基于STEAM教育理念下的Arduino創客教學實踐研究

劉開福

摘要：在當前教育形勢的發展趨勢下，“大眾創業、萬眾創新”已經成為主流理念，這也給高中教師的創客教學和管理帶來了全新的思考。在STEAM教育理念背景下，高中階段的教學一定要將STEAM教育理念與Arduino創客教學實踐有效結合，為學生構建高效現代化的教學課堂，讓學生感受到學習的快樂，真正能夠在學習的過程中培養學生多方面的能力和健全的人格，這對于推進高中素質教育的發展具有重要的價值。基于此，本文針對STEAM教育理念下的Arduino創客教學實踐展開研究。

關鍵詞：STEAM教育理念;Arduino創客教學實踐;高中信息教學

引言：在當前教育信息化的發展趨勢下，高中階段作為學生學習與成長過程中至關重要的轉折階段，在這一時期學生已經具備一定的自主學習意識和能力，教師在教學中一定要更新教學理念，創新教學形式，通過不斷的研究、采取科學的策略來培養學生數字化的學習習慣，促進學生的全面發展。教師在Arduino創客教學實踐中要合理將STEAM教育理念融入其中，推進學生綜合能力的提高。

一、關于STEAM教育

“STEAM”是基于教育所提出的，它將科學、技術、工程、數學和人文藝術等五方面領域中的學科知識與內容融合在一起，并由表及里的將每個學科和領域內容從獲取、方法與工具等多個角度進行了有機統一，同時立足于創新來培養學生的綜合素質，鍛煉解決問題的能力。“S”是指“Science”，即科學（自然科學）;“T”代表“Technology”，即技術，需要注意，它并不包括語言類的技術;“E”代表“Engineering”，即工程;“A”代表“Art”，即藝術;“M”代表“Mathematics”，即數學。很明顯，所謂的融合，其實更傾向于自然科學，從發展思路上看，它與我國當前所倡導的教育發展思路是極為相近的。創客教學，就是圍繞某一項目來設計解決實際生活中的問題，從而培養學生的自主動手學習能力、解決問題能力和思維創新能力。因此，將STEAM教育理念滲透進中學Arduino創客教學中，還是有著很積極的教育意義的。

二、基于STEAM教育理念的Arduino創客教學

在Arduino創客教學中，我們要緊密結合STEAM教育的這個特點，將其理念和思路滲透進每一個Arduino創客教學環節中，如構思、設計、制作、編程、修改、完善等，其中必然會涉及到機械、電子、計算機編程、藝術設計、數學等多方面的綜合知識。由此可見，Arduino創客與“STEAM”之間還是有著很密切聯系的。

在當前高中Arduino創客課程課程里，主要會介紹一些Arduino常用外設的基本應用，重點發展學生的這些外接設備的操作能力，同時去認識和學習Arduino的基本功能應用，然后在一定的實驗環境下凸顯出科學、物理、藝術、電子、機械、計算機等學科知識的重要性，在整個過程過程中，學生的實踐操作能力以及創造力都能得到很好的發揮。

在模塊程序設計方面，Arduino創客課程所涉及的相關內容主要有：語法基礎、傳感器模塊應用、無線模塊應用、電機及顯示模塊應用和綜合實踐應用等幾大部分，每個部分都包含很多細節內容，主要側重于使學生掌握基本的編程知識，并能夠運用這些知識進行簡單的編程操作。

Arduino有很多電子模塊，老師可引領學生由簡入繁地去組裝電路，編寫程序，并體驗整個制作過程。比如對紅外測距傳感器的應用，既要側重于突出它本身的科學特征、數學特征、技術特征，也要在設計方面為學生制造更多想象空間，從而提升學生的“STEAM”素養。圖1是紅外測距傳感器應用的具體課程開展流程。

三、STEAM 教育理念下 Arduino 創客教學模式探索

基于STEAM 教育理念開展創客教學必須改變傳統的教學模式，在實際教學中，我們采取以學為中心、小組合作項目式學習的方式開展創客教學，以培養學生的自主動手、合作學習能力，促進學生的全面發展。

（一）以項目式學習開展，著力于解決實際問題

創客教學必須打破學科界限，讓學生動手完成他們感興趣的生活中的相關項目，利用Arduino單片機整合各學科知識，制作出解決實際生活問題的作品。“項目教學法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，注重理論與實踐相結合。首先在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。在項目式學習的課堂里，教師給出的問題必須由學生組成小組來解決。在學習的過程中，學生是被允許甚至是被期待去犯錯的。由此，他們變成了主動的學習者，并且得以培養一些現場技能。當然，要想實現這一切，需要完善的計劃、足夠的靈活度和一個可以開展團隊協作的環境。

（二）以學為中心開展項目式合作學習

以學為中心，就是以學生的學為主，老師的教為輔，對于Arduino高中創客教學有難度的學科來說，我們需要合理組建合作學習小組，以項目為導向明確每一位小組成員的責任與要求，再加上老師的及時指導和適時評價，有效開展合作學習。

在教學過程中教師必須及時進行指導，從而保證整個學習效果。小組長的組織協調和小組成員的默契，從根本上保證了學習活動的正常開展，但是教師的及時指導、適時評價更是學習活動有效開展的保障。另外老師要提供評價的角度和標準，這樣學生才會明白自己應該朝哪個方向去學習。還有要對參與不夠積極合作態度不夠友好，不虛心聽取他人意見的學生給予積極引導，保證合作互助學習的良好開展。

結束語：

綜上所述，在當前教育形勢的發展趨勢下，基于STEAM教育理念下的Arduino創客教學實踐已經成為當前高中創客教學的一種教學模式。在高中教學階段教師一定要發揮自己的引導價值，通過不斷的研究、采取科學有效地策略將推進創客教學，將各個學科之間進行深度融合，全面加強STEAM教育理念下Arduino創客教學實踐內容和形式的完善與優化，提升學生的實踐能力和創新精神，讓學生能夠全方面的發展，為學生今后的成長奠定基礎。

參考文獻：

[1]基于STEAM教育理念的創客課程的實踐研究[J].學周刊，2020， No.456（36）：68-69.

[2]苗勝. STEAM理念下高中創客教育Arduino課程的探索與實踐[J].信息記錄材料，2017，018（003）：130-132.