儿童STEAM教育与智能玩具机器人的关系研究

1、    儿童steam教育与智能玩具机器人的关系研究    向琳芳 古丽锡姗 谭燕 蒋琰 周冰洁【摘 要】近几年来，steam教育成为教育领域的热词，由steam教育引发的玩具热潮正在兴起。玩具作为儿童必不可少的伙伴，对儿童的身心发展具有重要作用。本文通过分析儿童steam教育和智能玩具机器人的发展现状，研究科学、技术、工程、艺术、数学与智能玩具机器人间的关系，为儿童智能玩具机器人的设计研发奠定一定的理论基础。【关键词】智能玩具机器人；steam教育；儿童在2016年教育部发布的教育信息化“十三五”规划中，明确提出要积极探索信息技术在跨学科学习（stea

2、m教育）的教育模式中的应用。steam教育作为一种培养综合型人才的教育方式，在儿童教育上有重要的指导意义。而智能玩具机器人作为儿童成长过程中的亲密伙伴，潜移默化地影响着儿童的成长。因此，怎样搭建好它与steam教育之间的那座桥梁显得尤为重要。一、智能玩具机器人的现状分析随着传感器、微型处理器等技术的发展，新一代的机器人成了家喻户晓的智能玩具，其中索尼公司1999年推出的aibo电子狗玩具让智能玩具机器人行业进入了一个的新篇章。在国外，一些公司对智能玩具机器人的研发起步较早，如美国的美泰和孩之宝公司、丹麦的乐高公司，并且他们对国内智能玩具机器人行业的发展也起到了一定的引領和带动作用。当前国内市场

3、主要是以智能陪伴型机器人和早教学习机器人为主，编程机器人也是在近几年才出现在大众视野。在互联网技术突飞猛进的时代，我们不可否认智能玩具机器人对儿童情感建立、知识学习、健康成长的颇多益处，但伴随智能玩具机器人的普及，市场上越来越多的玩具机器人在设计构思、功能等方面大同小异，缺乏思考，无实质性的创新。因此，智能玩具机器人还需进行更进一步的研发设计，任重而道远。二、stean教育的内涵及发展现状（一）steam教育的内涵steam教育是集五大学科科学（science），技术（technology），工程（engineering），艺术（art），数学（mathematics）于一体的综合性教学，是一

4、种以现实世界存在的问题或困难为导向，以机器人、编程、3d打印为主要载体的教育。在steam教育的整个学习过程中，提倡相互协作、在做中学的教育理念，鼓励学生切实的投入到steam学习中去。（二）steam教育在国内的发展趋势近几年，国内关于steam教育的研究逐渐增多。大部分研究以美国的steam教育经验为基础，探索steam 教育的背景特点、目标取向以及实施现状。steam教育的兴起，不仅对教育行业起到了一定的引领和带动作用，而且在玩具行业也是一大亮点，应用范围越来越广。整体而言，国内目前还处于初步研究的阶段，在今后的发展中应着重探究steam教育的设计应用和本土化，探索适合中国发展的stea

5、m教育之路。三、儿童steam教育与智能玩具机器人的关系（一）科学与智能玩具机器人的关系科学是对自然界中客观规律和基本理论知识的认知和学习，帮助儿童解决“是什么”和“为什么”的问题。在项目实施的具体过程中，儿童会遇到重重阻碍，不断地发现并解决问题，这是儿童学习基础理论知识的过程。以火火兔可编程机器人为例，当儿童以不同档的速度和时间对机器人进行设置时，他们会发现不同的设置致使机器人行走的距离不一样。因此，儿童从中便可以学习到距离的计算公式，并且通过进一步的分析总结，得出速度和时间的改变都会影响行走的距离这一结论。在这个过程中，智能玩具机器人就如连接儿童与科学知识的一根纽带，寓教于乐，让儿童在做中

6、学、在快乐中成长。（二）技术与智能玩具机器人的关系技术是在解决“是什么”和“为什么”的问题之后，对基本的技术条件和方法的进一步了解。儿童想要完成一个项目，靠仅有的科学理论知识是不够的，还需要认识操作工具、掌握一定的工艺操作方法。比如，当儿童在组装一个机器人时，他们除了要掌握基本理论知识的之外，还要认识扳手、钳子、起子等各类工具。至于如何让机器人动起来、发出声音等，就需要儿童掌握一定的技术条件。只有先进的技术支持，儿童头脑中的想法才得以实现，而这些技术则可以是儿童通过操作智能玩具机器人而获得的。（三）工程与智能玩具机器人的关系工程是在尊重自然规律的基础上改造世界，以具体的项目或现实世界存在的困难

7、问题为导向，实现对自然界的控制和利用，培养儿童创新意识和动手操作能力，解决“怎么做”的问题。比如，儿童在制作简单的四轮机器人时，首先要掌握电能转化和齿轮转动的基本知识和一些常见的技术方法，然后通过不断地尝试和实践操作来完成四轮机器人。由此可见，工程的实施离不开科学和技术，也离不开团队协作，涉及到方方面面的知识。（四）艺术与智能玩具机器人的关系艺术思考的是“怎样才能更好”，指美术、音乐等学科，还包括社会、历史、语言等人文学科。儿童要善于运用自身的艺术素养，使整个项目的布局安排更加合理、更具设计性。比如，儿童在拼装智能积木编程机器人时，可以自己设计编程机器人的外观形状和局部布局，使机器人的设计符合

8、儿童的发展需要，做到在外貌上美观、在使用上简便。因此，艺术从一方面来讲就是智能玩具机器人的外在表现形式。（五）数学与智能玩具机器人的关系数学是一种思维方法，是学习科学、技术、工程和艺术的基础。数学学的不只是公式、计算，更重要的是一种思维逻辑的培养。当儿童要实现机器人的某种行为时，就要编写程序。编写程序的过程需要一定的数学思维，也就是计算过程和处理信息数据的过程。这期间需要不断地处理数据、更改顺序，一点点的小插曲出现，就可能导致命令无法执行。因此，数学在项目的实施过程中扮演重要角色，是培养创新思维的有效途径，对智能玩具机器人起到添砖加瓦的作用。四、结语steam教育提倡在做中学和学中做的教育模式，注重项目开展的整个过程，让儿童在玩的过程中体验到学习的趣味，进而培养儿童的观察力、动手能力和创造能力。同时，智能玩具机器人是steam教育的一大产物，也是未来发展的一大趋势。在人工智能成为大趋势的今天，steam教育与智能玩具机器人的结合将会有很大的发展空间。【参考文献】1 于晓丽.基于儿童steam教育的玩具设计探索性研究d.天津科技大学， 2016.2 李青，周艳.智能玩具：助推教育创新的新技术j.远程教育杂志，2016（1）：46.3 魏晓东，于冰，于海波.美国 steam 教育的框架、特点及启示j .华东师范大学学报（教育科学版），2017（