牛穎剛

我校開展的基于STREAM教育理念課程，以工程問題解決為核心，多學(xué)科融合將碎片化知識(shí)綜合應(yīng)用，讓學(xué)生以項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)踐，了解工程設(shè)計(jì)是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)系統(tǒng)性和有創(chuàng)造性的過程，掌握運(yùn)用系統(tǒng)方法對(duì)簡(jiǎn)單問題涉及解決方法，構(gòu)建并測(cè)試一個(gè)簡(jiǎn)單模型來測(cè)定它是否滿足問題的要求，通過畫圖和模型交流設(shè)計(jì)結(jié)果。

一、以機(jī)器人教學(xué)為例，探究信息技術(shù)與STREAM課程融合教學(xué)策略

機(jī)器人教學(xué)過程中以工程問題解決為主線的開展STREAM教學(xué)模式。本節(jié)課的整體教學(xué)思路：一是教師為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)生活情境，學(xué)校旁邊的馬巒山郊野公園，經(jīng)常會(huì)有游人遇險(xiǎn)急需救援。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一款救援機(jī)器人，救助遇困的游人。要求機(jī)器人在迷宮一樣的公園里盡快找到目標(biāo)，給他帶去充電寶、急需的水和食物。二是真實(shí)情境引導(dǎo)下，學(xué)生提出并定義問題，利用已有材料諾寶機(jī)器人套件建立解決問題的設(shè)計(jì)圖紙。三是通過系列活動(dòng)學(xué)習(xí)解決問題的知識(shí)和技能，如紅外避障傳感器、搭建穩(wěn)定機(jī)器人小車、簡(jiǎn)單編程等。四是建立模型，畫設(shè)計(jì)圖和測(cè)試機(jī)器人模型，并在教室模擬場(chǎng)地的進(jìn)行救援行動(dòng)。五是學(xué)生通過PPT和模型進(jìn)行匯報(bào)交流，提交方案。

1.引入真實(shí)情境。發(fā)生一起游人迷路事件，馬上就要天黑，遇險(xiǎn)的游人手機(jī)電量耗盡，亟待救援。我們能否在有人需要的時(shí)候幫助他們脫困。將不同的解決方案寫在便利貼上，小組內(nèi)交流，學(xué)生通過事件分析、討論。

2.學(xué)習(xí)背景經(jīng)驗(yàn)。“背景經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)”活動(dòng)是教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)幫學(xué)生搭建的學(xué)習(xí)腳手架，學(xué)生通過攀爬這些腳手架積累起來的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)，有助于學(xué)生再次面對(duì)真實(shí)問題是作出明智的選擇。走進(jìn)機(jī)器人讓學(xué)生了解機(jī)器人由來、機(jī)器人的定義、分類等，為學(xué)生設(shè)計(jì)能完成工程問題的機(jī)器人做好鋪墊。忠實(shí)的巡邏兵學(xué)習(xí)基本編程方法、小車主體搭建、機(jī)器人轉(zhuǎn)彎、了解摩擦力的概念及影響因素分析，讓學(xué)生利用掌握知識(shí)解釋課堂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解決實(shí)踐中問題的方法。走出迷宮，通過游戲盲人走路，體驗(yàn)?zāi)７氯嘶騽?dòng)物實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)器人編程思想，理解機(jī)器人模仿人或動(dòng)物、為人服務(wù)的高度自動(dòng)化裝置的概念。

3.解決問題。定義問題：以頭腦風(fēng)暴的形式小組討論，分析，用一句話給問題下定義。如：為救援馬巒山郊野公園遇困游人，設(shè)計(jì)一款模擬環(huán)境中的救援機(jī)器人。

搭建初步模型：利用機(jī)器人套件中模塊和配件等，搭建機(jī)器人，在模仿的馬巒山郊野公園地圖中完成搜尋任務(wù)。要求：機(jī)器人小車能夠搭載2瓶以上礦泉水，在迷宮場(chǎng)地內(nèi)走出來。學(xué)生需要思考：在小車上，搭建支撐礦泉水重力和側(cè)向推力的結(jié)構(gòu)，并且保證車整體結(jié)構(gòu)的受力傳導(dǎo)地面，查閱資料為什么三角形的結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性。

根據(jù)模仿盲人走路，利用兩個(gè)紅外避障傳感器實(shí)現(xiàn)搜尋和救援程序，具體參照機(jī)器人走迷宮程序。

材料清單：大板、電機(jī)、紅外避障傳感器、軌跡識(shí)別傳感器、RJ11連接線、方孔橫梁、緊固件、紅銷、黑銷、電池、直尺、瓶裝礦泉水等。

測(cè)試：在老師搭建的場(chǎng)地以小組按順序完成模擬任務(wù)，教師對(duì)各組作品及表現(xiàn)進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)量表。

匯報(bào)交流：小組使用3張以上PPT展示小車設(shè)計(jì)圖及遇到的問題及解決方案。其他小組完成評(píng)價(jià)量表，對(duì)展示小組進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.STREAM要素?？茖W(xué)Science：了解摩擦力及影響摩擦力的因素。技術(shù)Technology：以信息技術(shù)為核心、利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行信息檢索、并使用編程語言進(jìn)行軟件編程。閱讀Reading：對(duì)檢索的信息進(jìn)行閱讀。工程Engineering：利用三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)搭建車架、車廂等。藝術(shù)Art：制作簡(jiǎn)單PPT、設(shè)計(jì)圖。數(shù)學(xué)Mathematics：正多邊形外角計(jì)。

二、明確形成性評(píng)測(cè)的目標(biāo)，對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行評(píng)測(cè)，促進(jìn)教學(xué)有效開展

STREAM的開放性使得教學(xué)實(shí)踐結(jié)果不是唯一正確答案，學(xué)習(xí)成果呈現(xiàn)多樣性，教學(xué)策略上采用形成性評(píng)價(jià)。通過形成性評(píng)測(cè)反饋幫助老師和學(xué)生識(shí)別、診斷和推進(jìn)學(xué)習(xí)的進(jìn)展，在以項(xiàng)目式開展機(jī)器人教學(xué)中的評(píng)測(cè)目的：制定教學(xué)計(jì)劃，對(duì)學(xué)生的教學(xué)需求進(jìn)行了解;檢測(cè)課堂活動(dòng)的有效性，給學(xué)生提供反饋信息，以及報(bào)告學(xué)生有關(guān)學(xué)習(xí)進(jìn)展。完成評(píng)價(jià)量表，在教學(xué)過程中進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)。

責(zé)任編輯 徐國堅(jiān)