STEM教育理念下的創客機器人課程教學設計探究

廣東省廣州市越秀區舊部前小學 廣東 廣州 510120

前言

在現階段世界教育發展進程中，STEM教育理念是最具影響力的教育思想之一，并且已經在多個領域當中展開相關的研究，創客機器人課程領域就是其中之一，這也是處于信息技術前沿的課程之一，涉及的內容也比較廣泛，其中包括數學、物理、建筑等等學科，因此實際學習起來的難度也是比較高的。但是在實踐教育過程中能夠發現，STEM教育理念與創新機器人課程教學其實是存在著一定的協同特點的，所以，在接下來的文章中就將針對[STEM教育理念下的創客機器人課程教學設計]進行詳盡的闡述，除此之外還會在文章中提出一定的具有針對性和建設性的意見或者對策。

一、STEM教育理念的含義

所謂的STEM教育理念，其實是一種多門學科的集合體，其中的STEM分別是science、technology、engineering、mathemtics的英文縮寫[1]，由此也能夠看出，STEM教育理念是由科學、技術、工程以及數學四門學科組成的，但是這里的“組成”并不是簡單意義上的四門學科教育理念的疊加，而是一種互相交叉整合而形成的教育理念，STEM教育理念下的教育工作需要針對學生的以下四個方面的素養進行針對性的培養，實現學生綜合素養的提升。其教育的核心是：發現問題——設計解決方法——利用科學、技術、數學知識實施解決方法——將解決方法傳達給大家，這種整合具有天然的跨學科性、情境性、實踐性、協作性、實證性。

總結下來，STEM教育理念具有跨學科、實踐性和協作性比較強的特點，在實踐教育過程中也比較重視知識與能力并濟，著重培養學生的創新能力，這是一種非常重要的教育載體。從這一方面上來說，STEM教育理念與國內創客機器人課程教學是具有非常強的協同性的，二者事實上都是面對未來的一種教育工作，并且能夠有效地提升學生綜合素質，在這一過程中，學生也會采用理性的思維方式去思考相關的問題。

二、創客機器人課程教學的特點

首先，創客機器人課程教學具有知識面非常廣泛的特點，其本身就會涉及到多個學科的知識內容，其中包括物理、數學、化學以及計算機學科知識等等[2]，并且在實際的教學過程中，這些學科的知識內容并不是互相獨立的關系，而是通過機器人課程為載體，進而將其有機地整合到了一起，在課程教學過程中，學生會對課堂中遇到的問題進行主動的探究，進而利用所學整合知識內容對其進行解決，在這一過程中，學生的創新意識、能力和實踐技能都會得到培養，綜合素質得到了有效的提升。

其次，創客機器人課程的實踐性也是比較強的，隨著國內的教育事業的快速發展，教育事業和學生自身都對教育事業的開展提出了嶄新且更高的要求，其中之一就是教育的實踐性，而在創客機器人課程教學中就具有實踐性非常強的這一特點，機器人課程包含機器人的搭建和拼裝以及程序調試，這些內容都需要學生在學習的過程中參與到實踐過程中，并且在發現問題的情況之下及時進行解決；

最后，創客機器人課程還具有邏輯性非常強的特點，這一點體現在創客機器人課程中的編寫程序方面，進而實現對機器人運動的控制，而程序的設計和編寫就需要學生具有比較強的邏輯性思維，在教學過程中也能夠對學生的邏輯思維進行培養。

三、STEM教育理念下的創客機器人課程教學設計案例

(一)教學目標的設計

首先，在STEM教育理念下的創客機器人課程教學，教師需要指導學生正確地認識光電傳感器，并且能夠對其正確的使用，測量相關的光電值；

其次，在教學目標的設計上，還需要教會學生綜合運用分支結構和循環結構，這樣就能夠實現尋跡車功能了，這一教學目標的實踐性非常強，能夠有效提升學生的實踐能力，這也是創客機器人課程學習過程中非常重要的一種能力；

最后，在實際的創客機器人課程教學過程中，依靠學生單獨進行機器人的拼裝和程序編寫等等是比較困難的[3]，因此在教學目標的設計方面，需要培養學生的團隊意識，教師在實際的教學工作中需要將學生進行科學合理的分組，使得學生的分工合作意識和團隊合作意識得到有效的培養。

(二)教學過程設計

教師首先可以對整體的STEM教育理念下的創客機器人課程教學進行設計，將其具體分為以下四個具體部分[4]：①教學情境的導入；②探究活動的進行；③小組成員合作展示；④組成成員的探討。

在情景導入環節中，教師需要在教學過程中熟練地運用情境教學法，在前文已經提及，創客機器人課程所涉及的內容其實是非常多的，在這種情況之下，教師在情景導入環節需要盡可能選取學生熟悉的學習情境和生活情境，這樣才能有效激發學生的探究熱情，在后續三個部分的教學過程中，教師需要充分發揮出自身的引導作用，在實踐教學的過程中，學生的原理理解和外形拼接等等內容都需要用到綜合性的知識和技能，這樣的教學過程也體現出STEM教育理念，實際教學效果也是比較優秀的[5]。

(三)教學評價的設計

就目前來說，在各項教育工作中，教學評價都是非常重要的一部分，科學合理的教學評價能夠有助于教師和學生了解教學情況和學習情況，進而在后續的教學過程中針對性的采取相關的措施，對于STEM教育理念下的創客機器人課程教學來說也是一樣的，負責設計的教師需要充分意識到教學評價的重要性，并且對其進行創新改革。

為了實現教學評價的科學合理性，可以將評價主體方面進行改變，改變傳統的單一的教師評價，引入學生的自評和互評[6]，使得學生能夠從不同的角度看待自身的創客機器人課程學習，而教師的評價則需要從多方面進行評價，這也符合創客機器人課程的主要特點，其中主要包含以下幾個方面的評價：①機器人的設計方面；②程序的編寫難度方面；③小組合作方面。教師在多主體、多維度的教學評價過程中發現一個亮點就可以在綜合評價上添加一顆“星星”，也有助于學生了解自身的STEM教育理念下的創客機器人課程學習情況。

結論

綜上所述，就是目前為止針對[STEM教育理念下的創客機器人課程教學設計工作]的相關研究和分析了，從文中敘述的內容中不難看出，傳統的教學理念已經逐漸不能滿足創客機器人課程的教學需求了，在這種情況之下需要對STEM教育理念進行充分的應用，并且進行長期的探索，而且目前STEM教育理念下的創客機器人課程教學處于初期階段，實際應用還存在著一定的問題，需要不斷進行實踐、優化和完善。