向琳芳 古麗錫姍 譚燕 蔣琰 周冰潔

【摘 要】近幾年來，STEAM教育成為教育領(lǐng)域的熱詞，由STEAM教育引發(fā)的玩具熱潮正在興起。玩具作為兒童必不可少的伙伴，對兒童的身心發(fā)展具有重要作用。本文通過分析兒童STEAM教育和智能玩具機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，研究科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)與智能玩具機器人間的關(guān)系，為兒童智能玩具機器人的設(shè)計研發(fā)奠定一定的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】智能玩具機器人；STEAM教育；兒童

在2016年教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，明確提出要積極探索信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）的教育模式中的應(yīng)用。STEAM教育作為一種培養(yǎng)綜合型人才的教育方式，在兒童教育上有重要的指導(dǎo)意義。而智能玩具機器人作為兒童成長過程中的親密伙伴，潛移默化地影響著兒童的成長。因此，怎樣搭建好它與STEAM教育之間的那座橋梁顯得尤為重要。

一、智能玩具機器人的現(xiàn)狀分析

隨著傳感器、微型處理器等技術(shù)的發(fā)展，新一代的機器人成了家喻戶曉的智能玩具，其中索尼公司1999年推出的AIBO電子狗玩具讓智能玩具機器人行業(yè)進入了一個的新篇章。在國外，一些公司對智能玩具機器人的研發(fā)起步較早，如美國的美泰和孩之寶公司、丹麥的樂高公司，并且他們對國內(nèi)智能玩具機器人行業(yè)的發(fā)展也起到了一定的引領(lǐng)和帶動作用。當(dāng)前國內(nèi)市場主要是以智能陪伴型機器人和早教學(xué)習(xí)機器人為主，編程機器人也是在近幾年才出現(xiàn)在大眾視野。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進的時代，我們不可否認(rèn)智能玩具機器人對兒童情感建立、知識學(xué)習(xí)、健康成長的頗多益處，但伴隨智能玩具機器人的普及，市場上越來越多的玩具機器人在設(shè)計構(gòu)思、功能等方面大同小異，缺乏思考，無實質(zhì)性的創(chuàng)新。因此，智能玩具機器人還需進行更進一步的研發(fā)設(shè)計，任重而道遠(yuǎn)。

二、STEAN教育的內(nèi)涵及發(fā)展現(xiàn)狀

（一）STEAM教育的內(nèi)涵

STEAM教育是集五大學(xué)科——科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），藝術(shù)（Art），數(shù)學(xué)（Mathematics）于一體的綜合性教學(xué)，是一種以現(xiàn)實世界存在的問題或困難為導(dǎo)向，以機器人、編程、3D打印為主要載體的教育。在STEAM教育的整個學(xué)習(xí)過程中，提倡相互協(xié)作、在做中學(xué)的教育理念，鼓勵學(xué)生切實的投入到STEAM學(xué)習(xí)中去。

（二）STEAM教育在國內(nèi)的發(fā)展趨勢

近幾年，國內(nèi)關(guān)于STEAM教育的研究逐漸增多。大部分研究以美國的STEAM教育經(jīng)驗為基礎(chǔ)，探索STEAM 教育的背景特點、目標(biāo)取向以及實施現(xiàn)狀。STEAM教育的興起，不僅對教育行業(yè)起到了一定的引領(lǐng)和帶動作用，而且在玩具行業(yè)也是一大亮點，應(yīng)用范圍越來越廣。整體而言，國內(nèi)目前還處于初步研究的階段，在今后的發(fā)展中應(yīng)著重探究STEAM教育的設(shè)計應(yīng)用和本土化，探索適合中國發(fā)展的STEAM教育之路。

