淺談STEAM理念在機器人教學中的應用

黃珩

【摘要】STEAM是Science（科學），Technology（技術），Egineering（工程），Arts（藝術），Maths（數(shù)學）五個單詞的首字母組合。Steam現(xiàn)逐漸發(fā)展為包容性更強的跨學科綜合素質教育，強調與實際應用相結合，在動手實踐中不斷建立跨學科的創(chuàng)新思維和應用能力。在魔方機器人教學中引入STEAM理念，可以大幅提高小學生的探索能力和創(chuàng)新意識。

【關鍵詞】STEAM理念;機器人教育;創(chuàng)客魔方機器人

當今科技發(fā)展日新月異，一個國家的競爭力往往取決于這個國家的創(chuàng)新人才儲備，而創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需要創(chuàng)新教育，因此STEAM教育理念應運而生。我國政府一直都十分明確創(chuàng)新教育的重要性，尤其在近年來鼓勵有條件的地區(qū)進行STEAM教育和機器人教育等創(chuàng)新課程的探索和實踐。機器人教學是以問題為驅動導向，促使學生主動進行探究式學習的教學模式，其是發(fā)揮學生主動性和創(chuàng)新性的有效途徑。機器人教學的有效開展對培養(yǎng)學生探索能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力具有極大的促進作用，如何在機器人教學中融入STEAM理念是值得我們在實踐中不斷探索的問題。

創(chuàng)客魔方機器人項目有起點相對較低，基礎學科整合便利，可廣泛推廣，投入資源快捷廉價等諸多優(yōu)點，是開展STEAM融合教學的優(yōu)秀項目，對于提升基礎信息學課程改革，提升學校學生創(chuàng)新能力，拓展學校創(chuàng)新項目有著重要價值。

一、創(chuàng)客魔方機器人在傳統(tǒng)教學實施中的問題

在過去的三年時間里，我們雖在創(chuàng)客魔方機器人競賽中取得了一點成績，但相關課程基本圍繞競賽開展，重技術而輕過程，重實踐而輕應用，缺乏對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對于課堂教學模式的實施仍然不夠清晰，以傳統(tǒng)課堂為主體的教學方法，容易導致學生出現(xiàn)以下的問題。

學生缺乏自主尋求解決搭建問題的方法，學生在搭建機器人的過程中，遇到的物理學問題，往往不經過自主思考，直接求助老師，缺少自主探究的創(chuàng)新精神;電學知識較弱，小學生對電壓的穩(wěn)壓、降壓，以及正負極接線等基礎電學知識理解不夠深入，導致時常接錯線而燒壞電子元器件;缺乏對魔方機器人的檢修能力，由于機器人接線的復雜性以及由于碰撞產生的不穩(wěn)定性，經常需要對機器人的傳感器進行校準或者是對機器人線束進行加固和重接，學生在這方面能力較為薄弱，害怕把機器人的問題嚴重化。

二、STEAM教育與機器人教育的結合

（一）立足課堂， 讓學生從“做”中學

在進行創(chuàng)客魔方機器人課堂教學時，由于課程時間緊張，任務繁重。因此教師必須深度挖掘課堂教學的內容，以保證STEAM教學可以順利有效地開展。在基于STEAM的魔方機器人教學中，教師可以通過對魔方機器人的各種知識進行劃分，形成模塊化的教學方式，以幫助學生對機器人可能遇到的潛在問題進行一一深入探索，將物理電學，工程搭建，程序設計等幾個部分的內容融合起來，全面培養(yǎng)學生對知識的掌握和應用。讓學生在課堂中主動發(fā)現(xiàn)問題、大膽猜測、親自動手實踐，最終解決問題。

