Stem机器人课程提升小学生信息素养的实践研究

李建生 李永芳

（广东省广州市从化区流溪小学 广东广州 510900）

随着科技的不断更新和发展，传统的学科教育已经没有办法满足社会发展的需求，Stem教育理念的突然出现，将把传统课程转变成为综合性的课堂，让学生在课堂上可以有机会接触更多其他的学科。《教育信息化“十三五”规划》中曾经提到，跨学科学习、创客教育等新的教育方式能够让学生全方面发展，学校应大力推荐这种教育方式。在小学阶段，机器人教学是体现Stem教育理念的主要方式之一，如乐高机器人等[2]。本文主要研究在Stem教育理念下小学机器人课程的教学模式探讨，Stem教育注重学生跨学科运用思维解决问题的能力，注重学生的创造能力和团队合作能力，作者基于对这几点进行探讨，并构建出相应适合的教学模式。

一、Stem教育理念的内涵

美国为首的西方发达国家最先提出了提高学生科学素养的Stem教育理念，将科学、技术、工程和数学四门学科内容相结合的方式提高学生的创新能力和实践能力。Stem教育的核心就是跨学科的整合，通过科学技术工程和数学等多方面的整合，增强知识在现实生活当中的实用性，提高学习效率。动手实践是Stem教育的特点，学生可以利用设计和制作，展现使用Stem教育理念学到的知识，用任务或者项目的方式来进行合作，培养学生的合作意识和团结能力，Stem教育让学生用探索的办法让他们对所学知识进行讨论，提高学生学习的积极性和探究的好奇心[3]。

二、小学机器人教学现状

随着时代的进步和发展，机器人不再只用于工业和研究上，已经开始进入到教育行业当中，机器人教育通常是通过组装建造机器人再加上一定的程序让学生对学习产生主动性，培养学生的综合素养。机器人教育当中经常会用到电子传感器，计算机软件和硬件以及人工智能等技术，让学生能力素质都得到培养。机器人的使用其实是综合了很多学科的成果，也让小学生学习信息技术增添了新的内容，让学生们对编程产生更大的兴趣，磨练了学生们的计算能力和创新能力。由于此学科拥有这个特性，所以各学校对于机器人的教育并没有固定的方式，这些年以来机器人比赛在小学教育当中发挥了很重要的作用，据调查，很多学校都以各种形式展开机器人教育的活动，不过都是以竞赛的方式存在。

（一）注重比赛本身，忽视信息素养的培养

对于机器人教育课程来说，作者除了对文章进行检索也进行了一些实地考察，今年，西安市的小学都开展了机器人教育课程，但是很多学校都是用比赛的方式来进行的，举办机器人的比赛主要是希望通过比赛的方式，让学生更好地了解到机器人方面的教育，学到更多的机器人知识，但是这几年因为有很多企业插手，所以一直都采用竞赛的方式向同学们去普及。但是这个成果并不高，一方面是因为机器人竞赛的要求比较高，学生没有办法很好地参与进去，就算有的学生去参加了，也很难在这么短的时间之内理解到机器人比赛的真正意义。还有一点。就是竞赛使用的机器人成本比较高。很多学生其实都没有真正动手去操作过，所以没有培养学生的实践能力和思维能力。

（二）机器人课程不受重视，教育普及度不高

目前很多学校开展机器人教育的方式，都是通过一些选修课或者是兴趣课和课下活动等几种方式，主要是以爱好为主。之所以会弄成这个样子，就是因为学校的教学目标不明确，小学各阶段的目标更是不清楚，没有用科学的教学方式去教学，也没有统一的教材，所以也就缺乏了对于机器人教学模式的评价和研究，因为这个原因所以机器人教育发展得并不是很好，也没有办法培养学生的信息素养[4]。

（三）教师专业度有待提升

实施Stem教育理念就必须要采用一支高素质的教师队伍才行，但是很多小学并没有这个条件，也没有这方面的专业老师，更何况在现在小学生教师培训的时候，也没有对Stem教育理念进行专业培训，所以建立有效的Stem教育理念师资团队，加强对Stem教育理念师资队伍的成立，已经是我国Stem教育发展战略当中一个重要问题。

