小學(xué)低年段開展機器人stem項目校本研究

李建生

【摘 要】鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)低年段的機器人教學(xué)處于初始階段，但發(fā)展速度較快，對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力、創(chuàng)新意識與操作能力都有著重要的意義。這兩方面的問題要求教師在教學(xué)中要從教學(xué)環(huán)境現(xiàn)狀以及學(xué)生實際情況出發(fā)，合理進(jìn)行校本教材的研究與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué);機器人stem項目;校本研究

隨著社會科技的不斷發(fā)展，近十幾年中全世界各地都掀起了一股機器人教學(xué)的熱潮。與此同時，stem作為一種新的教育理念開始融入到我國的教學(xué)中，成為了我國近些年探索信息技術(shù)促進(jìn)各學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式創(chuàng)新與發(fā)展的重要方向之一。鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)的信息技術(shù)教學(xué)一直都是被忽略的一門學(xué)科，學(xué)生的信息技術(shù)水平與城市的學(xué)生普遍存在著差距。開展stem項目教學(xué)的校本研究有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，推動小學(xué)信息技術(shù)教育的改革。

一、機器人stem項目校本教材開發(fā)策略

Stem教育理念最早出現(xiàn)于美國，旨在教學(xué)中要將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個領(lǐng)域看做是一個整體培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。機器人課程教學(xué)是信息編程教學(xué)中的一部分，其教學(xué)目的是為了幫助學(xué)生了解現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)能力。Stem項目教學(xué)與機器人教學(xué)的融合是新穎的教育理念和新穎教學(xué)內(nèi)容的融合，滿足了我國教育改革和發(fā)展需求。當(dāng)前機器人stem項目教學(xué)存在以下兩方面的問題：首先，教學(xué)環(huán)境有限，機器人教學(xué)需要的教具價格相對昂貴，許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)學(xué)校無力承擔(dān)。其次，小學(xué)低年級段的學(xué)生缺少機器人概念，操作能力較差。

這兩方面的問題就要求教師在教學(xué)中要從教學(xué)環(huán)境現(xiàn)狀以及學(xué)生實際情況出發(fā)，進(jìn)行校本教材的開發(fā)。首先，教材內(nèi)容應(yīng)符合學(xué)生學(xué)習(xí)要求，符合小學(xué)生的認(rèn)知能力。其次，教師要通過生活化教學(xué)情境激發(fā)學(xué)生對機器人的學(xué)習(xí)，幫助他們通過自主探究認(rèn)識到感應(yīng)器的作用，理解感應(yīng)器與機器人實際運行中的聯(lián)系。

二、機器人stem項目校本教學(xué)實施策略

（一）教學(xué)模式和教學(xué)環(huán)節(jié)分析

鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)低年段的機器人stem項目教學(xué)應(yīng)從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，通過體驗學(xué)習(xí)的方法讓他們自己體會學(xué)習(xí)的過程，從反復(fù)的觀察、嘗試、實踐、分析中感受知識，掌握學(xué)習(xí)方法。

體驗式教學(xué)方法建立在合理的活動設(shè)計之上，教師需要結(jié)合邏輯性、趣味性要求設(shè)計教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)環(huán)節(jié)。具體教學(xué)流程如下：

第一階段：教師創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，學(xué)生對問題內(nèi)容進(jìn)行思考，帶著問題去觀察并進(jìn)行實踐的嘗試。

第二階段：在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的資源和工具進(jìn)行實際動手操作，分析知識的原理與內(nèi)涵，并在實踐中進(jìn)行不斷觀察與反思，發(fā)掘操作中對后續(xù)有用的信息和資源。

第三階段：學(xué)生將了解和把握的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為知識點，并在自己的腦海中初步形成新知識的概念以及知識體系。

第四階段：教師與學(xué)生共同對本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行綜合和思考，實現(xiàn)思想、觀點和認(rèn)知的升華。

（二）實際教學(xué)案例探究

下面，筆者將具體展示《交通燈》這一課的教學(xué)。

學(xué)生特征分析：本節(jié)課教學(xué)針對的是低年段的小學(xué)生，他們活潑好動，無法長時間集中自己的注意力。但思維活躍，探究欲望較強。

教學(xué)目標(biāo)：知識與技能目標(biāo)：了解交通燈的原理，掌握交通燈中使用的電子模塊。過程與方法目標(biāo)：通過實踐了解交通燈的工作原理，提高對所學(xué)知識解決實際問題的能力;通過小組合作提升合作意識與交流能力。情感、探究與價值觀目標(biāo)：產(chǎn)生對機器人技術(shù)的探究欲望，形成科學(xué)探究意識。

環(huán)節(jié)一：情境創(chuàng)設(shè)

教師播放交通燈工作的視頻并提出問題：交通燈在我們的生活中十分常見，它保證了日常交通的規(guī)范，同學(xué)們知道紅綠燈的規(guī)則嗎？知道怎樣設(shè)計交通燈嗎？下面我們就進(jìn)入到今天的學(xué)習(xí)中——交通燈。

設(shè)計意圖：通過情境的展示點明主題，展開教學(xué)。

環(huán)節(jié)二：操作與反思

教師：搭建一個交通燈應(yīng)該有哪幾個部分？

學(xué)生：需要先搭建一個底部，然后在底部安裝一根柱子，最后再安裝頂部信號燈。

教師：搭建的交通燈可以自己亮起來嗎？需要什么樣的模塊才能實現(xiàn)交通燈應(yīng)有的功能？請同學(xué)們完成交通燈的搭建并進(jìn)行討論。

學(xué)生以小組為單位進(jìn)行交通燈搭建，并思考交通燈運行所需的電子模塊。

具體完成任務(wù)如下：

任務(wù)一：了解所需的電子模塊

任務(wù)二：了解編程界面端口的匹配連接，了解控制臺界面的測試功能。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生對交通燈的構(gòu)建和原理內(nèi)容進(jìn)行思考，完成設(shè)計方案，深入開展教學(xué)探究。

環(huán)節(jié)三：總結(jié)與思考

通過觀察與思考學(xué)生應(yīng)明確以下內(nèi)容：交通燈的電子模塊包括主控器與燈環(huán);端口與主控器所接位置對應(yīng)方法。

設(shè)計意圖：明確本節(jié)課需要解決的問題，提高學(xué)生理論知識水平。

環(huán)節(jié)四：驗證與應(yīng)用

請同學(xué)們完成交通燈的搭建，并對搭建成果進(jìn)行驗證。

設(shè)計意圖：將成果進(jìn)行實際應(yīng)用，提升學(xué)生實踐操作能力。

（三）總結(jié)分析

在本節(jié)課學(xué)習(xí)中，學(xué)生掌握了交通燈的工作原理并進(jìn)行了檢驗，實現(xiàn)了技術(shù)素養(yǎng)提升的要求，讓他們有足夠的能力開展接下來的學(xué)習(xí)，并獲得更多的技能。同時，小組合作和探究的學(xué)習(xí)過程更適合低年級學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，提升了他們的合作意識與合作能力。

總之，鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)低年段機器人stem項目校本研究要從學(xué)校的實際情況和學(xué)生的需求出發(fā)，形成一系列科學(xué)研究方法，為日后的研究和創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬艷軍.STEM理念下的小學(xué)機器人學(xué)習(xí)活動設(shè)計[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2020（03）：62-65

[2]曾慶華.STEM教育理念下的機器人課程教學(xué)模式探究[J].信息記錄材料，2019，20（12）：59-60