Stem機器人課程提升小學(xué)生信息素養(yǎng)的實踐研究

李建生 李永芳

（廣東省廣州市從化區(qū)流溪小學(xué) 廣東廣州 510900）

隨著科技的不斷更新和發(fā)展，傳統(tǒng)的學(xué)科教育已經(jīng)沒有辦法滿足社會發(fā)展的需求，Stem教育理念的突然出現(xiàn)，將把傳統(tǒng)課程轉(zhuǎn)變成為綜合性的課堂，讓學(xué)生在課堂上可以有機會接觸更多其他的學(xué)科。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中曾經(jīng)提到，跨學(xué)科學(xué)習(xí)、創(chuàng)客教育等新的教育方式能夠讓學(xué)生全方面發(fā)展，學(xué)校應(yīng)大力推薦這種教育方式。在小學(xué)階段，機器人教學(xué)是體現(xiàn)Stem教育理念的主要方式之一，如樂高機器人等[2]。本文主要研究在Stem教育理念下小學(xué)機器人課程的教學(xué)模式探討，Stem教育注重學(xué)生跨學(xué)科運用思維解決問題的能力，注重學(xué)生的創(chuàng)造能力和團隊合作能力，作者基于對這幾點進行探討，并構(gòu)建出相應(yīng)適合的教學(xué)模式。

一、Stem教育理念的內(nèi)涵

美國為首的西方發(fā)達國家最先提出了提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的Stem教育理念，將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科內(nèi)容相結(jié)合的方式提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。Stem教育的核心就是跨學(xué)科的整合，通過科學(xué)技術(shù)工程和數(shù)學(xué)等多方面的整合，增強知識在現(xiàn)實生活當(dāng)中的實用性，提高學(xué)習(xí)效率。動手實踐是Stem教育的特點，學(xué)生可以利用設(shè)計和制作，展現(xiàn)使用Stem教育理念學(xué)到的知識，用任務(wù)或者項目的方式來進行合作，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和團結(jié)能力，Stem教育讓學(xué)生用探索的辦法讓他們對所學(xué)知識進行討論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和探究的好奇心[3]。

二、小學(xué)機器人教學(xué)現(xiàn)狀

隨著時代的進步和發(fā)展，機器人不再只用于工業(yè)和研究上，已經(jīng)開始進入到教育行業(yè)當(dāng)中，機器人教育通常是通過組裝建造機器人再加上一定的程序讓學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生主動性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。機器人教育當(dāng)中經(jīng)常會用到電子傳感器，計算機軟件和硬件以及人工智能等技術(shù)，讓學(xué)生能力素質(zhì)都得到培養(yǎng)。機器人的使用其實是綜合了很多學(xué)科的成果，也讓小學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)增添了新的內(nèi)容，讓學(xué)生們對編程產(chǎn)生更大的興趣，磨練了學(xué)生們的計算能力和創(chuàng)新能力。由于此學(xué)科擁有這個特性，所以各學(xué)校對于機器人的教育并沒有固定的方式，這些年以來機器人比賽在小學(xué)教育當(dāng)中發(fā)揮了很重要的作用，據(jù)調(diào)查，很多學(xué)校都以各種形式展開機器人教育的活動，不過都是以競賽的方式存在。

（一）注重比賽本身，忽視信息素養(yǎng)的培養(yǎng)

對于機器人教育課程來說，作者除了對文章進行檢索也進行了一些實地考察，今年，西安市的小學(xué)都開展了機器人教育課程，但是很多學(xué)校都是用比賽的方式來進行的，舉辦機器人的比賽主要是希望通過比賽的方式，讓學(xué)生更好地了解到機器人方面的教育，學(xué)到更多的機器人知識，但是這幾年因為有很多企業(yè)插手，所以一直都采用競賽的方式向同學(xué)們?nèi)テ占啊５沁@個成果并不高，一方面是因為機器人競賽的要求比較高，學(xué)生沒有辦法很好地參與進去，就算有的學(xué)生去參加了，也很難在這么短的時間之內(nèi)理解到機器人比賽的真正意義。還有一點。就是競賽使用的機器人成本比較高。很多學(xué)生其實都沒有真正動手去操作過，所以沒有培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和思維能力。

（二）機器人課程不受重視，教育普及度不高

目前很多學(xué)校開展機器人教育的方式，都是通過一些選修課或者是興趣課和課下活動等幾種方式，主要是以愛好為主。之所以會弄成這個樣子，就是因為學(xué)校的教學(xué)目標(biāo)不明確，小學(xué)各階段的目標(biāo)更是不清楚，沒有用科學(xué)的教學(xué)方式去教學(xué)，也沒有統(tǒng)一的教材，所以也就缺乏了對于機器人教學(xué)模式的評價和研究，因為這個原因所以機器人教育發(fā)展得并不是很好，也沒有辦法培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)[4]。

（三）教師專業(yè)度有待提升

實施Stem教育理念就必須要采用一支高素質(zhì)的教師隊伍才行，但是很多小學(xué)并沒有這個條件，也沒有這方面的專業(yè)老師，更何況在現(xiàn)在小學(xué)生教師培訓(xùn)的時候，也沒有對Stem教育理念進行專業(yè)培訓(xùn)，所以建立有效的Stem教育理念師資團隊，加強對Stem教育理念師資隊伍的成立，已經(jīng)是我國Stem教育發(fā)展戰(zhàn)略當(dāng)中一個重要問題。

