“机器人+”在STEM教育中的实践

沈劲松

目前，社会越来越重视STEM人才的培养。但在初中信息技术教学中，STEM教育实践的教学力度仍不足，学生的动手实践和操作能力较为薄弱。而“机器人+”的引入，可以有效开展STEM教育，改善教学现状，对加快初中信息技术教学改革意义重大。

“机器人+”项目活动

作为STEM教育项目，“机器人+”活动已部分引入到当前初中信息课程教学中，并初步展开了创新教育的帷幕。从整体情况来看，所涉及的内容包括机器人的相关概念、硬件结构、软件编程及拓展应用等方面。通过参与“机器人+”项目活动，学生们可以掌握机器人的系统组成及工作原理，学会硬件结构的搭建、初步编写实用机器人程序，并能够运用所学知识和技能进行初步的机器人研究和参加各级部门组织的机器人项目竞赛。如Arduino类开发的机器人使用开源硬件，与包括温度传感器、声音传感器、触碰传感器、亮度传感器等多种传感器连接，借助Scratch编程软件进行控制，学生们学习相关成功案例、借鉴他人经验，通过模仿并根据需要进行创新设计，探索操作性强的设计思路，完成实用性高的机器人作品。同时，通过与其他同学讨论，展示自己的作品，分享自己的制作心得与体会，在取长补短中增强创新创造能力。

“机器人+”项目载体优势

为充分发挥“机器人+”项目的载体优势，达到创新教育目的，达成STEM教育目标，在初中信息技术学科教学时，具体可从以下几方面考虑实施。

第一，提升学生的活动关注度，激发他们的学习兴趣。初中信息教学过程中，许多内容已经在小学阶段就接触过，新鲜度较低，因而学生往往处于被动学习地位，缺乏浓厚的学习兴趣。而在“机器人+”项目活动过程中，通过搭建机器人结构、进行人机互动，可以充分培养学生学习兴趣，提升活动关注度，激发他们求知欲。

第二，从学生的生活入手，提高实际应用能力。机器人已经广泛应用于生活生产中，在开展机器人教学活动时，应加强与现实生活的联系，培养学生应用机器人改善生活的能力，使其能够将所学知识应用到解决实际问题之中。如在学习计算机的输入设备时，可以结合生活中比较常见的机器人上的温度传感器、声音传感器进行讲解，让学生结合生活经验来提高对所学信息技术的了解和认识，并在熟练掌握的基础上灵活运用。

第三，充分认识到学生的个性差异，切实开展分层教学。初中生的学习方式、行为习惯和基础能力等都有一定差异，他们对信息技术掌握程度也有所不同。因此，在设计“机器人+”项目活动时，需要结合不同学生的实际情况来进行分层次的活动任务设置，让基础薄弱的学生执行机器人简单操作，基础较高的学生适当提高机器人操作难度和要求，确保教学任务和目标的有效落实。

引入“机器人+”的实践意义

初中信息技术学科创新教育过程中引入“机器人+”活动，对STEM教育教学的开展帮助作用较大。一是提高学生综合實践和工程设计与制造的能力。通过搭建机器人构件和编写控制程序，不仅增强其动手实践能力，还能提高发现问题和解决问题的能力;在“机器人+”活动中，结构搭建、程序编写、最终调试等工作，均需要多人分工配合，也增强了团队合作能力。二是促进学生充分融合多学科知识的能力。如编写精准控制机器人行走的程序时，将涉及数学、物理、机械、信息技术等多学科知识，也是充分实践STEM教育特征、实现创新教育的目标。

教育教学评价

为了充分评价STEM项目教育的效果，考虑到信息技术学科教学的特殊性，为提高教学效果、使教学评价结果能实现有效性和客观性，需要把过程性评价和总结性评价相结合。在采用过程性评价时，应将学生的创新性和主体性、学科的工具性和实践性、项目的开放性和可行性作为评价标准原则，进而可以对教学效果做出更加灵活、及时、全面、深入的评价，并且具有可持续特点，这是可持续性评价的优势所在。但是，这种评价方式也存在一定的局限性，无法形成统一标准和规范程序，公平性和公正性会受到评价主体和客体的影响，并且频繁使用容易引起学生和教师的反感，这是评价时需要注意的几点问题。采用总结性评价方式时，需要遵循程序化原则、人性化原则，并将情感态度价值考虑在内，实现与知识和技能评价、过程和方法评价的有机结合。

教学建议

以“机器人+”项目为载体，开展STEM教育教学活动，并使初中信息技术学科教学达到理想中的创新教育效果，需要对以下几点问题提高重视力度。第一，加强教师培训，使他们能系统性学习机器人理论、系统、程序等知识，从而具备机器人教学的专业知识和培养学生创新意识的能力。第二，机器人构件造价较贵，建议在中小学教学仪器配备目录中列入机器人实验室，由财政统一配置“机器人+”项目所需构件和设备。第三，机器人教育进入课程。课程计划中要统一纳入机器人教育内容，明确具体教学内容，统一教学标准，加大“机器人+”项目的推广力度。

为将创新教育的理念融入到信息技术学科教学中，“机器人+”将是一个良好的载体，从而提高学生的综合能力，提升其思维能力和动手能力，促进信息技术与各学科知识的有效融合，提高学生的创新意识和实践能力。

【本文系江苏省现代教育技术研究2017年度重点资助课题《基于信息技术学科的城镇初中STEM教育校本课程研发与实践研究》（课题编号：2017-R-58729）研究成果】

（作者单位：江苏省海门市海南中学）