STEAM教育模式下小學機器人校本課程的開發

汪彩蓮 徐臨雁

(合肥市屯溪路小學濱湖校區 安徽合肥 230000)

《新一代人工智能發展規劃》和《教育信息化2.0行動計劃》明確規定應該開展人工智能的相關課程以此培育復合型人才。面對“互聯網+”時代給教育帶來的嶄新機遇和更大挑戰，學校從教育變革的真正需求出發，力求技術與教育全面融合，在機器人教學方面進行了探索與研究，為學生的創意及其成果提供展示的平臺，是非常有意義的一個小小嘗試。

一、STEAM教育與機器人教育的發展趨勢

STEAM教育在實施過程中缺乏有效、實用、優質的課程資源，特別是以校本課程設計與開發為實施基礎的成熟的課程體系或課程資源非常有限。STEAM教育是基于現實問題的學習，注重運用多學科知識自主學習，自主探究、融合學科知識，動手實踐操作，尤其注重創新意識和創新能力的培養。機器人校本課程在創新教育中的價值得到了肯定，但是我校目前機器人課程內容缺乏生活化，比較單一，且簡單枯燥。因此，加強STEAM理念與機器人課程的融合實施，可以為STEAM教育的落地提供具體方法、途徑，同時促進機器人校本課程的有效建設。

二、編寫完成《校本課程綱要》和兩門校本課程

課程內容緊密貼合學生的實際生活，根據學校“和雅”的教育理念、STEAM教育目標編寫完成了《合肥市屯溪路小學濱湖校區機器人校本課程綱要》(簡稱《課程綱要》)，并依據《課程綱要》編寫《動力傳動》《生活機械》兩門校本課程，在學校每天的三點半課堂開課實施。為此，學校改造硬件設備，建設專業機器人創客教室1間，購買配置教學機器人50套，打破每課時40分鐘的傳統模式，根據課程的實際情況采用每個星期兩課時(90分鐘)連堂教學模式。

“STEAM教育模式”下的課程核心是“做中學”“玩中學”。基于學生的知識結構和實踐能力，創設真實問題情境，通過設計形式多樣的活動，改變學生的單線思維模式，提高綜合運用多學科知識解決生活問題的能力。課程初期，項目難度較低，主要是讓學生熟悉基于STEAM理念的機器人課程特點，普及機器人的應用、發展前景和方向等常識性知識。讓學生在一開始就了解機器人課程的基礎知識，體驗創新機器人的制作過程，對機器人課程由陌生變成熟悉；中級課程，項目難度適中，主要涉及三個方面的知識：一是認識各類常用的傳感器知識；二是在程序設計中根據課程的需要加入數字和邏輯運算、新建變量等知識；三是在硬件搭建中更加復雜，更具有技巧性。中級課程執行的任務更復雜，但是能夠全面提升學生機器人創新設計、搭建能力，熟練掌握機器人制作的方法和技巧，讓學生對機器人課程從熟悉變成喜歡；高級課程，項目難度較大，主要是機器人相關知識的綜合運用，讓機器人從學生的大膽創意和想象變成實現，讓學生對機器人的創新從制作新手變成高手，不斷接近成為機器人小創客，從而達到培養學生創新意識和能力的深層目標。STEAM教育模式下的小學機器人校本課程培養目標從初級的知識掌握到中級的設計搭建，最終達到創新應用的目標。

結合課程設計定位、課程目標、課程實施綱要等進行課程相關內容的設計與編排。機器人校本課程內容以核心知識為載體，拓展STEAM多學科知識，充分發揮學生認知的主體性和主動性，課程內容根據學生的認知規律由淺入深、由易到難循序漸進地開展。與此同時，開發和推送學習資源，如微視頻、課題專題學習網站等，促進每一位學生進行個性化的學習。下面以第一章《動力傳動》為例，具體談談讓學生通過馬達驅動設計并開展一系列生動有趣的項目，進行觀察與實驗探究，感悟機械傳動在提高我們的工作效率方面發揮的作用，發展技術設計能力。詳見表1。

表1 《動力傳動》內容、目標、課時安排

三、探索出STEAM教育模式下的創新教學模式

第一步：學生發現現實中的問題、提出問題，教師精心設置驅動任務或問題，明確學習問題，然后形成項目。

第二步：形成項目后，學生認真研究問題，收集證據，進行分析，找出解決問題的思路，提出若干解決方案。

第三步：合作學習，通過小組頭腦風暴等形式，選擇和制訂問題的解決方案。

第四步：實施解決方案，把想法變成現實，把作品制作出來，在制作的過程中發現問題，試著做出推測、改進，再實踐，實現解決問題的目的，教師進行策略指導。

第五步：成果展示，評價解決方案，并進行反思完善。

STEAM教育模式下小學機器人校本課程內容生活化、項目化、實踐化，體現了趣味性、可操作性，著力培養學生的創新思維、主動探索等綜合能力。學生在動手操作的過程中觀察思考、討論交流，完善自我的科學認識，他們能像科學家一樣去思考問題，像工程師一樣去解決問題，這就是STEAM教育的魅力。