基于steam教育的小学机器人教育课程开发与实践研究

2020-01-08赵晓慧

科学咨询 2020年3期

赵晓慧

（西安高新国际学校陕西西安 710119）

当前机器人技术人才的需求不断加大，在小学教育中也设置了机器人教育课程，但是教育发展情况并不是很理想，在课程教育中主要都是竞赛教学模式，而兴趣教学模式则为辅，这就使得学生的学习积极性和效果受限。基于steam教育理念下的小学机器人教育课程有了显著的发展，组织开展了很多的竞赛，然而在课程资源上还是较为缺乏，对于课程教育发展有限制，这就需要针对存在的问题，采取有效的措施进行解决。

一、基于steam教育的小学机器人教育课程开发

（一）课程目标设计

在小学机器人教育课程开发中，课程目标可以说是其灵魂，也为教师的教学指导方向，让学生能够有目的的进行学习。课程目标设计需要和课程内容设计一致，体现出学生在教学中的主体性，教师要发挥出自身的主导作用。该课程的目标需要重视体现出理论知识和实践的联系和设计的合理性[1]。要让教师明确把控教学目标，就需要从知识与技能、过程和方法以及情感态度价值观这几个方面制定出steam教育下的机器人课程目标，结合等级考试级别，可以把目标分成一级和二级目标。一级和二级课程都是该教育课程中的基础课程，在课程目标方面最显著的差异就体现在知识和技能上，所以，二级课程目标在其他两方面和一级课程目标差不多，但是有一定的提升。一级和二级课程内容一般就是机器人基础知识以及基本的操作，在知识和技能方面突出的是学生对于基本知识以及技能的掌握，在过程和方法上突出的是学生基于合作学习，提升自己的水平，激发他们的潜在能力，而在情感态度和价值观方面就是要让学生能够树立正确的世界观，正确认识机器人。

（二）课程内容设计思路

在steam教育下的机器人教育课程要依据steam教育理念实施设计开发，体现出这种教育的特点，清楚该教育模式的五要素在课程中的价值。分析全国青少年机器人技术等级考试大纲，能够发现主要考理论知识以及实践操作技能，要是只就这两方面开发课程就会让steam教育理念变得弱化，会限制学生的全面发展，所以，在课程开发内容方面就需要结合具体情况，合理的补充和丰富，增加团队协作这一活动板块设计，锻炼他们的小组学习能力。在选择器材方面也不能够限制在考试器材上，教师要鼓励学生使用生活中的材料和考试器材进行结合[2]。设计理论知识时要重视和生活间的联系，降低学生学习难度，提升他们的学习兴趣。在实际实践操作方面，就要把理论和实践进行有效的结合，科学安排内容。实践教学中要体现出学生的主体性，加强对他们的动手实践能力进行培养，注重评价他们的操作过程。教师还需要结合每章节内容，设计出相应的题目，以此来对学生的学习成果进行检验。

（三）课程内容设计

在设计课程内容时，依据从简单到复杂，单一到整体思想实施。一级和二级课程中分别都有七个章节的内容，其中一级课程的内容主要有机器人常识知识、简单机械知识以及使用简单机械原理搭建机器人模型；二级课程内容主要有机器人历史知识、较为复杂的机械知识、基础电学知识以及使用复杂机械原理建立模型。课程整体设计一共有四个模块，分别是理论知识、实验、生活应用以及综合实施，各个板块都并非独立存在，而是相互融合在各章节内容中，这就体现出了steam教育的运用。

二、基于steam教育的小学机器人教育课程实践

本文选择某小学校高年级的30位学生作为教学对象，他们都是要参加全国青少年机器人技术等级考试，课程使用基于steam教育开发的机器人教育课程，以一级课程中的“谁最稳定”为例进行教学。

（一）教学中的steam模式

在steam教育下的小学机器人课程需要在教学中展现出不同学科之间的融合教学，在这一章内容教学中，包含五个维度，分别是科学、技术、工程、艺术以及数学。

（二）案例教学

参与这次课程学习的学生有15名，他们都是首次接触机器人学习，通过前面三个课时的学习，他们已经对机器人学习有了极大的兴趣，但是他们在搭建机器人上较为不足，需要加强训练。这一章节内容包含多学科知识，比如，美术、物理和数学等。教学内容就是三角形的稳定性原理、结构稳定性的判断原则以及秋千模型的搭建。这章教学分为两次课时完成，分别教授学生理论知识、让学生做配套小实验以及让学生建立秋千模型和讲解理论知识在秋千模型中的运用。在教学开始时，教师要先进行情境导入，让学生使用手中的机器人器材搭建各种多边形，且观察特点，让他们能够发现三角形稳定性这一特点，进而引出要学习的内容；之后教师就要带领学生学习稳定结构，给学生讲解三角形稳定性在生活中的具体运用，调动他们的积极性，用实验形式给他们阐述稳定原理，并归纳结论。之后就是稳定结构判断原则的教学，也是主要以实验方式进行，让学生在实验中更好的理解知识；最后，教师要让学生搭建秋千模型。教师在指导学生之后，要让他们在小组中学习，加强他们的动手实践能力以及知识运用能力，教师只要给出学习提纲，剩下的要让他们自己操作完成。学生在完成作品搭建之后，教师就要进行展示和评价。