STEM教育理念在信息技術(shù)課程中的應(yīng)用

楊敏

摘 要：隨著社會(huì)對(duì)具備核心素養(yǎng)人才需求量的日益增加，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的核心素養(yǎng)型人才的STEM教育成為教育界的一匹黑馬。在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，智能機(jī)器人教學(xué)以其讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中培養(yǎng)邏輯思維能力、合作精神和創(chuàng)新能力的特點(diǎn)，成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的良好載體，這正契合了STEM的教育理念。通過(guò)分析STEM教育理念，結(jié)合本地教育實(shí)情和實(shí)踐，構(gòu)建了基于活動(dòng)的小學(xué)機(jī)器人社團(tuán)學(xué)習(xí)模式，在STEM教育理念的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了小學(xué)信息技術(shù)《機(jī)器人——超級(jí)軌跡》的社團(tuán)活動(dòng)課。

關(guān)鍵詞：STEM;機(jī)器人;信息技術(shù)

學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸的都是分科式的教學(xué)模式，該模式雖然鞏固了學(xué)生的各學(xué)科知識(shí)，但也讓各學(xué)科存在距離，再加上學(xué)生固有的學(xué)習(xí)思維的局限性，使得學(xué)生不能將各學(xué)科知識(shí)合理地整合，這就不利于學(xué)生綜合使用各學(xué)科知識(shí)思考、解決以及處理問(wèn)題的能力。國(guó)家對(duì)培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力人才日益重視，作為教育者，我們應(yīng)該明白目前不僅是要教授學(xué)生各學(xué)科的知識(shí)，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生具備綜合應(yīng)用各學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也才是21世紀(jì)學(xué)生必須具備的技能。STEM教育理念旨在培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的綜合性人才，應(yīng)社會(huì)需求而產(chǎn)生，與國(guó)內(nèi)提出的培養(yǎng)全面發(fā)展型人才的理念不謀而合。

一、STEM教育理念

STEM教育起源于20世紀(jì)80年代的美國(guó)，以跨學(xué)科知識(shí)融合為核心的STEM教育，將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科融于一體，作為國(guó)際創(chuàng)新教育變革和發(fā)展的前沿項(xiàng)目，在全球范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注和熱議。開(kāi)展適應(yīng)國(guó)情的本土化STEM教育，改善中小學(xué)教育體制內(nèi)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的不足，是我國(guó)新課程改革面臨的挑戰(zhàn)之一。STEM教育理念并不是四門學(xué)科的簡(jiǎn)單相加，而是將四門學(xué)科有組織、有邏輯地組合，用科學(xué)認(rèn)識(shí)世界，用工程和技術(shù)來(lái)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，而數(shù)學(xué)則作為工程和技術(shù)學(xué)科的輔助工具，培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)和綜合應(yīng)用各學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、信息技術(shù)課程探究——《機(jī)器人——超級(jí)軌跡》

小學(xué)信息技術(shù)課程主要是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，利用信息技術(shù)的相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在社團(tuán)活動(dòng)課的時(shí)候給學(xué)生營(yíng)造出寬松活躍的氛圍，主張學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合學(xué)習(xí)能力以及小組合作交流能力的培養(yǎng)。我們的機(jī)器人社團(tuán)培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力，在進(jìn)一步結(jié)合STEM教育理念的基礎(chǔ)上，我們社團(tuán)以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為學(xué)習(xí)方式，選取了學(xué)生興趣度高的社團(tuán)活動(dòng)——《機(jī)器人——超級(jí)軌跡》，將枯燥乏味的機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)及編程融入生動(dòng)有趣的動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)中，讓學(xué)生更高效、更直觀地了解專業(yè)知識(shí)，并學(xué)會(huì)實(shí)際的綜合運(yùn)用。

