以學為中心的項目式學習讓機器人教學更“stem”

梁君

【摘要】依托機器人實驗室，在機器人學科教學中以項目為主線、以學為中心組織學生開展合作學習，提高合作能力、問題解決能力、實踐創新能力，踐行stem教育理念，培養具有stem素養的復合型的人才。

【關鍵詞】stem教育理念 機器人教學

【中圖分類號】G62 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）31-0001-01

Stem教育理念是在2007年美國發布的《創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程》共同綱領中首次被提出，旨在將原本分散的科學、技術、工程、數學四口課程集合成一個新的整體。這不是簡單的課程組合，而是將學生學習到的零碎知識和機械工程轉變成一個探究世界相互關聯的過程，強調學生在學習情境中獲得設計能力、合作能力、問題解決能力和實踐創新能力的提升。機器人融合了機械、電子、自動化、材料、計算機技術等各個方面的學科知識。在機器人課堂上，學生要開發完成一個機器人作品需要同學之間的相互合作、共同學習，綜合運用各個學科的知識設計和開發智能。這與stem教育強調的綜合運用知識解決問題的理念不謀而合。

我們在依托省機器人實驗室開展的機器人教學改變傳統的教學模式，以學為中心，采取小組合作項目式學習的方式踐行stem教育理念，培養學生的全面素質。

一、以學為中心開展合作學習

以學為中心，就是以學生的學為主，老師的教為輔，對于機器人這樣難度的學科來說，我們需要合理組建合作學習小組，明確每一位小組成員的責任與要求再加上老師的及時指導和適時評價，有效開展合作學習。

1.合理搭配明確分工開展合作學習

為了保證合作學習的有效開展，遵循“組內異質，組間同質”的原則進行分組。明確分工，根據每個成員的個性，小組長明確每個同學的職責和要求，如讓積極好動學生擔任小組統計員，學會傾聽別人的發言；讓不善其辭的學生擔任發言人以提高其語言表達能力，等等。讓小組真正成為合作的小組。并且在評價反饋中，由個人表現和小組綜合表現來共同決定一個學生的成績，激發合作精神。

2.教師及時指導保證學習效果

組長的組織協調和小組成員的默契，從根本上保證了學習活動的健康開展，但是教師的及時指導、適時評價更是學習活動有效開展的保障。老師提供評價的角度和標準，這樣學生就會明白自己應該朝哪個方向去學習。還有要對參與不夠積極合作態度不夠友好，不虛心聽取他人意見的學生給予積極引導，保證合作互助學習的良好開展。

二、跨學科整合創設項目，解決實際問題

Stem教育注重與現實世界的聯系，注重學生的學習過程，所以我們在機器人教學采取“項目教學法”，打破學科界限，將生活中的實際問題，跨學科整合出項目，讓學生動手完成他們感興趣的生活中的相關項目。在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。“項目教學法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，注重理論與實踐相結合。

1.依托教材，創設項目，引導學生學習機器人基礎知識

要想利用機器人解決問題，必須要先學會編程，學會控制機器人，學會書本上最基礎的知識，所以先將教材中所包含的機器人組裝編程的基礎內容，創設出一些項目，如可愛的小鹿（機器人組裝行走），色迷迷的小白（機器人眨眼睛）、愛唱歌的孩子（機器人發聲音）乖巧的機器人（壁障尋線），快樂計數器（屏幕報數）等，每一小組通過自學書本，參考書本編程方法，理解編程語言，學會解決問題。在學習的過程中，老師組織各小組進行討論，解決一些重難點的問題，各組交流心得。比如機器人眨眼睛的左右眼時間等待如何確立；比如尋線時灰度值的取值方法；比如唱歌時如何設置曲調；再如變量的含義的理解等，這些疑難的關鍵的問題，需要在老師的引導下，小組合作完成。

2.結合生活，思考項目，解決實際問題

在掌握了機器人的基本操作和編程方法后，由老師和同學根據實際來創設項目，或者互相來出題目讓別的小組來完成，我們稱之為快樂PK，更好的鞏固學習成果，解決實際問題。如有一個小組出了一道機器人郵遞員的題目，模擬郵遞員送快遞的過程，一路上經過4個路口，一條河；比如機器人陪護，照顧小孩，要求聽到聲音就前后移動，并且播放音樂，吸引小朋友；比如機器人清潔工，發現地面的垃圾，把它清掃；比如機器人消防員，發現火點，滅火；再如機器人護士，運送傷員；等等這些都是學生根據實際的生活中所碰到的問題，創設的項目，理論與實踐結合。（以下是我們曾經做過的一些項目）

3.視頻錄制，分享快樂

當同學們完成某一個項目時，我都會鼓勵他們將設計的過程和最后的效果通過文字和照片以及視頻的形式保存下來，與其他小組的同學分享也和學校的其他同學分享，當自己的學習成果能夠在數字校園中呈現、在電子屏上出現，供其他同學學習，那是多么快樂的一件事。

三、合理評價，滲透stem教育理念

stem教學要求在學習的過程以學生為中心，更要求教師在學生活動的過程中要適時的指導，及時的組織評價，讓學習活動按照合理有序的方向進行，提高效率。以教師評價、自評、互評結合，過程性與總結性評價搭配，在評價中滲透stem教育理念，引導學生養成良好的學習習慣、思考習慣、發展創新思維。比如老師在學生完成某個項目的學習任務后，根據項目要求提出設計要求，在規定時間內完成；學生針對自身與其他成員參與學習活動的態度、合作精神、創造精神等方面進行自評，組內進行評價，通過評價進行自我調整，自我完善，提高學生在小組合作學習中的能力和學習效果；老師在學生完成每一個項目后，不光只關注他們的結果，更關注他們在完成過程中是否有創新，是否有自己獨到的地方，及時表揚激勵。

合作能力、創新精神、解決實際問題這些stem素養的提升并非一朝一夕，相信我們以機器人教學為載體，只要堅持，必將能夠讓stem之花盛開。夢想一定要有，萬一實現了呢？

參考文獻：

[1]王小根，張爽. 面向創客教育的中小學機器人教學研究[J].XDIYIS，2016（8）：116.

[2]任光文. 淺談如何在“五行”教學模式下開展機器人社團活動[J].天津科技，2015（5）：26-27.

[3]楊亞平. 美國、德國與日本中小學 STEM 教育比較研究[S].中小學電教，2003（3）：49-51.

[4]蘇冬梅，劉潔晶.機器人課程教學的反思 [J].衡水學院學報，2015（1）.109-111.endprint