讓學生“從做中學”，也就是從經驗中學習。讓學生在實踐當中獲取知識，通過知行結合，讓學生真正的理解知識，學會應用知識。以魔方機器人搭建為例。按照傳統(tǒng)的教學模式，學生只會按照老師PPT上的內容，進行模仿搭建。這雖然可以相對高效地向學生傳授搭建機器人的方法，但是卻限制了學生創(chuàng)新思維的發(fā)揮，而且學生也不能明白各種工程結構在機器人整體穩(wěn)定性中發(fā)揮的作用。若可以把教學過程改成老師只提供簡單的思路框架而不展示機器人的整體搭建步驟，由學生根據老師的框架，自行設計機器人的工程結構，在實踐中探尋重心高度、前后配重、橫縱梁穩(wěn)定性等各種物理學工程知識在實際應用中的重要性，讓學生在實踐中跌倒、爬起、再跌倒、再爬起的挫折中獲取經驗，從經驗中汲取知識。這雖然可能會大大降低機器人搭建的效率。但是可以充分培養(yǎng)并調動學生的創(chuàng)新意識以及動手實踐能力，同時可以提高學生的抗挫折能力。這種教學模式不但可以讓學生真正理解應用知識，在賽場上，遇到突發(fā)情況也能更好地自由應對。

（二）融合STEAM理念，促進多元評價

在傳統(tǒng)魔方機器人課堂教學中，更傾向于以對學生作品的評價作為學生學習成果的評價依據。但是，STEAM理念下的機器人教育應該更加注重學生能力的培養(yǎng)，而不是以最后的成果作為唯一評價依據。我們老師在課堂中還應該關注學生在學習過程中的表現(xiàn)，比如團隊合作能力、發(fā)現(xiàn)解決問題的能力、動手能力等等。舉個例子：一位學生在編程的過程發(fā)現(xiàn)了和老師不一樣的思路，于是用自己的思路重構了代碼，結果不一定成功，甚至會走很多彎路，效果也會比老師的思路要差。但是我覺得這種學生比起循規(guī)蹈矩按老師的思路快速完成的學生更應該值得重視。重視過程的多元評價體系才有利于鼓勵學生積極參與項目過程，提出自己的創(chuàng)意和想法，從而實現(xiàn)對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）從教師自身出發(fā)，推動STEAM深度教學

對于教師來說，課堂中想要深入落實STEAM教育，教師本身各學科的知識必須過硬。由于不是傳統(tǒng)按步就班的教學模式，若本身各學科知識儲備不深，很容易在學生遇到問題時，不能給予有效的建議，來引導其繼續(xù)探究，從而導致STEAM課堂效率低下。為此，教師必須重點對STEAM 深度教學內容進行探究，轉變傳統(tǒng)課堂教學方式，使課堂教學更加靈活多樣。課堂上必須安排足夠多的時間來讓老師和學生共同交流運作。只有在良好民主的課堂氛圍中，才能提高學生的主動性。同時也能培養(yǎng)學生樂于分享的創(chuàng)客精神以及習慣聽取他人經驗的良好品格，這樣課堂也就變成以學生的發(fā)展為本，以學生為主體的生本課堂教學形態(tài)。

三、小結

隨著對STEAM理念的深入探究，以及在創(chuàng)客魔方機器人教學中的探索，能夠通過多元化的教學方式來激勵學生的興趣，激發(fā)學生綜合運用學科知識的實踐精神，促進學生將學科知識轉化為勞動技能，從而全面提升學生核心素養(yǎng)，激發(fā)思維的多元化同時通過STEAM教育對傳統(tǒng)機器人課堂的改進創(chuàng)新，也可以使得課堂的質量和水平得到全面的提高，為社會培養(yǎng)與時俱進的創(chuàng)新性人才。

【本文系2020-2021學年南海區(qū)教育教學小課題項目“基于STEAM理念的創(chuàng)客魔方機器人教學策略的研究”成果（課題編號：NHXKT2020101345）】

【參考文獻】

[1]周艷.淺談STEAM教育與小學信息技術教學結合[J].益智，2020（09）：163-164.

[2]馮若君.STEAM理念下小學機器人教育的教學模式研究[D].重慶：西南大學，2020.

（責任編輯：黃潔梅）