STEM教育理念在信息技術課程中的應用

楊敏

摘 要：隨著社會對具備核心素養人才需求量的日益增加，培養符合社會需求的核心素養型人才的STEM教育成為教育界的一匹黑馬。在基礎教育領域，智能機器人教學以其讓學生在動手操作的過程中培養邏輯思維能力、合作精神和創新能力的特點，成為培養創新型人才的良好載體，這正契合了STEM的教育理念。通過分析STEM教育理念，結合本地教育實情和實踐，構建了基于活動的小學機器人社團學習模式，在STEM教育理念的指導下設計了小學信息技術《機器人——超級軌跡》的社團活動課。

關鍵詞：STEM;機器人;信息技術

學生長期以來接觸的都是分科式的教學模式，該模式雖然鞏固了學生的各學科知識，但也讓各學科存在距離，再加上學生固有的學習思維的局限性，使得學生不能將各學科知識合理地整合，這就不利于學生綜合使用各學科知識思考、解決以及處理問題的能力。國家對培養具備跨學科能力人才日益重視，作為教育者，我們應該明白目前不僅是要教授學生各學科的知識，更應該培養學生具備綜合應用各學科知識解決實際問題的能力，也才是21世紀學生必須具備的技能。STEM教育理念旨在培養具有核心素養的綜合性人才，應社會需求而產生，與國內提出的培養全面發展型人才的理念不謀而合。

一、STEM教育理念

STEM教育起源于20世紀80年代的美國，以跨學科知識融合為核心的STEM教育，將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）多學科融于一體，作為國際創新教育變革和發展的前沿項目，在全球范圍內引起了廣泛的關注和熱議。開展適應國情的本土化STEM教育，改善中小學教育體制內學生的創新能力培養的不足，是我國新課程改革面臨的挑戰之一。STEM教育理念并不是四門學科的簡單相加，而是將四門學科有組織、有邏輯地組合，用科學認識世界，用工程和技術來解決實際生活中的問題，而數學則作為工程和技術學科的輔助工具，培養學生探究性學習和綜合應用各學科知識解決實際問題的能力。

二、信息技術課程探究——《機器人——超級軌跡》

小學信息技術課程主要是培養學生的信息素養，利用信息技術的相關知識解決實際問題的能力。在社團活動課的時候給學生營造出寬松活躍的氛圍，主張學生自主動手實踐能力、綜合學習能力以及小組合作交流能力的培養。我們的機器人社團培養學生綜合學習能力，在進一步結合STEM教育理念的基礎上，我們社團以學生為主體，以項目設計為學習方式，選取了學生興趣度高的社團活動——《機器人——超級軌跡》，將枯燥乏味的機器人基礎知識及編程融入生動有趣的動手實踐活動中，讓學生更高效、更直觀地了解專業知識，并學會實際的綜合運用。

1.設計思路

以“一帶一路”的機器人超級軌跡為主體，組織課程，將STEM教育理念融入課程，讓學生不知不覺地掌握相關知識，鍛煉學生綜合運用知識解決實際問題的能力。這一主題活動主要涉及STEM教育中以下素養的培養。

科學素養：搭建機器人的過程中，運用了物理學中的電機、馬達、光電傳感器等元器件，對這些元器件的工作原理及作用要有深入的了解。在將這些元器件進行連接組裝的過程中，要求學生確定需求，需要完成的任務，來尋找解決問題的方法，學習相互交流共享經驗的科學精神。

技術素養：在學生學習機器人超級軌跡的時候，體現的就是技術素養。在搭建機器人的過程中學會硬件之間的組裝以及編程軟件之間的安裝以及編程調試。

工程素養：在搭建機器人時，不僅要將各元器件按照功能搭建起來，還需要遵循工程力學的原理，要求機器人不僅能完成任務，還要考慮機器人的負重能力，還有輪子的選擇決定了所需的摩擦力，因為不同任務區域需要不同的輪子。選擇幾號光電傳感器巡線可以讓機器人走得更穩。

數學素養：因為是超級軌跡，需用到數學思維，如機器人行走速度，轉彎時的角度與速度，行走距離，做任務時需要執行的動作等等。這些都涉及數學思維與素養的培養。

2.課程內容的設計

（1）明確分工，布置任務

機器人社團是團隊合作，每個人都有明確的分工。內容：分工表，搭建圖、圖紙分析，任務分解、解決方案，編程調試，任務日志。

（2）組裝搭建機器人

根據中鳴機器人需要完成的任務設計出機器人的外形與部件，設計研究出搭建圖，根據搭建圖拼裝機器人。

（3）編程調試

根據機器人要完成的任務進行編程，編譯下載并調試程序。

（4）任務日志

每天都要記錄任務完成情況，記錄遇到的問題，解決問題的方法，完成任務的最優方法等。

（5）形成案例

社團活動并不是一兩節課的內容，是一個長期摸索實踐的過程，也是經驗累積的過程。因此最終要將設計方案、實施過程、任務日志等形成案例，便于以后的拓展創新。

三、結束語

使用STEM教育理念開設的機器人社團活動，與傳統的教育模式相比，優勢在于最大化地將零碎的知識點整合，鍛煉了學生綜合使用各學科知識解決實際問題的能力。這樣的教育理念，激發了學生積極思考、發現問題，通過小組合作探究找出解決問題的辦法，努力挖掘學生創新思維潛力，為不斷培養出具有較強創新意識和實踐能力的綜合性新時代人才打下堅實的基礎。

參考文獻：

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[3]蔡海云.STEM教育模式的設計與實踐研究[D].華東師范大學，2017.

編輯 郭小琴