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STEM理念下的简易机器人教学研究.doc


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STEM理念下的简易机器人教学研究●,这一理念强调科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)四个领域的交叉融合与运用。在STEM教育中,科学素养是重点,是为学生将来进一步从事科学研究打基础的;技术素养和工程素养则是在实际的社会分工中普遍体现的,它以明显的应用特点为科学研究提供工具和思路;数学素养是STEM教育的基础,技术深入、工程论证、科学推理和建模都需要数学作为基础。[1],“简易机器人制作”课程的开设成为当前中学进行素质教育的突破口。有些高中甚至面向全体学生开设机器人课程,让机器人教育进入课堂,进入每位学生的生活学****中。这一活动的综合性以及知识技术应用领域的广泛性,为培养学生的动手能力、逻辑思维能力、分析和解决问题的能力、合作能力等提供了良好的平台。,并融合成一个新的整体框架的基础上,它把这一整体的最佳结合点展现在学生面前,这也正体现了当前机器人教育的诉求。STEM理念下的机器人教学充分体现了学科的综合性、实践性,其核心价值在于对学生创造思维以及实践能力的培养(如图1)。而这种价值的成功与否,关键在于课程体系中教学设计、教学模式和教学方法是否具备创新性。●STEM理念下的简易机器人教学活动设计STEM理念下的简易机器人教学需要放在“活动”的结构中来实施课程。而依据传统教学模式开展的机器人教学则很少考虑“活动”在整个教学过程中发挥的作用。美国国际技术教育协会提出了STEM取向的课程架构,以工程问题解决为主轴,再辅以技术(设计)、数学与科学相关知识,发展专题导向的教学模式,以培养学生科学知识整合的能力并激发学生学****工程的兴趣。它利用工程设计的方法把课程中需要学生掌握的科学知识和方法集合成具体的项目,通过解决核心问题的活动使学生经历科学探究以及工程设计的过程,给学生呈现的课程任务是一个需要执行产生最终产品的一项或多项任务,产品可以是一个问题的解决方案、一个模型或者一个成型的设备,而项目活动的高潮则是一个口头或者书面形式的产品展示以及具体的活动过程介绍。[2]基于这一理念,结合简易机器人教学的实际需求,在整个活动过程中,教师始终以系统问题解决为中心,通过任务驱动,在创设的情境中明确目标,通过活动的实施与评价,实现系统问题的解决,STEM理念下的简易机器人教学活动设计如图2所示。需要特别说明的是,在情境创设过程中必须要明确学****目标,学****目标既是教学活动的起始点,也是教学活动的最终落脚点,是对学生参与学****活动后,在认知知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观领域获得成长的预期,同时目标的设计也要能体现学生对STEM理念学****的强调。例如,在使用超声波传感器进行感应接力的实际应用中,关于超声波传感器的工作原理和程序编写过程中涉及的分支结构均属于知识范畴,且前者属于感知科学范畴,后者属于编程技术领域。具体的设计过程将通过“机器人接力赛”的教学案例进行分析。●“机器人接力赛”教学案例STEM理念下的简易机器人教学,采用项目教学法实施教学,硬件采用LegomindstormsNXT教育机器人套件

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