)生從傳統(tǒng)的被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈骄恐R(shí)的狀態(tài)［4］。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，教師可以將機(jī)器人課程教學(xué)和在線教育平臺(tái)相結(jié)合，讓學(xué)生的“道具”和“導(dǎo)師”都能夠成為他們的學(xué)習(xí)工具，讓他們對(duì)機(jī)器人和科技創(chuàng)新產(chǎn)生濃厚的興趣。

結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)高中機(jī)器人教育水平仍然不是很高。為了滿足日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才，教育工作者必須認(rèn)識(shí)到機(jī)器人課程教育的重要性，積極對(duì)學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)教育［5］。這樣不僅可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，還能提高他們的信息素養(yǎng)。研究表明，STEM理念下的機(jī)器人課程既可以激發(fā)學(xué)生的想象力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以提升他們的信息素養(yǎng)，拓寬他們的思維，提升他們的創(chuàng)新能力以及實(shí)踐技能。但是，目前的機(jī)器人課程教學(xué)還存在一些挑戰(zhàn)，為此，教師應(yīng)認(rèn)真思考，完善組織和實(shí)施機(jī)器人課程教學(xué)的方式，讓學(xué)生能夠在課堂上更加深入地探索和實(shí)踐，從而培養(yǎng)他們的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。教師要進(jìn)行大量的理論研究和實(shí)踐探索，以解決機(jī)器人課程教學(xué)中的問(wèn)題，提升課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的信息技能與信息素養(yǎng)，為他們的未來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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