基于STEAM教育理念下的Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐研究

劉開福

摘要：在當前教育形勢的發(fā)展趨勢下，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”已經(jīng)成為主流理念，這也給高中教師的創(chuàng)客教學(xué)和管理帶來了全新的思考。在STEAM教育理念背景下，高中階段的教學(xué)一定要將STEAM教育理念與Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐有效結(jié)合，為學(xué)生構(gòu)建高效現(xiàn)代化的教學(xué)課堂，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的快樂，真正能夠在學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力和健全的人格，這對于推進高中素質(zhì)教育的發(fā)展具有重要的價值。基于此，本文針對STEAM教育理念下的Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐展開研究。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念;Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐;高中信息教學(xué)

引言：在當前教育信息化的發(fā)展趨勢下，高中階段作為學(xué)生學(xué)習(xí)與成長過程中至關(guān)重要的轉(zhuǎn)折階段，在這一時期學(xué)生已經(jīng)具備一定的自主學(xué)習(xí)意識和能力，教師在教學(xué)中一定要更新教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)形式，通過不斷的研究、采取科學(xué)的策略來培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進學(xué)生的全面發(fā)展。教師在Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐中要合理將STEAM教育理念融入其中，推進學(xué)生綜合能力的提高。

一、關(guān)于STEAM教育

“STEAM”是基于教育所提出的，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和人文藝術(shù)等五方面領(lǐng)域中的學(xué)科知識與內(nèi)容融合在一起，并由表及里的將每個學(xué)科和領(lǐng)域內(nèi)容從獲取、方法與工具等多個角度進行了有機統(tǒng)一，同時立足于創(chuàng)新來培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，鍛煉解決問題的能力?！癝”是指“Science”，即科學(xué)（自然科學(xué)）;“T”代表“Technology”，即技術(shù)，需要注意，它并不包括語言類的技術(shù);“E”代表“Engineering”，即工程;“A”代表“Art”，即藝術(shù);“M”代表“Mathematics”，即數(shù)學(xué)。很明顯，所謂的融合，其實更傾向于自然科學(xué)，從發(fā)展思路上看，它與我國當前所倡導(dǎo)的教育發(fā)展思路是極為相近的。創(chuàng)客教學(xué)，就是圍繞某一項目來設(shè)計解決實際生活中的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主動手學(xué)習(xí)能力、解決問題能力和思維創(chuàng)新能力。因此，將STEAM教育理念滲透進中學(xué)Arduino創(chuàng)客教學(xué)中，還是有著很積極的教育意義的。

二、基于STEAM教育理念的Arduino創(chuàng)客教學(xué)

在Arduino創(chuàng)客教學(xué)中，我們要緊密結(jié)合STEAM教育的這個特點，將其理念和思路滲透進每一個Arduino創(chuàng)客教學(xué)環(huán)節(jié)中，如構(gòu)思、設(shè)計、制作、編程、修改、完善等，其中必然會涉及到機械、電子、計算機編程、藝術(shù)設(shè)計、數(shù)學(xué)等多方面的綜合知識。由此可見，Arduino創(chuàng)客與“STEAM”之間還是有著很密切聯(lián)系的。

在當前高中Arduino創(chuàng)客課程課程里，主要會介紹一些Arduino常用外設(shè)的基本應(yīng)用，重點發(fā)展學(xué)生的這些外接設(shè)備的操作能力，同時去認識和學(xué)習(xí)Arduino的基本功能應(yīng)用，然后在一定的實驗環(huán)境下凸顯出科學(xué)、物理、藝術(shù)、電子、機械、計算機等學(xué)科知識的重要性，在整個過程過程中，學(xué)生的實踐操作能力以及創(chuàng)造力都能得到很好的發(fā)揮。

在模塊程序設(shè)計方面，Arduino創(chuàng)客課程所涉及的相關(guān)內(nèi)容主要有：語法基礎(chǔ)、傳感器模塊應(yīng)用、無線模塊應(yīng)用、電機及顯示模塊應(yīng)用和綜合實踐應(yīng)用等幾大部分，每個部分都包含很多細節(jié)內(nèi)容，主要側(cè)重于使學(xué)生掌握基本的編程知識，并能夠運用這些知識進行簡單的編程操作。

