STEM理念下基于机器人教学提升学生信息素养的探究

摘 要：随着科技的发展，机器人课程在教育领域中越来越受重视。随着STEM教育理念日益完善，机器人课程教学不仅可以让学生获得更多的知识，还可以激发他们的创造力，让他们拥抱未来。为此，我们可以结合STEM教育理念，在高中阶段开发一系列的机器人课程，以帮助学生更好地掌握信息技术知识，促进学生信息技术素养的提升。文章阐述了STEM理念下机器人课程教学对提升学生信息技术素养的作用，分析了STEM理念下机器人课程教学存在的问题，探讨了开展STEM机器人课程提升学生信息素养的策略。

关键词：STEM理念；機器人课程；信息素养

基金项目：本文系甘肃省定西市教育科学“十四五”规划2022年度立项课题“基于STEM理念的机器人项目式教学设计与实践研究”（课题立项号：DX［2022］GHB0102）的阶段性成果。

作者简介：李玉文（1980—），男，甘肃省定西市临洮县文峰中学。

STEM教育理念是一种融合多种学科、教学和社会实践等元素的综合性课程教学理念，它为创新型人才的培养提供了支持。部分学生在学习中存在偏科的情况，导致他们的能力发展并不平衡。在新时代背景下，新的教育改革倡导将综合实践课程纳入教育体系，以促进学生各方面能力全面发展。通过综合实践课程，引导学生从多个角度探索生活和社会，培养他们的问题解决能力和实际操作技巧，与STEM教育理念的核心思想是完全相同的。STEM教育理念是一种重要的教学理念，它能够促进学生创新能力的发展，提升学生的综合素养。因此，我们需要深入研究这一理念，并探究将它与信息技术课程教学相结合的方法。

一、STEM理念下机器人课程教学对提升学生信息技术素养的作用

（一）激发学生学习兴趣，培养学生创新精神

随着科技水平的飞速发展，我国青少年机器人竞赛活动越来越火热，赛事水平得到了显著提升。然而，要想使机器人课程真正走进课堂，我们必须改变传统的教学模式，更新教学理念，让学生更好地参与到课堂活动中，从而培养他们的团队协作能力和创新思维。STEM理念下的机器人课程从课程性质来看是一门充满活力、具有实践性和综合性的活动课程。在课程教学中，教师要基于学生参与活动的实际情况，引导他们在勤于动手、善于实践和乐于思考中发展科技创新思维，培养他们发现问题、提出问题和解决问题的能力，从而提升学生的信息技术综合素质。基于此，教师在教学中应该根据学生不同的信息技术水平、学习能力和学习兴趣，设计一系列有代入感和启发性的问题，以此帮助学生更好地理解知识，提升创新能力。

（二）基于操作发展学生实践能力，培养学生的逻辑思维能力

通过STEM理念下机器人课程的学习，学生可以掌握更多的信息技术知识，提升自身的实践能力，发展逻辑思维能力。比如，学生在参与足球机器人竞赛项目的过程中，可以将进攻的机器人改装成守门的防御机器人。在此过程中，教师要基于项目式教学的需求，给学生列出详细的解决方案，让学生更好地了解此类机器人的特性，从而培养学生的动手操作能力，让学生更好地发掘自身的信息技术学习潜力［1］。同时，教师还应该指导学生从最初的想法出发，一步一步地设计机器人的功能，最终达成预期的目标，以此培养学生的逻辑思维能力。

（三）通过机器人竞赛，拓展学生信息技术素养发展的渠道

为了提高学生的机器人设计能力，教师可为他们提供更多的机会，推荐他们参加科技节、各种机器人竞赛等。此外，教师也可以在校内举办各种机器人竞赛活动，以开阔学生的视野，增强他们的自信心。这样可以有效提升信息技术课堂教学的效果，拓宽学生信息技术素养发展的渠道。然而，在目前的机器人课堂教学中，仍然存在一些问题，为此，教师应加强对机器人课堂教学实践的研究，摒弃以往灌输式的教学方式，重视实践操作，以促进学生信息综合素养的发展。

二、STEM理念下机器人课程教学存在的问题

机器人课程教学旨在帮助学生掌握相关技能，培养学生的自主学习能力，提升他们的综合素质。在机器人课程教学中，教师引入电子传感器、人工智能等前沿技术，不仅可以提升学生的知识水平，还可以激发他们的编程热情，锻炼他们的计算能力、创造性思维，为他们的未来发展打下坚实的基础。目前，STEM理念下的机器人课程教学还存在如下问题。

（一）过于注重比赛，忽视信息素养的培养

随着技术的发展，越来越多的学校开始重视机器人课程教学，并且积极组织各种机器人比赛，旨在帮助学生深入理解和掌握机器人技术，提高他们的实践能力。然而，目前机器人课程教学仍然停留在传统的竞赛形式上，部分学校和教师过于重视比赛，却忽视了学生信息素养的培养，导致学生虽然参加了机器人竞赛，但却没能深入理解相应的知识与内涵。

（二）机器人课程，普及度不高

随着科技的进步，越来越多的学校开始重视机器人课程，这使得机器人课程开始从选修课、兴趣课和课下活动等形式转变为以爱好为主的机器人课程教学形式，但普及度仍然不高。此外，由于学校的信息技术教学目标不够明确，部分高中学校更关注高考升学方面的事情，加上缺乏科学的教学方法和统一的教材，导致机器人项目式教育的发展受到了一定的限制，机器人课程教育效果不尽如人意。

