基于STEAM教育理念下的Arduino创客教学实践研究

刘开福

摘要：在当前教育形势的发展趋势下，“大众创业、万众创新”已经成为主流理念，这也给高中教师的创客教学和管理带来了全新的思考。在STEAM教育理念背景下，高中阶段的教学一定要将STEAM教育理念与Arduino创客教学实践有效结合，为学生构建高效现代化的教学课堂，让学生感受到学习的快乐，真正能够在学习的过程中培养学生多方面的能力和健全的人格，这对于推进高中素质教育的发展具有重要的价值。基于此，本文针对STEAM教育理念下的Arduino创客教学实践展开研究。

关键词：STEAM教育理念;Arduino创客教学实践;高中信息教学

引言：在当前教育信息化的发展趋势下，高中阶段作为学生学习与成长过程中至关重要的转折阶段，在这一时期学生已经具备一定的自主学习意识和能力，教师在教学中一定要更新教学理念，创新教学形式，通过不断的研究、采取科学的策略来培养学生数字化的学习习惯，促进学生的全面发展。教师在Arduino创客教学实践中要合理将STEAM教育理念融入其中，推进学生综合能力的提高。

一、关于STEAM教育

“STEAM”是基于教育所提出的，它将科学、技术、工程、数学和人文艺术等五方面领域中的学科知识与内容融合在一起，并由表及里的将每个学科和领域内容从获取、方法与工具等多个角度进行了有机统一，同时立足于创新来培养学生的综合素质，锻炼解决问题的能力。“S”是指“Science”，即科学（自然科学）;“T”代表“Technology”，即技術，需要注意，它并不包括语言类的技术;“E”代表“Engineering”，即工程;“A”代表“Art”，即艺术;“M”代表“Mathematics”，即数学。很明显，所谓的融合，其实更倾向于自然科学，从发展思路上看，它与我国当前所倡导的教育发展思路是极为相近的。创客教学，就是围绕某一项目来设计解决实际生活中的问题，从而培养学生的自主动手学习能力、解决问题能力和思维创新能力。因此，将STEAM教育理念渗透进中学Arduino创客教学中，还是有着很积极的教育意义的。

二、基于STEAM教育理念的Arduino创客教学

在Arduino创客教学中，我们要紧密结合STEAM教育的这个特点，将其理念和思路渗透进每一个Arduino创客教学环节中，如构思、设计、制作、编程、修改、完善等，其中必然会涉及到机械、电子、计算机编程、艺术设计、数学等多方面的综合知识。由此可见，Arduino创客与“STEAM”之间还是有着很密切联系的。

在当前高中Arduino创客课程课程里，主要会介绍一些Arduino常用外设的基本应用，重点发展学生的这些外接设备的操作能力，同时去认识和学习Arduino的基本功能应用，然后在一定的实验环境下凸显出科学、物理、艺术、电子、机械、计算机等学科知识的重要性，在整个过程过程中，学生的实践操作能力以及创造力都能得到很好的发挥。

在模块程序设计方面，Arduino创客课程所涉及的相关内容主要有：语法基础、传感器模块应用、无线模块应用、电机及显示模块应用和综合实践应用等几大部分，每个部分都包含很多细节内容，主要侧重于使学生掌握基本的编程知识，并能够运用这些知识进行简单的编程操作。

Arduino有很多电子模块，老师可引领学生由简入繁地去组装电路，编写程序，并体验整个制作过程。比如对红外测距传感器的应用，既要侧重于突出它本身的科学特征、数学特征、技术特征，也要在设计方面为学生制造更多想象空间，从而提升学生的“STEAM”素养。图1是红外测距传感器应用的具体课程开展流程。

三、STEAM 教育理念下 Arduino 创客教学模式探索

基于STEAM 教育理念开展创客教学必须改变传统的教学模式，在实际教学中，我们采取以学为中心、小组合作项目式学习的方式开展创客教学，以培养学生的自主动手、合作学习能力，促进学生的全面发展。

（一）以项目式学习开展，着力于解决实际问题

创客教学必须打破学科界限，让学生动手完成他们感兴趣的生活中的相关项目，利用Arduino单片机整合各学科知识，制作出解决实际生活问题的作品。“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，注重理论与实践相结合。首先在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。在项目式学习的课堂里，教师给出的问题必须由学生组成小组来解决。在学习的过程中，学生是被允许甚至是被期待去犯错的。由此，他们变成了主动的学习者，并且得以培养一些现场技能。当然，要想实现这一切，需要完善的计划、足够的灵活度和一个可以开展团队协作的环境。

（二）以学为中心开展项目式合作学习

以学为中心，就是以学生的学为主，老师的教为辅，对于Arduino高中创客教学有难度的学科来说，我们需要合理组建合作学习小组，以项目为导向明确每一位小组成员的责任与要求，再加上老师的及时指导和适时评价，有效开展合作学习。

在教学过程中教师必须及时进行指导，从而保证整个学习效果。小组长的组织协调和小组成员的默契，从根本上保证了学习活动的正常开展，但是教师的及时指导、适时评价更是学习活动有效开展的保障。另外老师要提供评价的角度和标准，这样学生才会明白自己应该朝哪个方向去学习。还有要对参与不够积极合作态度不够友好，不虚心听取他人意见的学生给予积极引导，保证合作互助学习的良好开展。

结束语：

综上所述，在当前教育形势的发展趋势下，基于STEAM教育理念下的Arduino创客教学实践已经成为当前高中创客教学的一种教学模式。在高中教学阶段教师一定要发挥自己的引导价值，通过不断的研究、采取科学有效地策略将推进创客教学，将各个学科之间进行深度融合，全面加强STEAM教育理念下Arduino创客教学实践内容和形式的完善与优化，提升学生的实践能力和创新精神，让学生能够全方面的发展，为学生今后的成长奠定基础。

参考文献：

[1]基于STEAM教育理念的创客课程的实践研究[J].学周刊，2020， No.456（36）：68-69.

[2]苗胜. STEAM理念下高中创客教育Arduino课程的探索与实践[J].信息记录材料，2017，018（003）：130-132.