STEM教育理念在信息技术课程中的应用

杨敏

摘 要：随着社会对具备核心素养人才需求量的日益增加，培养符合社会需求的核心素养型人才的STEM教育成为教育界的一匹黑马。在基础教育领域，智能机器人教学以其让学生在动手操作的过程中培养逻辑思维能力、合作精神和创新能力的特点，成为培养创新型人才的良好载体，这正契合了STEM的教育理念。通过分析STEM教育理念，结合本地教育实情和实践，构建了基于活动的小学机器人社团学习模式，在STEM教育理念的指导下设计了小学信息技术《机器人——超级轨迹》的社团活动课。

关键词：STEM;机器人;信息技术

学生长期以来接触的都是分科式的教学模式，该模式虽然巩固了学生的各学科知识，但也让各学科存在距离，再加上学生固有的学习思维的局限性，使得学生不能将各学科知识合理地整合，这就不利于学生综合使用各学科知识思考、解决以及处理问题的能力。国家对培养具备跨学科能力人才日益重视，作为教育者，我们应该明白目前不仅是要教授学生各学科的知识，更应该培养学生具备综合应用各学科知识解决实际问题的能力，也才是21世纪学生必须具备的技能。STEM教育理念旨在培养具有核心素养的综合性人才，应社会需求而产生，与国内提出的培养全面发展型人才的理念不谋而合。

一、STEM教育理念

STEM教育起源于20世纪80年代的美国，以跨学科知识融合为核心的STEM教育，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）多学科融于一体，作为国际创新教育变革和发展的前沿项目，在全球范围内引起了广泛的关注和热议。开展适应国情的本土化STEM教育，改善中小学教育体制内学生的创新能力培养的不足，是我国新课程改革面临的挑战之一。STEM教育理念并不是四门学科的简单相加，而是将四门学科有组织、有逻辑地组合，用科学认识世界，用工程和技术来解决实际生活中的问题，而数学则作为工程和技术学科的辅助工具，培养学生探究性学习和综合应用各学科知识解决实际问题的能力。

二、信息技术课程探究——《机器人——超级轨迹》

小学信息技术课程主要是培养学生的信息素养，利用信息技术的相关知识解决实际问题的能力。在社团活动课的时候给学生营造出宽松活跃的氛围，主张学生自主动手实践能力、综合学习能力以及小组合作交流能力的培养。我们的机器人社团培养学生综合学习能力，在进一步结合STEM教育理念的基础上，我们社团以学生为主体，以项目设计为学习方式，选取了学生兴趣度高的社团活动——《机器人——超级轨迹》，将枯燥乏味的机器人基础知识及编程融入生动有趣的动手实践活动中，让学生更高效、更直观地了解专业知识，并学会实际的综合运用。

1.设计思路

以“一带一路”的机器人超级轨迹为主体，组织课程，将STEM教育理念融入课程，让学生不知不觉地掌握相关知识，锻炼学生综合运用知识解决实际问题的能力。这一主题活动主要涉及STEM教育中以下素养的培养。

科学素养：搭建机器人的过程中，运用了物理学中的电机、马达、光电传感器等元器件，对这些元器件的工作原理及作用要有深入的了解。在将这些元器件进行连接组装的过程中，要求学生确定需求，需要完成的任务，来寻找解决问题的方法，学习相互交流共享经验的科学精神。

技术素养：在学生学习机器人超级轨迹的时候，体现的就是技术素养。在搭建机器人的过程中学会硬件之间的组装以及编程软件之间的安装以及编程调试。

工程素养：在搭建机器人时，不仅要将各元器件按照功能搭建起来，还需要遵循工程力学的原理，要求机器人不仅能完成任务，还要考虑机器人的负重能力，还有轮子的选择决定了所需的摩擦力，因为不同任务区域需要不同的轮子。选择几号光电传感器巡线可以让机器人走得更稳。

数学素养：因为是超级轨迹，需用到数学思维，如机器人行走速度，转弯时的角度与速度，行走距离，做任务时需要执行的动作等等。这些都涉及数学思维与素养的培养。

2.课程内容的设计

（1）明确分工，布置任务

机器人社团是团队合作，每个人都有明确的分工。内容：分工表，搭建图、图纸分析，任务分解、解决方案，编程调试，任务日志。

（2）组装搭建机器人

根据中鸣机器人需要完成的任务设计出机器人的外形与部件，设计研究出搭建图，根据搭建图拼装机器人。

（3）编程调试

根据机器人要完成的任务进行编程，编译下载并调试程序。

（4）任务日志

每天都要记录任务完成情况，记录遇到的问题，解决问题的方法，完成任务的最优方法等。

（5）形成案例

社团活动并不是一两节课的内容，是一个长期摸索實践的过程，也是经验累积的过程。因此最终要将设计方案、实施过程、任务日志等形成案例，便于以后的拓展创新。

三、结束语

使用STEM教育理念开设的机器人社团活动，与传统的教育模式相比，优势在于最大化地将零碎的知识点整合，锻炼了学生综合使用各学科知识解决实际问题的能力。这样的教育理念，激发了学生积极思考、发现问题，通过小组合作探究找出解决问题的办法，努力挖掘学生创新思维潜力，为不断培养出具有较强创新意识和实践能力的综合性新时代人才打下坚实的基础。

参考文献：

[1]傅蹇，刘鹏飞.从验证到创造：中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育，2016（4）：71-78.

[2]刘小璇.STEM教育理念指导下的高中信息技术课程探究：以“计算机的组装”课程为例[J].中小学电教，2018（3）.

[3]蔡海云.STEM教育模式的设计与实践研究[D].华东师范大学，2017.

编辑 郭小琴