三、Stem机器人课程提升小学生信息素养的实践策略

（一）充分利用高校教育资源

小学自主开展机器人教学，缺少专业的教师和专业的课本，更缺少这方面的经验，所以可以通过与大学学院相结合的方式，利用高等学校的资源和丰富的教育经验，来结合自身学校的特点，组建一支专业和兼职相结合的教学队伍，开展一个比较完善的教育课程，对于探索出一条可行性道路是有非常重要的意义。

组建教学团队的时候，可以参考国内外小学机器人的教学经验，共同开发具有自身特点的机器人课程，在实施课程的过程当中，可以让高校组织一批机械、电子或者是计算机的学生团队来在课堂上进行指导，让小学生可以动手操作，在课堂上能保证每个学生都有机会操作到实现教学的最终目的，培养学生的信息素养。

（二）Stem目标整合设计

虽然Stem的整体目标特别侧重于设计理念，但是有一点也非常重要，那就是Stem目标的选定和教育。机器人的载体是紧密相连的，具体方法可以分为下面两点，首先明确选定的教育机器人载体的具体器件，以及该器件的基本功能和常规应用。将这些功能和应用与之相关的知识和方法都映射到Stem学科就可以了。还有综合考虑后续的情景和活动方案的设计，选出符合情境的活动，包含的Stem学科及目标领域的要点，填入方形阵中。比如，可以用“探月工程”为主题设计一个教学活动，活动中要求机器人到指定的地点和角度进行精准测量，此活动主要是模拟“月球车”在月球表面上行进过程中完成的探测任务，根据以上的情景和活动有关我国的探月工程涉及到的一些问题解决方式以及探究方法，都会成为整理目标的一部分。

（三）机器人Stem学习情境设计

学习情景的设计可以整合Stem教育理念融入到里面去，并让学习的人在选择策略和工具过程当中运用这些知识。根据Stem整合方式选择的差异性，有以下三种设计方案：第一种情景设计是设计对应知识型的Stem整合办法，是用机器人当成独立的知识对象，当成一种现代社会某种工程技术的难题产品来设计内容，通过语言文字等方式展现。第二种情景设计是对应工具型的Stem技术，可以把机器人放置在工程实践场上设计，临近于生产制造或实际生活场景中。第三种情景设计对应创生型Stem整合可以让机器人在工程时间长之中创建一个临近于生产、制造或实际生活场景中，甚至将教学活动直接设计进这样的场景里面。与第二种有所不同的是，该情景应当符合MSDE情景整合模型中的要求，即：1.鉴于题目的；2.鉴于项目的；3.鉴于讨论的；4.多学科交融的；5.真实生活的.

这样的情景不光需要用文字、图片和信息技术，还需要通过高级的手段进行支撑，比如虚拟技术和仿真技术的相结合，来给学生带来一种沉浸在虚拟和物理世界的临场感。

总而言之，当代社会，我国小学机器人教育水平普遍很低，为了能够顺应时代的发展和社会的进步，为社会培养出更多高质量人才，相关教育工作者应当注意到机器人教育的重要性，不要忽视小学机器人的就教育，因为它不仅可以让小学生学习更好，还可以提升他们的信息素养。本文尝试将Stem理念与mBot小车相结合，构建出Stem理念下小学机器人教育的模式，并在相关试点开展小学机器人教育的相关实验，发现这课程不仅能够激发学生的想象能力和培养学生的信息素养，还能够将学生的思维空间提升一个很高的档次，让他们发散思维形成自己的思想，还能够培养学生们的创造能力和实际的操作水平。不过，小学机器人教学伴随而来的也有一些教学上的问题，所以这就要求教师更应该思考，怎样才能够更好地进行小学机器人教育课程的安排和开展，让学生能够更好地在课堂当中探索和实践机器人课程，鉴于发现各种问题，还需要很多的理论研究和实际探索来解决小学机器人课程的问题，以培养学生的信息素养，提高综合创新能力和实践能力，能够让学生全方面发展，这对于学生的学习生活来说也是非常重要的一件事，这样不仅能够让学生的成绩得到提高，还能培养学生的信息素养，对于他们的未来生活也会有着非常重要的影响。