王岚
绍兴市元培中学
[摘 要] 近几年来STEAM教育备受关注，笔者在STEAM理念引领下，尝试在拓展性课程中开展机器人主题项目式学习活动，通过“主题情境”、“分析任务”、“协作探究”、“总结评价”等环节，引导学生借助信息技术手段，应用数学、工程、艺术等多学科知识，将设计的机器人同实际生活、实际问题相联系，创造性地开展跨学科探究活动。本文就此谈谈自己的一些做法。
[关键词] STEAM 机器人 拓展性课程 主题项目学习
一、问题的提出
STEAM教育是近年一个新兴领域，它包含科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）、艺术（Arts），鼓励学生在这五个领域的发展和提高，培养学生的综合素养。它有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，通过整合学科的方式来指导学生学习知识和认识世界，引导学生以综合创新的形式来开展学习，提高解决问题的能力。它是一种包容的、开放的、融合的教育理念，这种理念非常适合渗透在机器人拓展性课程中。在机器人拓展性课程的教学实践中，教师可以通过主题活动带动不同学科的融合，引领学生大胆尝试探索，进而培养学生团队协作能力、综合运用多学科知识解决问题的能力,有效提升学生的信息素养、创新意识及创新能力。
二、主题项目学习活动的流程
经过探索和实践，我们总结了实施主题项目学习活动的流程为：
问题——探究——实战——评价。
首先创设一个与学生生活密切相关、能够引起学生兴趣的情境，提出一些能引发学生深层次思维活动的问题。接着学生以小组的形式确定并分析需要解决的问题，教师在此期间对学生的探究活动及时引导。然后各小组讨论、交流、确定解决问题的方案，进行机器人的搭建、编程、调试。在完成上述几个环节后，进入研究成果的交流和展示，即制定计分规则，进行实战演练。最后，采用师评、师生互评、自评等多种方式对小组的探究成果、小组合作情况、组员表现等进行评价。
三、主题项目学习活动方案
1．活动主题：科学抗疫
2．任务场地
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基地区（家或宾馆）——分别位于场地左上角和右下角白色拼装块之内，是机器人出发、返回及回收道具以及任务场所的所在地，机器人起始必须从家出发，中断后可任选一个基地重新出发。
3．任务说明及计分规则
（1）运送人员
运输区——场地左侧蓝色区块为运输区域，运输区随机设六个任务点，分别为任务位置1、任务位置2、任务位置3、任务位置4、任务位置5和任务位置6。
现有绿码人员、黄码人员、红码人员和物资设备各2，分别以绿色、黄色、红色和蓝色小木块表示。
任务开始前随机或抽签决定木块放置任务位置, 运送绿码人员、运送黄码人员、运送红码人员等三个任务三选一，可能分布在任务位置1、任务位置2、任务位置3、任务位置4等。
运送绿码人员——机器人行驶到绿码人员待命区，携带上绿码人员得10分/个，并运送回家得10分/个。
运送黄码人员——机器人行驶到黄码人员待命区，携带上黄码人员得10分/个，并运送至宾馆得10分/个。
运送红码人员——机器人行驶到红码人员待命区，携带上红码人员得10分/个，并运送至医疗区得10分/个，或运送至医疗区住院部或门诊部得15分/个。
（2）运输物资设备
防疫物资设备物资可能分布在任务位置5、任务位置6区域，机器人行驶到该区域，携带上物资设备，得10分/个，并运输至医疗区仓库部得10分/个，或正确放置于仓库之上得20分/个
（3）消毒作业
宣教区
场地中间黄色区块为宣教区域，医疗区随机分布六个任务点，分别为任务位置7、任务位置8、任务位置9、任务位置10、任务位置11和任务位置12。
疫情期间，消毒工作异常重要，检查站的物品送入消毒容器进行消毒；机器人将乒乓球送入消毒容器，完成消毒任务，完成得40分，若乒乓球未送入消毒容器内，得20分。
（4）防疫科普
疫情期间谣言层出不穷，广大人民要做到不信谣、不传谣，竖立正确的价值观尤为重要；在任务区有一个红色朝上的魔方（代表错误信息），机器人将魔方的黄、绿、白、蓝色面随机一面朝上放置，树立正确的价值观，科普辟谣，完成得30分；
如若将橙色面朝上放置，完成得50分。。
（5）不准聚众
疫情期间聚会可能增加传播的几率，不聚会或减少聚会可以大大减小传播风险；在场地中出现4个边长3CM正方体方块，它们之间是靠拢的（状态可能“一”字型或“田”字型形式出现），机器人需要将它们分开，保持一定距离，每相邻的方块之间的距离大于2cm以上，完成得40分；若分开距离小于2CM，得25分。
（6）疫苗研究
将待研究疫苗（橙色木块）2个运输至研究区AB内，完成任务得15分/个，如果分别在AB区，加得10分/个。
4．活动过程
（1）确定主题，明确任务
引入本次活动主题“科学抗疫”，学生分析思考:科学抗疫需要做好哪些工作?随后明确“运送人员”、“运输物资设备”、“消毒作业”、“防疫科普”、“不准聚众”、 “疫苗研究”的任务要求。
（2）分析任务，硬件准备
分析要完成抗疫任务需要哪些设备和部件，引导学生准备硬件、尝试搭建。
（3）协作探究，解决问题
①搭建机器人
队员自由搭配两两一组，协作搭建机器人。要求机器人结构牢固，大小符合规定，高度不限，长不超过30cm，宽不超过30cm。
②设计程序
教师通过讲解示范，引导学生设计程序，配置参数。
③调试机器人
各组编写任务程序，下载、运行，检验程序是否正确，同时进行调试，完成指定任务。
（4）小组实战演练
学生根据制定计分规则，以小组形式进行实战比赛。
5．评价
从综合分析、协作学习两个层面对各组在本次活动中的表现进行评价，评价的等级为基本、尚可、完成、优秀。其中，“综合分析”从主题判断、任务完成两方面来评级，“协作学习”主要从小组合作情况来予以评价。
四、反思与感悟
STEAM教育理念强调“以学生为中心”开展学习活动，注重培养学生综合实践能力，因此，在主题学习活动中，学生是实践者，教师是引领者，对于一些编写难度较大的程序，教师应该适当讲解示范，引领学生朝着正确的方向探索前进。而对于各个模块的属性、参数值设置等问题，则应鼓励学生在实践中尝试。
STEAM教育理念非常注重团队的协作，强调团队之间的相互启发、相互作用。主题学习活动中将学生分成若干个小组，分组完成任务，在搭建机器人过程中可能会出现多种搭建方案，通过小组讨论、协商，找出最佳方案，以提高学生之间的协作效率。
STEAM理念下的主题学习活动，倡导超学科学习概念，强调主动探索精神，注重实践和过程。依托社团活动开展机器人拓展性课程主题学习是课程整合的一次尝试，我们希望通过不同于以往的教学模式，帮助学生在跨学科的学习活动中获得知识和技能，同时提升自身的学习能力和创新思维能力！
【参考文献】
[1]《什么是STEAM教育》.百度百科；
[2] 顾小清《主题学习设计—信息技术与课程整合的使用模式》.教育科学出版社；
[3] 刘朋飞《STEAM理念下机器人拓展性课程主题学习活动的设计与实施》.中国教育信息化，2019（2）