基于steam教育的小學(xué)機(jī)器人教育課程開發(fā)與實(shí)踐研究

趙曉慧

（西安高新國際學(xué)校 陜西西安 710119）

當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)人才的需求不斷加大，在小學(xué)教育中也設(shè)置了機(jī)器人教育課程，但是教育發(fā)展情況并不是很理想，在課程教育中主要都是競賽教學(xué)模式，而興趣教學(xué)模式則為輔，這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和效果受限。基于steam教育理念下的小學(xué)機(jī)器人教育課程有了顯著的發(fā)展，組織開展了很多的競賽，然而在課程資源上還是較為缺乏，對于課程教育發(fā)展有限制，這就需要針對存在的問題，采取有效的措施進(jìn)行解決。

一、基于steam教育的小學(xué)機(jī)器人教育課程開發(fā)

（一）課程目標(biāo)設(shè)計

在小學(xué)機(jī)器人教育課程開發(fā)中，課程目標(biāo)可以說是其靈魂，也為教師的教學(xué)指導(dǎo)方向，讓學(xué)生能夠有目的的進(jìn)行學(xué)習(xí)。課程目標(biāo)設(shè)計需要和課程內(nèi)容設(shè)計一致，體現(xiàn)出學(xué)生在教學(xué)中的主體性，教師要發(fā)揮出自身的主導(dǎo)作用。該課程的目標(biāo)需要重視體現(xiàn)出理論知識和實(shí)踐的聯(lián)系和設(shè)計的合理性[1]。要讓教師明確把控教學(xué)目標(biāo)，就需要從知識與技能、過程和方法以及情感態(tài)度價值觀這幾個方面制定出steam教育下的機(jī)器人課程目標(biāo)，結(jié)合等級考試級別，可以把目標(biāo)分成一級和二級目標(biāo)。一級和二級課程都是該教育課程中的基礎(chǔ)課程，在課程目標(biāo)方面最顯著的差異就體現(xiàn)在知識和技能上，所以，二級課程目標(biāo)在其他兩方面和一級課程目標(biāo)差不多，但是有一定的提升。一級和二級課程內(nèi)容一般就是機(jī)器人基礎(chǔ)知識以及基本的操作，在知識和技能方面突出的是學(xué)生對于基本知識以及技能的掌握，在過程和方法上突出的是學(xué)生基于合作學(xué)習(xí)，提升自己的水平，激發(fā)他們的潛在能力，而在情感態(tài)度和價值觀方面就是要讓學(xué)生能夠樹立正確的世界觀，正確認(rèn)識機(jī)器人。

（二）課程內(nèi)容設(shè)計思路

在steam教育下的機(jī)器人教育課程要依據(jù)steam教育理念實(shí)施設(shè)計開發(fā)，體現(xiàn)出這種教育的特點(diǎn)，清楚該教育模式的五要素在課程中的價值。分析全國青少年機(jī)器人技術(shù)等級考試大綱，能夠發(fā)現(xiàn)主要考理論知識以及實(shí)踐操作技能，要是只就這兩方面開發(fā)課程就會讓steam教育理念變得弱化，會限制學(xué)生的全面發(fā)展，所以，在課程開發(fā)內(nèi)容方面就需要結(jié)合具體情況，合理的補(bǔ)充和豐富，增加團(tuán)隊協(xié)作這一活動板塊設(shè)計，鍛煉他們的小組學(xué)習(xí)能力。在選擇器材方面也不能夠限制在考試器材上，教師要鼓勵學(xué)生使用生活中的材料和考試器材進(jìn)行結(jié)合[2]。設(shè)計理論知識時要重視和生活間的聯(lián)系，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，提升他們的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際實(shí)踐操作方面，就要把理論和實(shí)踐進(jìn)行有效的結(jié)合，科學(xué)安排內(nèi)容。實(shí)踐教學(xué)中要體現(xiàn)出學(xué)生的主體性，加強(qiáng)對他們的動手實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)，注重評價他們的操作過程。教師還需要結(jié)合每章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計出相應(yīng)的題目，以此來對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢驗(yàn)。

