摘要：本文參考趣味交互型教學模式的項目式教學流程，另將STEAM教育的理念融入其中，以助學生更好地建構知識，并將項目題材由單純的聯(lián)機交互機器人擴大到人機交互機器人，得到融合STEAM教育理念的交互型機器人教學模式。

關鍵詞：STEAM;交互型機器人;教學模式

1.引言

當今世界科技發(fā)展日新月異，有高度細化和融合的發(fā)展趨勢。很多重大問題需要靈活運用各學科知識才能得以解決。因此，跨學科課程資源的建設是學校學科建設的重要一環(huán)。雖然各大機器人賽事正如火如荼展開，但普遍以實驗模擬型教學為主。這種以教師為主體、以模擬和再現(xiàn)現(xiàn)成機器人為教學目標的講授教學法，即便在鞏固學習者掌握機器人基本知識方面有一定優(yōu)勢，卻不利于學生融會貫通各學科知識、培養(yǎng)學習機器人的興趣。

融合STEAM教育理念的交互型教學模式強調(diào)學生的直接經(jīng)驗和親身經(jīng)歷，鼓勵學生積極參與到機器人教學過程中，結合各學科背景知識、綜合性地設計交互型機器人，與機器人交流互動，激發(fā)其自主性，開拓解決問題的眼界和思路。

2.理論基礎

無處不在的機器人在為我們提供優(yōu)質(zhì)服務的同時，也要求人類進一步提高駕馭機器人的能力。在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》中，教育部提出“機器人技術對教育的影響日益明顯，學校要探索跨學科融合的 STEAM 教育、創(chuàng)新思維訓練的創(chuàng)客教育等新的教育模式，使學生具有較強的創(chuàng)新能力和信息素養(yǎng)”[1]。這種融合STEAM教育理念的機器人課程是通過項目式學習方式，讓學生懂得在信息爆炸的時代綜合運用所需、所學、所搜集的科學、技術、工程、藝術以及數(shù)學等學科知識，借助開源硬件、軟件以及各種材料解決智能化時代的新問題。

趣味交互型教學模式是鐘柏昌教授[2]針對我國中小學機器人教育中因過多采用講授演示法和任務驅(qū)動法教學而導致的一系列問題，結合項目式教學法而提出的三種新型教學模式之一。這種趣味交互型教學模式是圍繞機器人聯(lián)機交互系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)展開，并以開發(fā)有趣、好玩的機器人聯(lián)機交互系統(tǒng)為主要任務的教學模式[3]。

3.融合STEAM教育理念的交互型機器人教學模式

融合STEAM教育理念的交互型機器人教學模型，其教學過程分為需求分析、方案設計、項目準備、方案實施、測試與調(diào)試以及分享與評價六個階段，如圖1所示。

①需求分析階段：學生在任課教師引導下，開展對某一現(xiàn)實問題的討論，明確項目主題，并進一步分析機器人所需要實現(xiàn)的主要功能有哪些。學生在教師的引領下，一起探究“現(xiàn)實中遇到的問題是什么？”“為什么會出現(xiàn)這一問題？”等問題。

②方案設計階段：根據(jù)需求分析出的機器人需要實現(xiàn)的功能，確定交互方式和子系統(tǒng)功能，進而確定實現(xiàn)機器人輸入、輸出信號類型和內(nèi)容，最后，再確定需要的傳感器類型和輸出設備類型。在此階段，師生共同探究“怎么才能實現(xiàn)所需功能？”等問題。

③項目準備階段：依據(jù)第二階段方案設計的子系統(tǒng)功能，學生在教師帶領下針對性地從科學、技術、工程、藝術、數(shù)學五個方面搜集、整理、鞏固背景知識，為第四階段方案的實施做好知識儲備工作，實現(xiàn)STEAM教育理念的融合;依照方案設計階段所確定的傳感器和輸出設備類型，準備好相應的材料和設備。這一階段，尤其是知識準備方面，相比其他階段，教師需要起到更多的幫助作用，幫助學生將舊的學科知識內(nèi)容與新遇到的問題和需求聯(lián)系起來，并由STEAM背景知識構筑新的、綜合性的機器人知識。

④方案實施階段：按照之前所設計的項目方案，在為項目做好充分的知識儲備和材料準備后，學生自主完成程序的編寫和硬件的搭建;教師從旁監(jiān)督，并適時地給予指導。

⑤測試、調(diào)試階段：在完成項目作品的雛形后，學生應反復多次地對其功能進行測試，若效果不如預期，可與教師及同學從硬件、軟件兩方面探討和分析問題所在，在排除實施過程的失誤因素后，針對性地調(diào)整設計方案，并觀察效果。

⑥分享、評價階段：學生在成功實現(xiàn)機器人的預期功能后，經(jīng)過完善，將自己項目作品通過多種方式與他人分享、討論、共同進步，并通過教師評價和學生互評等方式得到作品在實用性、創(chuàng)新性、趣味性、交互型、完整性等五方面的評價結果。

4.結語

通過融合STEAM教育理念，將科學、技術、工程、藝術以及數(shù)學等背景學科知識有機地融合到交互型機器人教學模式中，進而加強學生在面對實際問題時靈活運用各科知識的能力，使機器人成為學生認識和改造世界的一個平臺。

參考文獻：

[1]?關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見[J]. 山西電教，2015（3）：5-9.

[2]?鐘柏昌. 中小學機器人教育的核心理論研究——機器人教學模式的新分類[J]. 電化教育研究，2016（12）：89-94.

[3]?鐘柏昌，韓蕾. 中小學機器人教育的核心理論研究——論趣味交互型教學模式[J]. 電化教育研究，2018，v.39;No.305（09）：90-97.

作者簡介：夏揚（1990—），男（漢族），重慶人，碩士研究生，助教，研究方向為計算機教育。

（作者單位：重慶工業(yè)職業(yè)技術學院）