1.設(shè)計(jì)思路

以“一帶一路”的機(jī)器人超級(jí)軌跡為主體，組織課程，將STEM教育理念融入課程，讓學(xué)生不知不覺(jué)地掌握相關(guān)知識(shí)，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這一主題活動(dòng)主要涉及STEM教育中以下素養(yǎng)的培養(yǎng)。

科學(xué)素養(yǎng)：搭建機(jī)器人的過(guò)程中，運(yùn)用了物理學(xué)中的電機(jī)、馬達(dá)、光電傳感器等元器件，對(duì)這些元器件的工作原理及作用要有深入的了解。在將這些元器件進(jìn)行連接組裝的過(guò)程中，要求學(xué)生確定需求，需要完成的任務(wù)，來(lái)尋找解決問(wèn)題的方法，學(xué)習(xí)相互交流共享經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)精神。

技術(shù)素養(yǎng)：在學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人超級(jí)軌跡的時(shí)候，體現(xiàn)的就是技術(shù)素養(yǎng)。在搭建機(jī)器人的過(guò)程中學(xué)會(huì)硬件之間的組裝以及編程軟件之間的安裝以及編程調(diào)試。

工程素養(yǎng)：在搭建機(jī)器人時(shí)，不僅要將各元器件按照功能搭建起來(lái)，還需要遵循工程力學(xué)的原理，要求機(jī)器人不僅能完成任務(wù)，還要考慮機(jī)器人的負(fù)重能力，還有輪子的選擇決定了所需的摩擦力，因?yàn)椴煌蝿?wù)區(qū)域需要不同的輪子。選擇幾號(hào)光電傳感器巡線可以讓機(jī)器人走得更穩(wěn)。

數(shù)學(xué)素養(yǎng)：因?yàn)槭浅?jí)軌跡，需用到數(shù)學(xué)思維，如機(jī)器人行走速度，轉(zhuǎn)彎時(shí)的角度與速度，行走距離，做任務(wù)時(shí)需要執(zhí)行的動(dòng)作等等。這些都涉及數(shù)學(xué)思維與素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2.課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)

（1）明確分工，布置任務(wù)

機(jī)器人社團(tuán)是團(tuán)隊(duì)合作，每個(gè)人都有明確的分工。內(nèi)容：分工表，搭建圖、圖紙分析，任務(wù)分解、解決方案，編程調(diào)試，任務(wù)日志。

（2）組裝搭建機(jī)器人

根據(jù)中鳴機(jī)器人需要完成的任務(wù)設(shè)計(jì)出機(jī)器人的外形與部件，設(shè)計(jì)研究出搭建圖，根據(jù)搭建圖拼裝機(jī)器人。

（3）編程調(diào)試

根據(jù)機(jī)器人要完成的任務(wù)進(jìn)行編程，編譯下載并調(diào)試程序。

（4）任務(wù)日志

每天都要記錄任務(wù)完成情況，記錄遇到的問(wèn)題，解決問(wèn)題的方法，完成任務(wù)的最優(yōu)方法等。

（5）形成案例

社團(tuán)活動(dòng)并不是一兩節(jié)課的內(nèi)容，是一個(gè)長(zhǎng)期摸索實(shí)踐的過(guò)程，也是經(jīng)驗(yàn)累積的過(guò)程。因此最終要將設(shè)計(jì)方案、實(shí)施過(guò)程、任務(wù)日志等形成案例，便于以后的拓展創(chuàng)新。

三、結(jié)束語(yǔ)

使用STEM教育理念開(kāi)設(shè)的機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，與傳統(tǒng)的教育模式相比，優(yōu)勢(shì)在于最大化地將零碎的知識(shí)點(diǎn)整合，鍛煉了學(xué)生綜合使用各學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這樣的教育理念，激發(fā)了學(xué)生積極思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)小組合作探究找出解決問(wèn)題的辦法，努力挖掘?qū)W生創(chuàng)新思維潛力，為不斷培養(yǎng)出具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的綜合性新時(shí)代人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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編輯 郭小琴