三、兒童STEAM教育與智能玩具機器人的關(guān)系

（一）科學(xué)與智能玩具機器人的關(guān)系

科學(xué)是對自然界中客觀規(guī)律和基本理論知識的認(rèn)知和學(xué)習(xí)，幫助兒童解決“是什么”和“為什么”的問題。在項目實施的具體過程中，兒童會遇到重重阻礙，不斷地發(fā)現(xiàn)并解決問題，這是兒童學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識的過程。以火火兔可編程機器人為例，當(dāng)兒童以不同檔的速度和時間對機器人進行設(shè)置時，他們會發(fā)現(xiàn)不同的設(shè)置致使機器人行走的距離不一樣。因此，兒童從中便可以學(xué)習(xí)到距離的計算公式，并且通過進一步的分析總結(jié)，得出速度和時間的改變都會影響行走的距離這一結(jié)論。在這個過程中，智能玩具機器人就如連接兒童與科學(xué)知識的一根紐帶，寓教于樂，讓兒童在做中學(xué)、在快樂中成長。

（二）技術(shù)與智能玩具機器人的關(guān)系

技術(shù)是在解決“是什么”和“為什么”的問題之后，對基本的技術(shù)條件和方法的進一步了解。兒童想要完成一個項目，靠僅有的科學(xué)理論知識是不夠的，還需要認(rèn)識操作工具、掌握一定的工藝操作方法。比如，當(dāng)兒童在組裝一個機器人時，他們除了要掌握基本理論知識的之外，還要認(rèn)識扳手、鉗子、起子等各類工具。至于如何讓機器人動起來、發(fā)出聲音等，就需要兒童掌握一定的技術(shù)條件。只有先進的技術(shù)支持，兒童頭腦中的想法才得以實現(xiàn)，而這些技術(shù)則可以是兒童通過操作智能玩具機器人而獲得的。

（三）工程與智能玩具機器人的關(guān)系

工程是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，以具體的項目或現(xiàn)實世界存在的困難問題為導(dǎo)向，實現(xiàn)對自然界的控制和利用，培養(yǎng)兒童創(chuàng)新意識和動手操作能力，解決“怎么做”的問題。比如，兒童在制作簡單的四輪機器人時，首先要掌握電能轉(zhuǎn)化和齒輪轉(zhuǎn)動的基本知識和一些常見的技術(shù)方法，然后通過不斷地嘗試和實踐操作來完成四輪機器人。由此可見，工程的實施離不開科學(xué)和技術(shù)，也離不開團隊協(xié)作，涉及到方方面面的知識。

（四）藝術(shù)與智能玩具機器人的關(guān)系

藝術(shù)思考的是“怎樣才能更好”，指美術(shù)、音樂等學(xué)科，還包括社會、歷史、語言等人文學(xué)科。兒童要善于運用自身的藝術(shù)素養(yǎng)，使整個項目的布局安排更加合理、更具設(shè)計性。比如，兒童在拼裝智能積木編程機器人時，可以自己設(shè)計編程機器人的外觀形狀和局部布局，使機器人的設(shè)計符合兒童的發(fā)展需要，做到在外貌上美觀、在使用上簡便。因此，藝術(shù)從一方面來講就是智能玩具機器人的外在表現(xiàn)形式。

（五）數(shù)學(xué)與智能玩具機器人的關(guān)系

數(shù)學(xué)是一種思維方法，是學(xué)習(xí)科學(xué)、技術(shù)、工程和藝術(shù)的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)學(xué)的不只是公式、計算，更重要的是一種思維邏輯的培養(yǎng)。當(dāng)兒童要實現(xiàn)機器人的某種行為時，就要編寫程序。編寫程序的過程需要一定的數(shù)學(xué)思維，也就是計算過程和處理信息數(shù)據(jù)的過程。這期間需要不斷地處理數(shù)據(jù)、更改順序，一點點的小插曲出現(xiàn)，就可能導(dǎo)致命令無法執(zhí)行。因此，數(shù)學(xué)在項目的實施過程中扮演重要角色，是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的有效途徑，對智能玩具機器人起到添磚加瓦的作用。

四、結(jié)語

STEAM教育提倡在做中學(xué)和學(xué)中做的教育模式，注重項目開展的整個過程，讓兒童在玩的過程中體驗到學(xué)習(xí)的趣味，進而培養(yǎng)兒童的觀察力、動手能力和創(chuàng)造能力。同時，智能玩具機器人是STEAM教育的一大產(chǎn)物，也是未來發(fā)展的一大趨勢。在人工智能成為大趨勢的今天，STEAM教育與智能玩具機器人的結(jié)合將會有很大的發(fā)展空間。

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