摘 要：機器人教育具作為最具代表性的一門新興技術教育課程，對學生工程思維的培養(yǎng)具有重要作用。文章將從機器人教育與工程教育的關系、機器人教育對學生工程思維的影響及如何通過機器人教育培養(yǎng)學生工程思維等方面介紹機器人教育對學生工程思維的培養(yǎng)。

關鍵詞：STEM教育;機器人教育;工程思維

一、相關概念介紹

（一）STEM教育

STEM教育源于美國，STEM是科學、技術、工程、數(shù)學英文首字母的縮寫。STEM教育強調跨學科整合性，以培養(yǎng)學生科學知識、技術意識、工程思維和計算思維為主要教學目標，重點關注學生綜合能力的培養(yǎng)。雖然STEM教育強調對學生綜合能力進行培養(yǎng)，但目前我國基礎教育領域對學生科學與數(shù)學知識的關注度一直很高，技術在近年來也逐漸受到重視，但對工程知識方面的關注遠遠不足。

（二）機器人教育

近年來機器人已經(jīng)走進中小學的課堂，通過機器人教學旨在培養(yǎng)學生設計與創(chuàng)新能力。機器人學科綜合了物理、數(shù)學、生物、機械、電子等相關學科知識，對學生綜合能力的提升具有關鍵作用，彭紹東的文章里對機器人教育所下的定義是：機器人教育是指學習、利用機器人，優(yōu)化教學效果及師生勞動方式的理論與實踐。也就是說機器人教育具有理論與實踐兩大領域，在理論方面機器人教育具有自身的理論基礎，在實踐方面機器人作為載體，在具體的教學實踐中開展系列教學活動。學生在機器人學習中除學習機器人學科知識和基本技能外，也要學會分析問題、解決問題的系統(tǒng)思維，為適應未來社會奠定基礎。

（三）工程思維

工程思維是人們在進行工程決策、工程設計和工程運行的過程中形成的一種思維方式，工程思維的核心要素為工程決策思維、工程設計思維、工程實施思維和工程評價思維。有些研究并沒有將關注的焦點放在對中小學生工程思維的培養(yǎng)上，認為工程思維的培養(yǎng)不符合特定年齡階段學生的認知發(fā)展。我國教育部在2011年就提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，旨在培養(yǎng)一批兼具工程能力和創(chuàng)新能力的高質量工程技術人才?？梢姡こ趟季S的培養(yǎng)更應該從小抓起。

二、機器人教育與工程教育的關系

在中小學開設的機器人教育中，學生要以小組的形式共同完成機器人主體的搭建，首先各小組要規(guī)劃搭建思路、設計機器人主體及實施驗證機器人主體的穩(wěn)固性，整個活動的進行需要一系列工程設計步驟，這很好的鍛煉了學生的工程思維。另一方面，讓學生親自體驗機器人編程才能鍛煉學生編程能力，同樣，對機器人進行編程要經(jīng)過策劃機器人運動路徑、設計機器人主體、對機器人進行編程及調試程序等一系列操作過程，并且每一個過程都不是孤立存在的，機器人主體結構的穩(wěn)固與否嚴重影響后續(xù)機器人運動情況，對機器人編程的準確性也直接影響著后期進行調試的過程。總而言之，學生通過機器人的學習能夠體會工程設計流程，對學生創(chuàng)新實踐能力及工程思維的培養(yǎng)具有很好的促進作用，換句話說，中小學機器人教育促進工程思維的培養(yǎng)。

三、機器人教育中工程思維的培養(yǎng)

（一）選擇系統(tǒng)的教學內(nèi)容

目前機器人教學中存在教學內(nèi)容零散、不規(guī)范的問題，對學生系統(tǒng)思維的培養(yǎng)具有不良的影響。首先機器人教學內(nèi)容要具有銜接性、連貫性和系統(tǒng)性，那么教師在設計機器人教學內(nèi)容時除了要考慮到學生的年齡及認知特點外，更要考慮到各個知識點間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系和整體的系統(tǒng)性特點，例如選擇一個總的教學主題——設計一款競技機器人，在這個大的主題下又有很多子主題，包括競技機器人的車身設計與搭建、競技機器人的運動及編程、競技機器人的測試與調試等過程，每個小主題都有各自的重點和難點，而整個大主題又是多種知識、技能和環(huán)境等因素相融合的工程系統(tǒng)，那么學生就能夠在系統(tǒng)的學習環(huán)境中培養(yǎng)工程思維。

（二）以工程思維為主線組織教學內(nèi)容

教師在選擇教學任務時要考慮到工程思維的現(xiàn)實性和集成性的特點，從學生實際生活出發(fā)選擇具有真實性較強的任務，以便學生能夠在解決實際問題的過程中可以找到豐富的背景資料，引導學生綜合考慮多種因素進行方案的設計。同時，教師進行教學設計時要以工程設計過程為參考，根據(jù)工程設計過程組織教學，讓學生在親自動手實踐的過程中，體會工程設計思想，逐步培養(yǎng)學生工程思維。

（三）實現(xiàn)“講授”與“活動”的動態(tài)平衡

工程思維是一種典型的實踐性思維，但并不代表著在機器人教學中不需要理論支撐，機器人學科是綜合性較強的一門學科，需要學生在“做中學”去獲得知識，教師要平衡好“講授”與“活動”的動態(tài)平衡。傳統(tǒng)教學中填鴨式的教學已經(jīng)適用現(xiàn)在的課堂教學，在機器人教學中教師可以給學生提出具體的任務，讓學生圍繞任務進行方案的策劃、設計、實施、測試等一系列過程，這樣的方式可以幫助學生進行完整知識的建構，對學生工程思維的培養(yǎng)具有促進作用。

四、結語

學生工程思維的培養(yǎng)并非一朝一夕就能解決的，而機器人教育為工程思維的培養(yǎng)提供了很好的載體，但機器人教育在中小學的發(fā)展還不完善，特別是如何開設、如何實施教學，如何深入培養(yǎng)工程思維都有待進一步研究，這也是今后我們要重點進行研究的方向。

參考文獻

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作者簡介：孟雪（1993.09- ），女，漢族，遼寧建昌人，碩士，研究方向：教育技術學（教育學）。