在中职计算机专业中基于STEM的机器人创客教育的研究

在中职计算机专业中基于STEM的机器人创客教育的研究〔〕:

摘要：随着信息技术在教育中的应用与普及，创客的学习理论变得越来越容易，进展机器人创客教育可以进步学生的动手创新思维。本文从实训室建立、课程设计、教学内容和设计方面进展基于STEM的机器人创客教育的研究，并找出适宜的考核评价方式。

关键词：机器人教育；创客教育；STEM；中职计算机专业

本文引用格式：周伟.在中职计算机专业中基于STEM的机器人创客教育的研究[J].教育现代化,2022,6(81):298-299+336.

伴随着挪动互联网、开源硬件、传感器、3D打印机、机器人等新技术在教育中的应用与普及，创客运动在国内外风起云涌，越来越多人开始关注人工智能，使用机器人去替代简单重复的劳动力，将来企业对简单重复的技能人才需求也将逐渐减少，将来的人才将趋向于有创新思维和动手理论。进步学生的创新创造思维和动手理论才能在学校里就尤为重要。

由于计算机及新一代信息技术的开展，中职计算机专业为了更好的适应时代的变化，不仅需要培养学生拔尖的专业技能，还需要培养学生的创新精神，学会考虑。我们通过在中职计算机专业中基于STEM的机器人创客教育，可以有效激发学生创新创造的学习热情，进步学生的动手理论才能，为今后相关信息新技术的学习理论打下根底。

一教育理念

创客是指出于兴趣爱好，根据自己的想法，努力把理想转变为现实的人。创客精神和教育的碰撞，出现了创客教育的概念，创客教育是创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以工程学习的方式开展，培养学生跨学科解决问题才能、团队协作才能和创新才能的教育。

STEM是科学〔Science〕，技术〔Technology〕，工程〔Engineering〕，数学〔Mathematics〕四门学科英文首字母的缩写。STEM教育是科学、技术、工程和数学的教育，培养学生的综合才能，进步学生将来的竞争力。

〔一〕基于STEM的机器人创客教育

我们在中职计算机专业进展机器人创客教育研究，以模块化课程来进展理论，采用工程教学法，主要是激发学生的创新意识，让学生能理解多学科的知识技能，更好的效劳专业学习【1】。

我们利用第二课堂〔选修课〕的形式进展教学理论，用课余时间让学生进展机器人创客教育学习，通过对学生学习情况理解，我们发如今第二课堂学习过机器人创客教育的学生中，学习专业技术的热情很高，逻辑思维有较大进步，针对信息技术的综合工程理论能较快完成，参加信息技术类多学科的技能比赛成绩优异。可见，机器人创客教育对学生的素质和才能有很大的提升，能有效进步学生的竞争力。我们如何把基于STEM的机器人创客教育引入中职计算机专业普通学生的教学中，下面我们从实训室建立、课程设计、教学内容设计和考核评价四个方面进展研究。

〔二〕机器人创客教育实训室建立

机器人创客是一项集多门学科交织一起，涉及到电子、安装、接线、编程、测试等，实训室建立上要提供相关设备以及实训耗材，既要有统一机器人设备用于教学，又要能提供让学生可以创新理论的元器件和零配件【2】。

在实训室环境上要进展设计，以科技感来吸引学生，同时要有利于学生进展交流和分享。在教学中，我们以5-6人一组来开展教学，在设备和场地设计上，每组最多坐6名学生，每个小组配置笔记本电脑、安装接线工具2套、实训机器人设备2套，每组均配有电源和测试仪器。实训室工位采用岛型构造布局，在实训室后局部进展创新工作室的建立，创新工作室主要提供应比赛和创新理论的同学，让同学有时机展示自己，激发学生持续学习的兴趣，同时工作室同学制作相关的教学资源，可以协助教师进展教学，开展机器人创客的课外活动。

〔三〕机器人创客教育课程设计

机器人创客教育课程分为两个阶段：第一个阶段是普及阶段，第二阶段是进阶阶段。第一阶段主要给学生理解机器人，具备创客思维，激发学生的创新意识，进步学生的逻辑思维才能，对电子安装接线及编程的内容有所理解。第二阶段主要是让学生进展创客理论，让学生利用所学的知识进展创新理论，加深专业知识技能的理解。