（三）教师专业素养有待提升

STEM理念下的机器人课程教学的实施，需要优秀的教师团队的支持。然而，部分学校只注重文化课教师团队的建设和培养，对信息技术人才的引进和培养力度不够，缺乏有一定专业背景和信息技术素养的机器人课程教师，也较少组织相应的培训，这导致机器人课程教师的整体教学水平不高。对此，学校要重视起来，积极引进相应的优秀人才，多开展相应的培训活动，加大对本课程的支持力度，从而提升STEM理念下机器人课程教学的效果。

三、开展STEM机器人课程提升学生信息素养的策略

（一）以任务驱动的教学模式培养学生自主学习新知识的能力

任务驱动教学模式指的是在课堂上，教师根据学生的不同水平，设计不同的任务，通过任务促使学生掌握相应的知识。这种模式旨在提升学生发现问题、解决问题的能力，培养他们的独立思考能力。在这种模式下，教师会设计各种不同的任务，帮助学生掌握新的知识。在任务驱动教学模式中，通过基于课堂实践活动的讨论，学生有更多机会表达自己的观点。教师需要根据学生的能力水平来安排课堂实践活动，并及时回答他们的疑问。

任务驱动教学模式强调将任务目标与现实情境相结合，让学生通过完成真实的任务来学习［2］。通过这种方式，学生不仅能够获得成就感，还能够激发好奇心，学会独立思考，获得自主学习新知识的能力。

（二）以团队合作学习的模式培养学生协作探究的能力

通过团队协作，学生可以更好地进行科技实验，提升组织能力和管理能力。“以人为本”的教育理念要求教师让学生以分组、分工、协作等方式参与到机器人课堂教学中，以此来激发他们的学习兴趣，培养他们的创造力和协作探究能力。在收集问题、分析教学重难点的基础上，教师要提炼出有价值的探究主题，并采取有效的措施，如团队合作学习等，激发学生的学习兴趣，让学生摆脱被动学习的状态，主动学习知识，深入理解知识。为了调动学生的积极性，教师可以组织一些小组竞赛和最佳方案讨论会等实践活动，让学生在交流和分享的过程中，运用知识，深入理解知识。这样，在團队合作学习中，学生可以相互交流，和同学共同探索知识，一起完成任务，获得协作探究能力、思维发散能力的提升。

（三）充分利用高校的STEM教育资源提升师生技术素养

目前，由于缺乏专业的教师和课本以及相关的实践经验，在实施机器人课程教学时，学校要积极利用高校的STEM教育资源，并结合本校的机器人课程教学情况，组建一支高素质的教师团队，以促进机器人课程教学的发展。为了更好地提升学生的机器人技术水平，学校的相关教师团队应多借鉴国内外先进的教育理念，结合本地资源，研发一系列独具特色的机器人课程。对此，学校可以从高校引入拥有丰富知识和技能，具备较强的技术素养的年轻教师，为学生提供实践性的指导，使他们能够更好地掌握技术，从而达成教学目标。

（四）丰富STEM理念下机器人教学项目的课程资源

采用项目式教学的机器人课程可以显著提高学生的创新、分析、协作、沟通、批判性思考等多方面的能力，深受学生的欢迎。然而，由于项目式教学的要求较高，普通学生很难在短时间内达到相应的标准［3］。因此，学校应与高校、科研院所以及相关企业建立良好的关系，共同努力，不断改进、完善机器人课程的内容，使之更加符合实际需求。学校应该积极制作有深度、涵盖范围广、具有前沿性的课程资源包，同时还要提供简单易懂的教具，丰富STEM理念下机器人教学项目的课程资源，以满足不同年龄段学生的学习和实践需求，提升学生的信息素养。

（五）探索基于“互联网+”的教育新模式

在STEM理念下的机器人课程教学中，我们可以将传统的课堂教学与实践相结合，充分利用互联网信息技术的优势，创建丰富的在线学习资源，建立起一个完整的、能够将线上与线下有效结合的学习体系，从而使学生从传统的被动接受知识的状态转变为自主探究知识的状态［4］。通过“互联网+”技术，教师可以将机器人课程教学和在线教育平台相结合，让学生的“道具”和“导师”都能够成为他们的学习工具，让他们对机器人和科技创新产生浓厚的兴趣。

结语

目前，我国高中机器人教育水平仍然不是很高。为了满足日益增长的需求，促进社会的发展，培养更多优秀的人才，教育工作者必须认识到机器人课程教育的重要性，积极对学生进行机器人技术教育［5］。这样不仅可以帮助学生更好地掌握知识，还能提高他们的信息素养。研究表明，STEM理念下的机器人课程既可以激发学生的想象力，调动学生的学习兴趣，又可以提升他们的信息素养，拓宽他们的思维，提升他们的创新能力以及实践技能。但是，目前的机器人课程教学还存在一些挑战，为此，教师应认真思考，完善组织和实施机器人课程教学的方式，让学生能够在课堂上更加深入地探索和实践，从而培养他们的信息素养、创新能力和实践能力。教师要进行大量的理论研究和实践探索，以解决机器人课程教学中的问题，提升课堂教学效果，培养学生的信息技能与信息素养，为他们的未来发展打下坚实的基础。

［参考文献］

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