“機器人+”在STEM教育中的實踐

沈勁松

目前，社會越來越重視STEM人才的培養。但在初中信息技術教學中，STEM教育實踐的教學力度仍不足，學生的動手實踐和操作能力較為薄弱。而“機器人+”的引入，可以有效開展STEM教育，改善教學現狀，對加快初中信息技術教學改革意義重大。

“機器人+”項目活動

作為STEM教育項目，“機器人+”活動已部分引入到當前初中信息課程教學中，并初步展開了創新教育的帷幕。從整體情況來看，所涉及的內容包括機器人的相關概念、硬件結構、軟件編程及拓展應用等方面。通過參與“機器人+”項目活動，學生們可以掌握機器人的系統組成及工作原理，學會硬件結構的搭建、初步編寫實用機器人程序，并能夠運用所學知識和技能進行初步的機器人研究和參加各級部門組織的機器人項目競賽。如Arduino類開發的機器人使用開源硬件，與包括溫度傳感器、聲音傳感器、觸碰傳感器、亮度傳感器等多種傳感器連接，借助Scratch編程軟件進行控制，學生們學習相關成功案例、借鑒他人經驗，通過模仿并根據需要進行創新設計，探索操作性強的設計思路，完成實用性高的機器人作品。同時，通過與其他同學討論，展示自己的作品，分享自己的制作心得與體會，在取長補短中增強創新創造能力。

“機器人+”項目載體優勢

為充分發揮“機器人+”項目的載體優勢，達到創新教育目的，達成STEM教育目標，在初中信息技術學科教學時，具體可從以下幾方面考慮實施。

第一，提升學生的活動關注度，激發他們的學習興趣。初中信息教學過程中，許多內容已經在小學階段就接觸過，新鮮度較低，因而學生往往處于被動學習地位，缺乏濃厚的學習興趣。而在“機器人+”項目活動過程中，通過搭建機器人結構、進行人機互動，可以充分培養學生學習興趣，提升活動關注度，激發他們求知欲。

第二，從學生的生活入手，提高實際應用能力。機器人已經廣泛應用于生活生產中，在開展機器人教學活動時，應加強與現實生活的聯系，培養學生應用機器人改善生活的能力，使其能夠將所學知識應用到解決實際問題之中。如在學習計算機的輸入設備時，可以結合生活中比較常見的機器人上的溫度傳感器、聲音傳感器進行講解，讓學生結合生活經驗來提高對所學信息技術的了解和認識，并在熟練掌握的基礎上靈活運用。

第三，充分認識到學生的個性差異，切實開展分層教學。初中生的學習方式、行為習慣和基礎能力等都有一定差異，他們對信息技術掌握程度也有所不同。因此，在設計“機器人+”項目活動時，需要結合不同學生的實際情況來進行分層次的活動任務設置，讓基礎薄弱的學生執行機器人簡單操作，基礎較高的學生適當提高機器人操作難度和要求，確保教學任務和目標的有效落實。

引入“機器人+”的實踐意義

初中信息技術學科創新教育過程中引入“機器人+”活動，對STEM教育教學的開展幫助作用較大。一是提高學生綜合實踐和工程設計與制造的能力。通過搭建機器人構件和編寫控制程序，不僅增強其動手實踐能力，還能提高發現問題和解決問題的能力;在“機器人+”活動中，結構搭建、程序編寫、最終調試等工作，均需要多人分工配合，也增強了團隊合作能力。二是促進學生充分融合多學科知識的能力。如編寫精準控制機器人行走的程序時，將涉及數學、物理、機械、信息技術等多學科知識，也是充分實踐STEM教育特征、實現創新教育的目標。

教育教學評價

為了充分評價STEM項目教育的效果，考慮到信息技術學科教學的特殊性，為提高教學效果、使教學評價結果能實現有效性和客觀性，需要把過程性評價和總結性評價相結合。在采用過程性評價時，應將學生的創新性和主體性、學科的工具性和實踐性、項目的開放性和可行性作為評價標準原則，進而可以對教學效果做出更加靈活、及時、全面、深入的評價，并且具有可持續特點，這是可持續性評價的優勢所在。但是，這種評價方式也存在一定的局限性，無法形成統一標準和規范程序，公平性和公正性會受到評價主體和客體的影響，并且頻繁使用容易引起學生和教師的反感，這是評價時需要注意的幾點問題。采用總結性評價方式時，需要遵循程序化原則、人性化原則，并將情感態度價值考慮在內，實現與知識和技能評價、過程和方法評價的有機結合。

教學建議

以“機器人+”項目為載體，開展STEM教育教學活動，并使初中信息技術學科教學達到理想中的創新教育效果，需要對以下幾點問題提高重視力度。第一，加強教師培訓，使他們能系統性學習機器人理論、系統、程序等知識，從而具備機器人教學的專業知識和培養學生創新意識的能力。第二，機器人構件造價較貴，建議在中小學教學儀器配備目錄中列入機器人實驗室，由財政統一配置“機器人+”項目所需構件和設備。第三，機器人教育進入課程。課程計劃中要統一納入機器人教育內容，明確具體教學內容，統一教學標準，加大“機器人+”項目的推廣力度。

為將創新教育的理念融入到信息技術學科教學中，“機器人+”將是一個良好的載體，從而提高學生的綜合能力，提升其思維能力和動手能力，促進信息技術與各學科知識的有效融合，提高學生的創新意識和實踐能力。

【本文系江蘇省現代教育技術研究2017年度重點資助課題《基于信息技術學科的城鎮初中STEM教育校本課程研發與實踐研究》（課題編號：2017-R-58729）研究成果】

（作者單位：江蘇省海門市海南中學）