冯红霞
浙江省慈溪市白云小学
随着教育课程改革不断深入，人工智能教育和机器人教育将成为基础教育课程中不可或缺的部分。机器人技术作为一门多个学科交叉的综合性应用技术。如何与实际教学相结合，一直以来是所有老师思考的问题。
一、STEAM教育理念
本文采用了现在较为盛行的教学概念——STEAM教育概念。STEAM教育是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）多学科融合的综合教育，强调学生的跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性为一体的课程设计理念，教学程序不仅要以生为本差别化设计，还要借力于新技术精准化定向实现个性化教学程序。机器人领域学科综合的特性与STEAM理念有先天的适配性，本文将学科融合课程建设作为课程设计的指导思想，提出了一种基于STEAM的小学机器人课程设计方法。
二、机器人课程项目框架
小学生逻辑思维能力尚处于探索阶段，不能应付复杂的逻辑问题。引导学生模拟真实研究活动，解决生活真问题，从而培养学生的科学意识、科学素养和科学精神；论证教学程序，以生为本、任务驱动、技术支撑的“STEAM”教学程序。小学机器人课程侧重于简单直观的方式解决具体问题，例如调用传感器获取信息、控制机器人执行动作等。
本文构建的教学模式包括三个阶段组成：明确主题、项目制作、展示评价。每个阶段的培养设计思路会因此不同阶段的学生的学科侧重性而改变。
（一）明确主题：与生活中的实际问题相结合，明确教学目的和教学方式。与实际问题相结合的课程设计，将生活中遇到的问题与学科知识相结合，提高学生的主观能动性和授课过程中的接受效果，保证学生在学习过程中积极性，以此实现教学目标，保证教学效果。
（二）项目制作：通过使用现市面上成熟的硬件产品，降低学生动手难度，提高动手积极性；运用知识，创新创造。实践操作与理论知识的融合，培养学生的技术素养，科学素养和艺术素养。在创作过程中的自主行为可以提升学生处理实际技术问题的能力，以及多成员的协作符合现阶段思考和动手过程的现实规律，完善学生在创作过程的沟通能力和组织能力。
教师活动：组织学生创生创造，问题解答。学生活动：创作过程，汇报创作进度。
我们需要根据实际的硬件范畴划定设计范围。项目设计制作过程，可分为两个步骤来实施教学：
1.学习软件，操作练习。课程需要的开源硬件提供的软件，提供相应的学习平台，通过几个简单的学习模型进行操作。教师活动包括：（1）学习视频的提供；（2）任务布置；（3）模型甄选。学生活动主要有：学习相关的操作软件。
2.小组协作，提出问题。STEAM里面中主要通过实际动手完成教学目的，必要的团队合作可以加深学生的理解程度和兴趣。教师活动：（1）提供学习资料；（2）根据硬件范畴制定课程设计，如测温、测光、测距、测速、测海拔和测水质等几个核心子模块的排列结合；（3）问答环节，保证课堂过程中的有效性和问答过程中的互动性。学生活动：单个或者多个项目，进行选择、讨论和探索。
（三）展示评价：对作品的评价和反馈，可以有效发现学生在实践过程中遇到的问题。成果展示，问题答疑。完成创作过程后，对成果展示和经验交流，有助于学生对问题的总结和理解。通过各个小组的交流，阐述设计思路，设计理念，根据STEAM中的5个素养和创新性对项目的实际性，难易程度以及技术掌握程度来进行小组互评。教师活动：制定评价标准和奖励标准，保证评价多元化，组织成果展示。学生活动：展示创作作品，并对自己小组作品讲解，参与讨论和评分。
三、案例分析
以机器人课程中的“自动化行人过路灯系统”为例讲述基于STEAM的课程内容设计。教师让学生参与生活中常见情境下过马路红绿灯的设计，
（一）明确主题
自动化行人过路灯系统主要为提高交通运输效率，保障行人安全而设计。与传统式的红绿灯相比，具有灵活的适配性和高效的通勤效率。
（二）项目制作
利用思维导图，深入了解自动化行人过路系统的设计要求，分析其所需要的元器件并创建简易场景。学生分组协作，利用图形化程序语言进行设计，调试改进，进行演示和分享。
课题通过开源硬件对接视觉传感器，LED灯，物理按钮，实现功能如下：1.使用视觉传感器，感知物体数量（即等待过马路的人数，课题中使用有色塑料块代替），当数量达到10个时，控制LED灯由红色变为绿色，等待60秒后自动变为红色；2.使用物理按钮控制，当手动按下物理按钮时，进入30秒倒计时，当30秒倒计时结束时控制LED灯由红色变为绿色，等待60秒后自动变为红色。
（三）展示分享
小组互评。在生活中，实际情境往往更为复杂。当光线昏暗，视觉传感器不够灵敏，导致绿灯迟迟不亮起或者一直为绿灯，效率低下。教师启发学生深入思考，完善作品设计，为之后课程学习做好准备。
小学机器人教育的重点在于让学生学会解决问题的思维方式并提高创新与实践能力。以项目的方式开展小学机器人教育对于知识的整合以及STEAM教育理念的实践有着直接且正面的影响。本文抛转引玉，希望有更多的人对小学机器人课程进行广泛、深入的思考。