STEAM教育理念下小學(xué)Scratch編程課例的實(shí)踐研究

龍佑娟

摘 要：當(dāng)下STEAM教育是國(guó)內(nèi)外教育關(guān)注的重要話題，同時(shí)引起國(guó)際和國(guó)內(nèi)外的人士高度重視。而STEAM教育重視培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造性地處理和分析問(wèn)題的才能。本文基于我校在Scratch編程課例的實(shí)踐研究，結(jié)合STEAM教育理念，找到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效方法。

關(guān)鍵詞：steam教育理念;創(chuàng)新教學(xué);Scratch課例設(shè)計(jì)

一、引言

在我校TREE課程的引領(lǐng)下，2016年接觸到STEAM課程，開(kāi)發(fā)了基于STEAM教育理念下的校本課程，建成的創(chuàng)客中心為學(xué)生提供了強(qiáng)有力的實(shí)踐基地， 3D打印、足球機(jī)器人、小Q機(jī)器人、人形機(jī)器、開(kāi)源電子等項(xiàng)目成為展示創(chuàng)新的想法和成果的舞臺(tái)，極大地造就了多學(xué)科解決問(wèn)題的能力。

2016年頒布的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》報(bào)告更將“創(chuàng)新實(shí)踐”列為學(xué)生需具備的六大核心素養(yǎng)之一。構(gòu)建基于STEAM教育理念下的Scratch編程機(jī)器人課例成為重要思考方向，筆者以一節(jié)Scratch機(jī)器人編程課程——小Q機(jī)器人紅外測(cè)障，來(lái)詳細(xì)說(shuō)說(shuō)創(chuàng)新的教學(xué)方法和課例設(shè)計(jì)方案。

二、STEAM教育理念

“STEAM”一詞最早出現(xiàn)在美國(guó)政府提出的教育倡議中。原身是STEM理念，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)單詞的首字母組成的名詞。旨在鼓勵(lì)孩子在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和提高，培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)，從而提升其全球競(jìng)爭(zhēng)力。近期加入了Arts，也就是藝術(shù)，變得更加全面，更加科學(xué)。

STEAM教育的各學(xué)科之間有密切的關(guān)系的，它為處理現(xiàn)實(shí)世界出現(xiàn)的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，以工程技術(shù)為中心，以科學(xué)和數(shù)學(xué)兩個(gè)基石保障，藝術(shù)和技術(shù)則游于整個(gè)STEAM教育系統(tǒng)中，作為一種驅(qū)動(dòng)的力量（藝術(shù)），將創(chuàng)意和設(shè)計(jì)的方案加以實(shí)現(xiàn)（技術(shù)）。

STEAM教育融合的五門學(xué)科在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中發(fā)揮各自的作用。但是有別于學(xué)科教學(xué)的是，各科知識(shí)能否真正有機(jī)地融合用于解決實(shí)際問(wèn)題。Scratch編程正是實(shí)施STEAM教育良好的學(xué)習(xí)工具。

三、Scratch趣味編程

Scratch趣味編程是近年來(lái)深受青少年喜愛(ài)的簡(jiǎn)易編程工具。它不僅能夠讓小學(xué)生輕松實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫制作、游戲設(shè)計(jì)、音樂(lè)創(chuàng)作等、而且還可以外接傳感器設(shè)計(jì)各類互動(dòng)智能作品，極大地激發(fā)學(xué)生的探究興趣，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)。筆者基于STEAM為理論依據(jù)，設(shè)計(jì)了適合小學(xué)的編程課程，采取項(xiàng)目式學(xué)方式，以做中學(xué)為教學(xué)策略，讓學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到全面提升。

四、Scratch機(jī)器人編程課例的設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）設(shè)計(jì)思想

本課設(shè)計(jì)的是校本教材《有趣的Scratch——小Q機(jī)器人》——《紅外傳感器的運(yùn)用》主要使學(xué)生認(rèn)識(shí)紅外傳感器和了解紅外傳感器的原理，并且能夠編寫程序，使機(jī)器人能夠成功躲避障礙，是機(jī)器人感應(yīng)器綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。

（二）教學(xué)目的

讓學(xué)生了解紅外傳感器的原理，能夠運(yùn)用循環(huán)和條件語(yǔ)句編寫機(jī)器人躲避障礙的程序;是學(xué)生初步具備簡(jiǎn)單的計(jì)算思維、動(dòng)手能力以及小組協(xié)作能力，讓學(xué)生具備積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法遷移到生活中去。

