基于STEM教育理念的創(chuàng)客編程式課程《無人機(jī)的秘密》

廖玲玲

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文首字母的縮寫，其中科學(xué)在于認(rèn)識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)與自然界的和諧共處、解決社會發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM課程的重點(diǎn)是加強(qiáng)對學(xué)生四個方面的教育：一是科學(xué)素養(yǎng)，即運(yùn)用科學(xué)知識理解自然界并參與影響自然界的過程;二是技術(shù)素養(yǎng)，也就是使用、管理、理解和評價技術(shù)的能力;三是工程素養(yǎng)，即對技術(shù)工程設(shè)計與開發(fā)過程的理解;四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、解釋和解決多種情境下的數(shù)學(xué)問題的能力。創(chuàng)客（Mak-er），“創(chuàng)”指創(chuàng)造，“客”指從事某種活動的人，“創(chuàng)客”喻指勇于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，與STEM理念有異曲同工之妙。

1 課程簡介

以項(xiàng)目式任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生從認(rèn)識到控制無人機(jī)，融合了科學(xué)、信息技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科;在讓飛機(jī)飛起來、讓飛機(jī)飛越障礙物的過程中，培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、觀察、分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、信息和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.1 STEM課程目標(biāo)

1.2 課程適用年級

小學(xué)五六年級

2 課程規(guī)劃

2.1 課時規(guī)劃

共8個課時

2.2 教學(xué)方法

1）梯進(jìn)式項(xiàng)目：讓學(xué)生在完成從易到難的梯進(jìn)式項(xiàng)目中達(dá)成教學(xué)目標(biāo);

2）教師引導(dǎo)，學(xué)生探究：學(xué)生在項(xiàng)目的做中學(xué)，教師在項(xiàng)目的做中教;

3）分組學(xué)習(xí)：整個教學(xué)班分成13個四人小組，小組內(nèi)分工合作。

3 課程實(shí)施

綜合項(xiàng)目以比賽的形式進(jìn)行，高度體現(xiàn)STEM理念

綜合項(xiàng)目：無人機(jī)編程跨越賽

3.1 比賽目的：讓學(xué)生在比賽中，熟悉控制無人機(jī)飛行的整個流程;讓學(xué)生進(jìn)一步了解，在人工智能中，軟硬件結(jié)合的方法;鍛煉學(xué)生的動手動腦能力，培養(yǎng)學(xué)生勤于實(shí)踐、勇于探索、善于鉆研的態(tài)度和精神;進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.2 比賽形式：每4人為一組，參賽中，組員分工合作。

3.3 計分規(guī)則

3.4 比賽流程

①準(zhǔn)備：給無人機(jī)裝上電池和LED模塊;打開無人機(jī)和遙控器電源，對頻并成功;將無人機(jī)放在起飛點(diǎn)正中間，將遙控器用數(shù)據(jù)線連入電腦。

②打開軟件ScratchX，導(dǎo)入程序;

③選擇串口，連接遙控、在遙控器上按0鍵選編程模式;

④運(yùn)行程序。

比賽有二次機(jī)會，如果第一輪成績不理想，可以現(xiàn)場修改程序，再飛一次。

4 實(shí)踐效果

4.1 人工智能項(xiàng)目，點(diǎn)燃了探究興趣

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)和比賽中，學(xué)生們興趣深厚，不怕失敗，勇于探究。

4.2 小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神

在小組分工與合作中，學(xué)生們表現(xiàn)出了良好的合作精神，遇到問題共同協(xié)商。

4.3 開放學(xué)習(xí)環(huán)境，綻放出創(chuàng)造性思維

在項(xiàng)目3的程序編寫中，學(xué)生們寫出了不同算法的精彩程序，充分展現(xiàn)出學(xué)生們的創(chuàng)造性思維。

4.4 動手動腦實(shí)踐，培養(yǎng)了綜合能力

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)和比賽中，學(xué)生們通過動手動腦，在問題中前行，培養(yǎng)了觀察、分析和解決問題的能力;通過程序編寫來驅(qū)動無人機(jī)，培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維;跨學(xué)科的這種STEM活動，有效地提高了學(xué)生們的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。

5 結(jié)語

1）無人機(jī)的飛行，受周圍環(huán)境的影響很大，如磁場、風(fēng)力等，在實(shí)際中，要考慮多方面的因素;

2）STEM理念下，有研究價值的是那些操作性強(qiáng)，實(shí)用價值高、順應(yīng)發(fā)展潮流的課程;

3）在課程的實(shí)施前，教師可為學(xué)生提供盡量多的資源;在實(shí)施過程中，可以項(xiàng)目任務(wù)的方式，引導(dǎo)學(xué)生去探究、去實(shí)踐、在實(shí)踐中去迭代。

（作者單位：廣東省中山市東區(qū)水云軒小學(xué)）