基于STEM教育理念的機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐探究

仲建龍

素質(zhì)教育以及新課程改革要求教師培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合素養(yǎng)。為此，教師應(yīng)在STEM教育理念的指導(dǎo)下對(duì)機(jī)器人教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。本文擬對(duì)基于STEM教育理念的機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

STEM是一種較為先進(jìn)的教育理念，強(qiáng)調(diào)把科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)教育結(jié)合起來(lái)，解決更多的實(shí)際問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及綜合素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)該將STEM教育理念應(yīng)用在機(jī)器人教學(xué)當(dāng)中，創(chuàng)新教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

一、STEM教育理念的概念

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四門學(xué)科的結(jié)合。科學(xué)是認(rèn)識(shí)世界和解釋世界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程是改造世界，解決實(shí)際問題;數(shù)學(xué)則是學(xué)習(xí)技術(shù)和工程的基礎(chǔ)。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)以及數(shù)學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生能夠利用一定的科學(xué)知識(shí)解釋自然界中的現(xiàn)象和客觀規(guī)律，讓學(xué)生掌握使用技術(shù)和評(píng)價(jià)技術(shù)的能力，讓學(xué)生理解工程的開發(fā)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題。

在小學(xué)中應(yīng)用STEM教育理念，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)以及創(chuàng)新能力。比如讓學(xué)生對(duì)重力等物理知識(shí)進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng);讓學(xué)生對(duì)機(jī)器中蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)、讓學(xué)生嘗試著編寫機(jī)器人的程序，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng);讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何畫簡(jiǎn)單的機(jī)器人編程圖，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng);讓學(xué)生測(cè)量機(jī)器人以及斜坡的長(zhǎng)度，并嘗試計(jì)算機(jī)器人在完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)所需要的時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

二、部分小學(xué)機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與普及，機(jī)器人已經(jīng)逐漸深入小學(xué)教學(xué)中。主要內(nèi)容是讓學(xué)生了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，并讓學(xué)生動(dòng)手組裝機(jī)器人，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力。但是當(dāng)前小學(xué)機(jī)器人教學(xué)仍存在一定的問題，比如沒有完全普及機(jī)器人教學(xué)、師資力量薄弱、忽視學(xué)生的能力培養(yǎng)等。因此，教師應(yīng)該在STEM教育理念的指導(dǎo)下對(duì)機(jī)器人教學(xué)進(jìn)行改革。

三、基于STEM教育理念的機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐

（一）加強(qiáng)資源整合激發(fā)學(xué)生興趣

教師應(yīng)該對(duì)STEM教育理念進(jìn)行深入研究，更新教學(xué)理念，堅(jiān)持以學(xué)生為本的教學(xué)理念。在機(jī)器人教學(xué)中，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，給予學(xué)生充分的思考和探究時(shí)間。教師還應(yīng)該對(duì)各個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)進(jìn)行探究，將學(xué)科有機(jī)結(jié)合。比如教師可以對(duì)機(jī)器人中的科學(xué)資源、技術(shù)資源、工程資源以及數(shù)學(xué)知識(shí)加以整合，讓學(xué)生了解到更多的知識(shí)。此外，還應(yīng)該利用情境教學(xué)進(jìn)行導(dǎo)入。比如教師可以利用多媒體設(shè)備播放關(guān)于機(jī)器人的視頻，讓學(xué)生感受到機(jī)器人在生活中的價(jià)值和作用，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是STEM教育理念中的重點(diǎn)。學(xué)生在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中能夠理解知識(shí)的深層內(nèi)涵。因此，教師要以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律為依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生在觀察和體驗(yàn)中形成對(duì)機(jī)器人所含知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。首先，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，讓學(xué)生帶著問題去探究機(jī)器人，這樣有利于提高學(xué)生的主動(dòng)性。其次，教師可以多組織一些機(jī)器人制作大賽，讓學(xué)生利用一定的材料設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人。學(xué)生制作的機(jī)器人種類多樣，甚至可能比較奇怪，教師不應(yīng)急于否定學(xué)生的設(shè)計(jì)，而應(yīng)先讓學(xué)生闡述一下自己的設(shè)計(jì)思路，然后再?gòu)亩喾矫鎸?duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。通過親身體驗(yàn)，學(xué)生就可以將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)踐中。這不僅能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還能培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)及工程素養(yǎng)。

（三）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作式學(xué)習(xí)

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)，認(rèn)為讓學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)能夠更好地實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)。因此，教師在進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作式學(xué)習(xí)。首先，教師應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)分組，比如把思維活躍的學(xué)生和程度不太好的學(xué)生放在一組，這樣有利于帶動(dòng)程度不好的學(xué)生學(xué)習(xí)。分組之后，教師還要根據(jù)每一個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況明確學(xué)生的分工，比如可以讓程度比較好的學(xué)生研究機(jī)器人的整體構(gòu)造，讓程度不太好的學(xué)生研究機(jī)器人的零部件。這樣，不僅能讓每一個(gè)學(xué)生都參與到機(jī)器人教學(xué)中，也能讓學(xué)生從交流中加深對(duì)機(jī)器人的了解，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（四）加強(qiáng)教學(xué)總結(jié)和反思

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)教學(xué)總結(jié)和教學(xué)反思。因此，教師應(yīng)該重視教學(xué)總結(jié)和反思。教學(xué)總結(jié)和反思主要分為三個(gè)步驟，自我總結(jié)、小組總結(jié)、教師總結(jié)。在學(xué)生自我總結(jié)當(dāng)中，教師可以問學(xué)生：你們?cè)谘芯繖C(jī)器人時(shí)發(fā)現(xiàn)了哪些問題呢？你們?cè)谥谱鳈C(jī)器人的過程中遇到了什么困難呢？這樣可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我反思。通過總結(jié)和反思，能夠讓學(xué)生和教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，有利于提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

在STEM教育理念的指導(dǎo)下，教師在進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)時(shí)應(yīng)該尊重學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思和調(diào)控，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度課題 “小學(xué)機(jī)器人教育學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的研究”階段性成果，立項(xiàng)號(hào)GSZ[2018]GHB0903】

【作者單位：臨洮縣第一實(shí)驗(yàn)小學(xué)? 甘肅】