有關STEAM教育的說明以及機器人校本課程的實踐探究

崔更新

摘 要：STEAM教育是由美國發起并主導的，經過這些年的發展和延伸，它的內涵越來越豐富，范圍也越來越廣。這個概念一傳入我國就引起了眾多學者的探討。本文對STEAM教育的發展由來以及國內外概況進行了分析介紹，并結合我校的機器人校本課程進行實踐探究。本文探究把STEAM教育融入到機器人平時的課堂教學和競賽訓練中，以提高學生的核心素養。

關鍵詞：STEAM教育 機器人 校本課程

一、STEAM教育

STEAM是由美國發起并主導的一場基礎教育改革運動。20 世紀90 年代，美國國家科學基金會開始用SMET作為科學（Science）、數學（Mathematics）、工程（Engineering）和技術（Technology）的簡稱。至2001年正式提出STEM一詞。此后，這個縮略詞逐漸為大眾所知。STEM教育將原本分散的科學、技術、工程、數學學科融合，形成現在日益受到關注的、跨領域的一個整體概念。

隨著STEM教育的發展，STEM教育內涵的解釋也越來越豐富。從STEM到STEAM（增添Art藝術領域），再到STEAMx（增添更多項學科領域），STEAM教育的內涵和外延越來越豐富，它囊括了藝術、體育、人文、計算機科學、調查研究、創造與革新、全球溝通協作等21世紀所需的知識與技能，發展為包容性更強的跨學科綜合素養教育。[1]

二、STEAM國內外發展情況

1.國外情況

美國是最早提出STEAM概念的國家。美國在中小學階段成立了遍布全美的以STEM 為核心的學校。這些學校共同的特征是：注重STEM 學科；面向特定群體招生（STEM 資優生或弱勢群體）；能提供嚴格的STEM 課程、超時的STEM 教學時間、豐富的STEM教育資源以及優秀的STEM 教師等。

日本小學階段的STEAM教育相對側重STEM研究型人才的培養，增加學生對STEM相關學科的興趣和熱情，高中階段實施STEM精英教育。同時，日本試圖通過國際合作，特別是與美國的合作來加快STEM 教育改革的步伐。[2]

通過分析發現，國外不管是具體到大的政策法規還是對STEM課程的改革和研究都進行的如火如荼，并取得了一定的成效。以美國為例，美國的STEM教育的發展促進了教育事業的良性循環。

2.國內情況

中國教育部在其發布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中明確提到“有效利用信息技術推進‘眾創空間建設，探索STEAM教育、創客教育等新教育模式，使學習者具有較強的信息意識與創新意識”。

目前我們看到的STEAM教育的課程，大致分為兩種類型：一種是從國外購買，照搬和翻譯國外學校STEAM教育的課程資源和設置體系；另外一種由本校的信息技術教師按照自己的經驗直接開發。第二種形式是國內較為常見的形式，絕大多數是依托Scratch創意編程、Arduino創意電子等進行開發。

三、STEAM機器人課程融合

1.機器人校本課程

我校的機器人課程覆蓋了所有3-6年級的學生。在機器人教學中，采用主題單元的學習方式，每個單元經過2-4課時的學習，循序漸進，每學年的第一學期學習搭建，第二學期學習編程。學生在畢業時能夠掌握機器人的基礎搭建方法，并能夠為機器人編寫智能控制程序。

課堂上同學們會經歷提出問題、分析問題、小組合作、解決問題和展示分享幾個環節。課堂上會涉及到其他課程的知識，比如數學、美術、力學等方面的知識。例如：三年級的WEDO2.0有一課的內容是搭建吊車，我聯合美術老師，讓學生們提前畫了吊車，這樣學生們在搭建的時候，能夠根據之前自己設計的樣式進行搭建。

2.機器人競賽

學校每學期會開設4-6年級的機器人興趣班，從興趣班里挑選有潛力的隊員組成集訓隊，集訓隊的成員會在中午大課間和放學后以及周六日寒暑假來機器人教室訓練，我們會從集訓隊里面挑選出參加比賽的隊員。例如今年FLL的比賽主題是“動物之友”，隊員們在比賽時要完成場地賽、論文答辯、團隊合作和技術問辯。每名同學都會經歷如下的過程：1.發現問題；2.分析問題；3.嘗試實踐；4.解決問題。在解決問題的過程中，要用到跨學科知識，比如：什么結構最穩定、如何保證機器人程序運行穩定、如何防潮、如何保證機器人手臂在運送的途中不損壞等等。例如：2017年6月去上海比賽，在備場區遇到第一個問題就是如何固定旗桿和隊旗，因為缺乏相應的工具，同學們開動腦筋，現場使用樂高零件很好的解決了這個問題。我想就是這么簡單的一個事情，學生們就經歷了發現問題，分析問題，嘗試實踐和解決問題，很好了運用了各方面的知識，我想這就是我們培養學生的目標，能夠隨時隨地解決問題。

四、關于STEAM的思考

作為學校機器人的教師，我一直在踐行著以解決問題為導向的教學策略。在課堂上以實際問題為背景，采用啟發式教學，以最終解決問題為目標，引導學生逐步發現問題的本質，在嘗試中不斷完善自己的搭建作品。在外出比賽的過程中，會結合學生在實際中遇到的問題隨時解決問題，做到及時發現，及時糾正。例如：在今年外出的比賽中，發現那邊的氣候潮濕并經常下雨，學生們提前購買了干燥劑并攜帶了吹風機。我認為，比賽成績的取得固然重要，但不是最重要的。相比較而言，學生參賽的過程顯得更為重要。我想作為學生，只有走出去，遇到了問題，并且試著通過自己所學的知識去解決問題，在不斷嘗試中不斷修正自我，不斷提升自我。在解決問題的過程中，不僅鍛煉了學生學以致用的能力，而且學到了很多課本之外的知識，例如：吃苦耐勞、堅持不懈和提高自身的自控力等等各方面。我認為只有讓學生不斷經歷這樣的過程，才能不斷成長，不斷突破自我，成為我們國家的復合型人才。

參考文獻

[1] 朱麗娜.STEM教育發展研究與課程實踐[D].南京：東南大學， 2016.

[2] 楊亞平.美國、德國與日本中小學STEM 教育比較研究[J].外國中小學教育， 2015（8）：23-30.