Arduino有很多電子模塊，老師可引領(lǐng)學(xué)生由簡入繁地去組裝電路，編寫程序，并體驗整個制作過程。比如對紅外測距傳感器的應(yīng)用，既要側(cè)重于突出它本身的科學(xué)特征、數(shù)學(xué)特征、技術(shù)特征，也要在設(shè)計方面為學(xué)生制造更多想象空間，從而提升學(xué)生的“STEAM”素養(yǎng)。圖1是紅外測距傳感器應(yīng)用的具體課程開展流程。

三、STEAM 教育理念下 Arduino 創(chuàng)客教學(xué)模式探索

基于STEAM 教育理念開展創(chuàng)客教學(xué)必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在實際教學(xué)中，我們采取以學(xué)為中心、小組合作項目式學(xué)習(xí)的方式開展創(chuàng)客教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主動手、合作學(xué)習(xí)能力，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

（一）以項目式學(xué)習(xí)開展，著力于解決實際問題

創(chuàng)客教學(xué)必須打破學(xué)科界限，讓學(xué)生動手完成他們感興趣的生活中的相關(guān)項目，利用Arduino單片機整合各學(xué)科知識，制作出解決實際生活問題的作品。“項目教學(xué)法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，注重理論與實踐相結(jié)合。首先在老師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，學(xué)生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。在項目式學(xué)習(xí)的課堂里，教師給出的問題必須由學(xué)生組成小組來解決。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生是被允許甚至是被期待去犯錯的。由此，他們變成了主動的學(xué)習(xí)者，并且得以培養(yǎng)一些現(xiàn)場技能。當然，要想實現(xiàn)這一切，需要完善的計劃、足夠的靈活度和一個可以開展團隊協(xié)作的環(huán)境。

（二）以學(xué)為中心開展項目式合作學(xué)習(xí)

以學(xué)為中心，就是以學(xué)生的學(xué)為主，老師的教為輔，對于Arduino高中創(chuàng)客教學(xué)有難度的學(xué)科來說，我們需要合理組建合作學(xué)習(xí)小組，以項目為導(dǎo)向明確每一位小組成員的責(zé)任與要求，再加上老師的及時指導(dǎo)和適時評價，有效開展合作學(xué)習(xí)。

在教學(xué)過程中教師必須及時進行指導(dǎo)，從而保證整個學(xué)習(xí)效果。小組長的組織協(xié)調(diào)和小組成員的默契，從根本上保證了學(xué)習(xí)活動的正常開展，但是教師的及時指導(dǎo)、適時評價更是學(xué)習(xí)活動有效開展的保障。另外老師要提供評價的角度和標準，這樣學(xué)生才會明白自己應(yīng)該朝哪個方向去學(xué)習(xí)。還有要對參與不夠積極合作態(tài)度不夠友好，不虛心聽取他人意見的學(xué)生給予積極引導(dǎo)，保證合作互助學(xué)習(xí)的良好開展。

結(jié)束語：

綜上所述，在當前教育形勢的發(fā)展趨勢下，基于STEAM教育理念下的Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐已經(jīng)成為當前高中創(chuàng)客教學(xué)的一種教學(xué)模式。在高中教學(xué)階段教師一定要發(fā)揮自己的引導(dǎo)價值，通過不斷的研究、采取科學(xué)有效地策略將推進創(chuàng)客教學(xué)，將各個學(xué)科之間進行深度融合，全面加強STEAM教育理念下Arduino創(chuàng)客教學(xué)實踐內(nèi)容和形式的完善與優(yōu)化，提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，讓學(xué)生能夠全方面的發(fā)展，為學(xué)生今后的成長奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]基于STEAM教育理念的創(chuàng)客課程的實踐研究[J].學(xué)周刊，2020， No.456（36）：68-69.

[2]苗勝. STEAM理念下高中創(chuàng)客教育Arduino課程的探索與實踐[J].信息記錄材料，2017，018（003）：130-132.