（三）課程內(nèi)容設(shè)計

在設(shè)計課程內(nèi)容時，依據(jù)從簡單到復(fù)雜，單一到整體思想實(shí)施。一級和二級課程中分別都有七個章節(jié)的內(nèi)容，其中一級課程的內(nèi)容主要有機(jī)器人常識知識、簡單機(jī)械知識以及使用簡單機(jī)械原理搭建機(jī)器人模型；二級課程內(nèi)容主要有機(jī)器人歷史知識、較為復(fù)雜的機(jī)械知識、基礎(chǔ)電學(xué)知識以及使用復(fù)雜機(jī)械原理建立模型。課程整體設(shè)計一共有四個模塊，分別是理論知識、實(shí)驗(yàn)、生活應(yīng)用以及綜合實(shí)施，各個板塊都并非獨(dú)立存在，而是相互融合在各章節(jié)內(nèi)容中，這就體現(xiàn)出了steam教育的運(yùn)用。

二、基于steam教育的小學(xué)機(jī)器人教育課程實(shí)踐

本文選擇某小學(xué)校高年級的30位學(xué)生作為教學(xué)對象，他們都是要參加全國青少年機(jī)器人技術(shù)等級考試，課程使用基于steam教育開發(fā)的機(jī)器人教育課程，以一級課程中的“誰最穩(wěn)定”為例進(jìn)行教學(xué)。

（一）教學(xué)中的steam模式

在steam教育下的小學(xué)機(jī)器人課程需要在教學(xué)中展現(xiàn)出不同學(xué)科之間的融合教學(xué)，在這一章內(nèi)容教學(xué)中，包含五個維度，分別是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)。

（二）案例教學(xué)

參與這次課程學(xué)習(xí)的學(xué)生有15名，他們都是首次接觸機(jī)器人學(xué)習(xí)，通過前面三個課時的學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)對機(jī)器人學(xué)習(xí)有了極大的興趣，但是他們在搭建機(jī)器人上較為不足，需要加強(qiáng)訓(xùn)練。這一章節(jié)內(nèi)容包含多學(xué)科知識，比如，美術(shù)、物理和數(shù)學(xué)等。教學(xué)內(nèi)容就是三角形的穩(wěn)定性原理、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的判斷原則以及秋千模型的搭建。這章教學(xué)分為兩次課時完成，分別教授學(xué)生理論知識、讓學(xué)生做配套小實(shí)驗(yàn)以及讓學(xué)生建立秋千模型和講解理論知識在秋千模型中的運(yùn)用。在教學(xué)開始時，教師要先進(jìn)行情境導(dǎo)入，讓學(xué)生使用手中的機(jī)器人器材搭建各種多邊形，且觀察特點(diǎn)，讓他們能夠發(fā)現(xiàn)三角形穩(wěn)定性這一特點(diǎn)，進(jìn)而引出要學(xué)習(xí)的內(nèi)容；之后教師就要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，給學(xué)生講解三角形穩(wěn)定性在生活中的具體運(yùn)用，調(diào)動他們的積極性，用實(shí)驗(yàn)形式給他們闡述穩(wěn)定原理，并歸納結(jié)論。之后就是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)判斷原則的教學(xué)，也是主要以實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更好的理解知識；最后，教師要讓學(xué)生搭建秋千模型。教師在指導(dǎo)學(xué)生之后，要讓他們在小組中學(xué)習(xí)，加強(qiáng)他們的動手實(shí)踐能力以及知識運(yùn)用能力，教師只要給出學(xué)習(xí)提綱，剩下的要讓他們自己操作完成。學(xué)生在完成作品搭建之后，教師就要進(jìn)行展示和評價。

三、結(jié)束語

綜上所述，steam教育理念能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，因此，在小學(xué)機(jī)器人教育課程開發(fā)以及實(shí)踐中，教師都需要運(yùn)用steam教育理念，促進(jìn)教學(xué)有效性的提升，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。