（三）創(chuàng)新的教學(xué)方法與手段

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（project based learning）是一種動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)PBL學(xué)生們主動(dòng)的探索現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題和挑戰(zhàn)， 在這個(gè)過(guò)程中領(lǐng)會(huì)到更深刻的知識(shí)和技能。

本課例為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，以腳本編寫的理論學(xué)習(xí)+實(shí)踐任務(wù)挑戰(zhàn)的形式來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，手段新穎，方法獨(dú)特，學(xué)生興趣濃厚。

（四）課程實(shí)施的過(guò)程

1、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

小Q 教育機(jī)器人是整個(gè)教學(xué)的主人翁，需要軟件環(huán)境為Scratch-JMD。開(kāi)課時(shí)，學(xué)生觀看掃地機(jī)器人視頻，聯(lián)系真實(shí)生活情景，啟發(fā)學(xué)生思考：機(jī)器人沒(méi)有眼睛，它靠什么能夠檢測(cè)到障礙物呢？從而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和了解紅外傳感器的原理的求知欲。

2、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，獲得新知

Scratch課程設(shè)計(jì)的理念是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力、問(wèn)題解決能力、自我學(xué)習(xí)能力、審美意識(shí)和數(shù)學(xué)思維為目的。教學(xué)分為三關(guān)挑戰(zhàn)賽：第一關(guān)：檢測(cè)前方障礙;第二關(guān)：檢測(cè)左方障礙和第三關(guān)檢測(cè)右方障礙。教師和學(xué)生情境感受，體會(huì)當(dāng)前方有障礙時(shí)，機(jī)器人會(huì)做出的反應(yīng)加深對(duì)條件語(yǔ)句的理解。再用肢體語(yǔ)言和動(dòng)作讓學(xué)生理解左右轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人馬達(dá)轉(zhuǎn)速的設(shè)置方法，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，攻破難點(diǎn)。左右轉(zhuǎn)向問(wèn)題，科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)的遷移也至關(guān)重要，也體現(xiàn)了STEAM教育的核心。設(shè)計(jì)闖關(guān)賽，學(xué)生積極性高漲，學(xué)習(xí)效果也是不言而喻的。

3、延伸拓展，總結(jié)提高

實(shí)際上生活中的障礙物是三個(gè)方向上的障礙，如何能讓機(jī)器人真正完成掃地功能。這時(shí)播放拓展視頻，學(xué)生從視頻中感受到現(xiàn)有知識(shí)不夠，從而引發(fā)新的思考，為后面學(xué)習(xí)“且”的邏輯語(yǔ)句的學(xué)習(xí)做了鋪墊。

五、課例效果與反思

（1）興趣濃厚、主動(dòng)性強(qiáng)

以掃地機(jī)器人視頻導(dǎo)入，根據(jù)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)關(guān)卡，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，帶著問(wèn)題進(jìn)入本課的學(xué)習(xí)。

（2）科學(xué)探究方法，解決問(wèn)題能力得到提升

與科學(xué)探究方法相融合，采用提出問(wèn)題——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)探究——得出結(jié)論——解決問(wèn)題的模式突破本課的教學(xué)重點(diǎn)，不僅培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題能力也培養(yǎng)了學(xué)生的自主探究能力和小組協(xié)作能力。

（3）評(píng)價(jià)方式多元化

挑戰(zhàn)通過(guò)，教師都頒發(fā)通關(guān)卡，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)成功的喜悅;最后通過(guò)積分排名頒發(fā)獎(jiǎng)狀，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，增強(qiáng)學(xué)生的自信，消除編程的畏難情緒;不僅如此，在整堂課中，每關(guān)挑戰(zhàn)，學(xué)生都能夠通過(guò)“認(rèn)知——探索——實(shí)踐——收獲”，感受學(xué)習(xí)的快樂(lè)，獲得成功的體驗(yàn)。

總之本課例教學(xué)時(shí)刻體現(xiàn)著STEAM的教育思想，學(xué)生借助Scratch編程軟件，將數(shù)學(xué)、科學(xué)等方面的知識(shí)都融入到編程思想中，讓學(xué)生體會(huì)用計(jì)算機(jī)解決生活中問(wèn)題的能力，這也正好回歸到STEAM 教育的本質(zhì)。

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