三、Stem機器人課程提升小學(xué)生信息素養(yǎng)的實踐策略

（一）充分利用高校教育資源

小學(xué)自主開展機器人教學(xué)，缺少專業(yè)的教師和專業(yè)的課本，更缺少這方面的經(jīng)驗，所以可以通過與大學(xué)學(xué)院相結(jié)合的方式，利用高等學(xué)校的資源和豐富的教育經(jīng)驗，來結(jié)合自身學(xué)校的特點，組建一支專業(yè)和兼職相結(jié)合的教學(xué)隊伍，開展一個比較完善的教育課程，對于探索出一條可行性道路是有非常重要的意義。

組建教學(xué)團隊的時候，可以參考國內(nèi)外小學(xué)機器人的教學(xué)經(jīng)驗，共同開發(fā)具有自身特點的機器人課程，在實施課程的過程當(dāng)中，可以讓高校組織一批機械、電子或者是計算機的學(xué)生團隊來在課堂上進行指導(dǎo)，讓小學(xué)生可以動手操作，在課堂上能保證每個學(xué)生都有機會操作到實現(xiàn)教學(xué)的最終目的，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。

（二）Stem目標(biāo)整合設(shè)計

雖然Stem的整體目標(biāo)特別側(cè)重于設(shè)計理念，但是有一點也非常重要，那就是Stem目標(biāo)的選定和教育。機器人的載體是緊密相連的，具體方法可以分為下面兩點，首先明確選定的教育機器人載體的具體器件，以及該器件的基本功能和常規(guī)應(yīng)用。將這些功能和應(yīng)用與之相關(guān)的知識和方法都映射到Stem學(xué)科就可以了。還有綜合考慮后續(xù)的情景和活動方案的設(shè)計，選出符合情境的活動，包含的Stem學(xué)科及目標(biāo)領(lǐng)域的要點，填入方形陣中。比如，可以用“探月工程”為主題設(shè)計一個教學(xué)活動，活動中要求機器人到指定的地點和角度進行精準(zhǔn)測量，此活動主要是模擬“月球車”在月球表面上行進過程中完成的探測任務(wù)，根據(jù)以上的情景和活動有關(guān)我國的探月工程涉及到的一些問題解決方式以及探究方法，都會成為整理目標(biāo)的一部分。

（三）機器人Stem學(xué)習(xí)情境設(shè)計

學(xué)習(xí)情景的設(shè)計可以整合Stem教育理念融入到里面去，并讓學(xué)習(xí)的人在選擇策略和工具過程當(dāng)中運用這些知識。根據(jù)Stem整合方式選擇的差異性，有以下三種設(shè)計方案：第一種情景設(shè)計是設(shè)計對應(yīng)知識型的Stem整合辦法，是用機器人當(dāng)成獨立的知識對象，當(dāng)成一種現(xiàn)代社會某種工程技術(shù)的難題產(chǎn)品來設(shè)計內(nèi)容，通過語言文字等方式展現(xiàn)。第二種情景設(shè)計是對應(yīng)工具型的Stem技術(shù)，可以把機器人放置在工程實踐場上設(shè)計，臨近于生產(chǎn)制造或?qū)嶋H生活場景中。第三種情景設(shè)計對應(yīng)創(chuàng)生型Stem整合可以讓機器人在工程時間長之中創(chuàng)建一個臨近于生產(chǎn)、制造或?qū)嶋H生活場景中，甚至將教學(xué)活動直接設(shè)計進這樣的場景里面。與第二種有所不同的是，該情景應(yīng)當(dāng)符合MSDE情景整合模型中的要求，即：1.鑒于題目的；2.鑒于項目的；3.鑒于討論的；4.多學(xué)科交融的；5.真實生活的.

這樣的情景不光需要用文字、圖片和信息技術(shù)，還需要通過高級的手段進行支撐，比如虛擬技術(shù)和仿真技術(shù)的相結(jié)合，來給學(xué)生帶來一種沉浸在虛擬和物理世界的臨場感。

總而言之，當(dāng)代社會，我國小學(xué)機器人教育水平普遍很低，為了能夠順應(yīng)時代的發(fā)展和社會的進步，為社會培養(yǎng)出更多高質(zhì)量人才，相關(guān)教育工作者應(yīng)當(dāng)注意到機器人教育的重要性，不要忽視小學(xué)機器人的就教育，因為它不僅可以讓小學(xué)生學(xué)習(xí)更好，還可以提升他們的信息素養(yǎng)。本文嘗試將Stem理念與mBot小車相結(jié)合，構(gòu)建出Stem理念下小學(xué)機器人教育的模式，并在相關(guān)試點開展小學(xué)機器人教育的相關(guān)實驗，發(fā)現(xiàn)這課程不僅能夠激發(fā)學(xué)生的想象能力和培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，還能夠?qū)W(xué)生的思維空間提升一個很高的檔次，讓他們發(fā)散思維形成自己的思想，還能夠培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)造能力和實際的操作水平。不過，小學(xué)機器人教學(xué)伴隨而來的也有一些教學(xué)上的問題，所以這就要求教師更應(yīng)該思考，怎樣才能夠更好地進行小學(xué)機器人教育課程的安排和開展，讓學(xué)生能夠更好地在課堂當(dāng)中探索和實踐機器人課程，鑒于發(fā)現(xiàn)各種問題，還需要很多的理論研究和實際探索來解決小學(xué)機器人課程的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高綜合創(chuàng)新能力和實踐能力，能夠讓學(xué)生全方面發(fā)展，這對于學(xué)生的學(xué)習(xí)生活來說也是非常重要的一件事，這樣不僅能夠讓學(xué)生的成績得到提高，還能培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，對于他們的未來生活也會有著非常重要的影響。