浅谈STEAM理念在机器人教学中的应用

黄珩

【摘要】STEAM是Science（科学），Technology（技術），Egineering（工程），Arts（艺术），Maths（数学）五个单词的首字母组合。Steam现逐渐发展为包容性更强的跨学科综合素质教育，强调与实际应用相结合，在动手实践中不断建立跨学科的创新思维和应用能力。在魔方机器人教学中引入STEAM理念，可以大幅提高小学生的探索能力和创新意识。

【关键词】STEAM理念;机器人教育;创客魔方机器人

当今科技发展日新月异，一个国家的竞争力往往取决于这个国家的创新人才储备，而创新人才的培养需要创新教育，因此STEAM教育理念应运而生。我国政府一直都十分明确创新教育的重要性，尤其在近年来鼓励有条件的地区进行STEAM教育和机器人教育等创新课程的探索和实践。机器人教学是以问题为驱动导向，促使学生主动进行探究式学习的教学模式，其是发挥学生主动性和创新性的有效途径。机器人教学的有效开展对培养学生探索能力、协作能力和创新能力具有极大的促进作用，如何在机器人教学中融入STEAM理念是值得我们在实践中不断探索的问题。

创客魔方机器人项目有起点相对较低，基础学科整合便利，可广泛推广，投入资源快捷廉价等诸多优点，是开展STEAM融合教学的优秀项目，对于提升基础信息学课程改革，提升学校学生创新能力，拓展学校创新项目有着重要价值。

一、创客魔方机器人在传统教学实施中的问题

在过去的三年时间里，我们虽在创客魔方机器人竞赛中取得了一点成绩，但相关课程基本围绕竞赛开展，重技术而轻过程，重实践而轻应用，缺乏对学生创新能力的培养。对于课堂教学模式的实施仍然不够清晰，以传统课堂为主体的教学方法，容易导致学生出现以下的问题。

学生缺乏自主寻求解决搭建问题的方法，学生在搭建机器人的过程中，遇到的物理学问题，往往不经过自主思考，直接求助老师，缺少自主探究的创新精神;电学知识较弱，小学生对电压的稳压、降压，以及正负极接线等基础电学知识理解不够深入，导致时常接错线而烧坏电子元器件;缺乏对魔方机器人的检修能力，由于机器人接线的复杂性以及由于碰撞产生的不稳定性，经常需要对机器人的传感器进行校准或者是对机器人线束进行加固和重接，学生在这方面能力较为薄弱，害怕把机器人的问题严重化。

二、STEAM教育与机器人教育的结合

（一）立足课堂， 让学生从“做”中学

在进行创客魔方机器人课堂教学时，由于课程时间紧张，任务繁重。因此教师必须深度挖掘课堂教学的内容，以保证STEAM教学可以顺利有效地开展。在基于STEAM的魔方机器人教学中，教师可以通过对魔方机器人的各种知识进行划分，形成模块化的教学方式，以帮助学生对机器人可能遇到的潜在问题进行一一深入探索，将物理电学，工程搭建，程序设计等几个部分的内容融合起来，全面培养学生对知识的掌握和应用。让学生在课堂中主动发现问题、大胆猜测、亲自动手实践，最终解决问题。

让学生“从做中学”，也就是从经验中学习。让学生在实践当中获取知识，通过知行结合，让学生真正的理解知识，学会应用知识。以魔方机器人搭建为例。按照传统的教学模式，学生只会按照老师PPT上的内容，进行模仿搭建。这虽然可以相对高效地向学生传授搭建机器人的方法，但是却限制了学生创新思维的发挥，而且学生也不能明白各种工程结构在机器人整体稳定性中发挥的作用。若可以把教学过程改成老师只提供简单的思路框架而不展示机器人的整体搭建步骤，由学生根据老师的框架，自行设计机器人的工程结构，在实践中探寻重心高度、前后配重、横纵梁稳定性等各种物理学工程知识在实际应用中的重要性，让学生在实践中跌倒、爬起、再跌倒、再爬起的挫折中获取经验，从经验中汲取知识。这虽然可能会大大降低机器人搭建的效率。但是可以充分培养并调动学生的创新意识以及动手实践能力，同时可以提高学生的抗挫折能力。这种教学模式不但可以让学生真正理解应用知识，在赛场上，遇到突发情况也能更好地自由应对。

（二）融合STEAM理念，促进多元评价

在传统魔方机器人课堂教学中，更倾向于以对学生作品的评价作为学生学习成果的评价依据。但是，STEAM理念下的机器人教育应该更加注重学生能力的培养，而不是以最后的成果作为唯一评价依据。我们老师在课堂中还应该关注学生在学习过程中的表现，比如团队合作能力、发现解决问题的能力、动手能力等等。举个例子：一位学生在编程的过程发现了和老师不一样的思路，于是用自己的思路重构了代码，结果不一定成功，甚至会走很多弯路，效果也会比老师的思路要差。但是我觉得这种学生比起循规蹈矩按老师的思路快速完成的学生更应该值得重视。重视过程的多元评价体系才有利于鼓励学生积极参与项目过程，提出自己的创意和想法，从而实现对学生创新能力的培养。

（三）从教师自身出发，推动STEAM深度教学

对于教师来说，课堂中想要深入落实STEAM教育，教师本身各学科的知识必须过硬。由于不是传统按步就班的教学模式，若本身各学科知识储备不深，很容易在学生遇到问题时，不能给予有效的建议，来引导其继续探究，从而导致STEAM课堂效率低下。为此，教师必须重点对STEAM 深度教学内容进行探究，转变传统课堂教学方式，使课堂教学更加灵活多样。课堂上必须安排足够多的时间来让老师和学生共同交流运作。只有在良好民主的课堂氛围中，才能提高学生的主动性。同时也能培养学生乐于分享的创客精神以及习惯听取他人经验的良好品格，这样课堂也就变成以学生的发展为本，以学生为主体的生本课堂教学形态。

三、小结

随着对STEAM理念的深入探究，以及在创客魔方机器人教学中的探索，能够通过多元化的教学方式来激励学生的兴趣，激发学生综合运用学科知识的实践精神，促进学生将学科知识转化为劳动技能，从而全面提升学生核心素养，激发思维的多元化同时通过STEAM教育对传统机器人课堂的改进创新，也可以使得课堂的质量和水平得到全面的提高，为社会培养与时俱进的创新性人才。

【本文系2020-2021学年南海区教育教学小课题项目“基于STEAM理念的创客魔方机器人教学策略的研究”成果（课题编号：NHXKT2020101345）】

【参考文献】

[1]周艳.浅谈STEAM教育与小学信息技术教学结合[J].益智，2020（09）：163-164.

[2]冯若君.STEAM理念下小学机器人教育的教学模式研究[D].重庆：西南大学，2020.

（责任编辑：黄洁梅）