第一阶段安排在第一学期，学习时间为一周，采用模块化教学形式来开展。第二阶段安排在第三学期，学习时间为一周，采用工程式教学形式来开展，主要培养学生编程理论的意识。第一、二阶段在机器人创客教育实训室来开展教学，第一阶段，以小组为单位进展理论，每组配置两台笔记本电脑，第二阶段以个人来进展创新理论，每人配置一台笔记本电脑。

〔四〕机器人创客教学内容设计

在课程教学内容设计上，以按需、够用为原那么，既要让学生掌握知识，又要让学生学习感到轻松，进步学生学习兴趣，激发学生的创新意识。我们根据不同阶段进展了详细课程教学内容的设计【3】。

第一阶段按照目的设定->知识学习->开展活动->探究创新进展模块化教学，把STEM教育贯穿在教学过程中，如图1所示机器人创客教学模型。第一阶段教学内容：机器人组装、机器人接线、功能编程调试、比赛四个局部，教学内容基于STEM理念。机器人组装环节，让学生根据任务指导书进展机器人安装，每个小组有两套设备进展安装，主要培养学生的装配才能和工程思维〔Engineering〕，进步学生的动手意识。机器人接线环节，让学生按照接线图进展接线，接线完成后，教师讲授万用表的使用，教会学生使用外用表进展测量，通过理论检验自己的接线情况，培养学生的科学〔Science〕和技术〔Technology〕知识。功能编程调试环节，通过图形化编程工具来进展，像搭积木式进展编程，学生可以快速上手入门，编程后可以进展场地运行，检验自己的程序逻辑是否正确，进步学生的数学逻辑思维〔Mathematics〕。比赛环节，学生根据教师制定比赛规那么进展比赛，提升学生综合才能。

第二阶段的教学内容主要是采用C#语言来进展编程学习，配合物联网中传感器和控制器进展理论。学生已具备Java编程根底，再进展C#语言学习，可以帮助学生学会技术迁移。在教学内容上进展工程式教学，按照学->仿->思->创->享五个步骤进展迭代学习。主要教学内容有C#开发环境配置、C#变量与字符串、常用运算符的使用、C#流程控制语句的知识技能，通过完成物联网工程，培养学生创新理论的才能。教学内容上结合实际物联网硬件设备，让学生脱离出枯燥的语法学习。在讲解if条件语句的内容上，布置工程：当光照大于100时，翻开风扇，光照小于等于100时，关闭风扇。把物联网传感器和控制器的接口提供应学生，学生通过任务指导书模拟完成工作任务，从而到达自己独立编程进展操作物联网设备，进步学习兴趣。学生结合硬件可以观察到编程带来的结果，更加容易激发学习热情，学生利用这些硬件也可以更好的进展创新，第二阶段整个教学及理论贯穿STEM教育【4】。

二考核评价

机器人创客教育主要是激发学生创新意识，培养学生探究精神。考核评价假设采用考试来进展评价，会打击学生学习的积极性和探究精神，我们针对两个阶段设计不同的考核评价。

第一阶段我们采用比赛形式来进展评价，比赛环节有两个任务，第一个任务是根据指定要求完成比赛，第二个任务是小组之间进展PK赛，第一个任务完成后，该门课程第一阶段成绩即为合格，第二个任务根据比赛结果进展评分，比赛完毕后举行班级的颁奖，学生无论输赢，都可以进步学生的学习兴趣，激发学生的探究精神，在今后的课堂上可以更认真的专研专业技术。

第二阶段我们采用工程开发来进展评价，让学生自己动手搭建并编程实现一个工程，工程中分两个局部评价，第一局部是知识技能评价，第二局部是创新评价，第一局部占总评价的80%，第二局部占评价15%，平时上课表现及职业素养占5%。工程为学生自己动手设计搭建一个场景，并编程实现所需功能，要求学生至少使用C#编程语言的三个知识点来实现。第一局部通过使用的知识技能点，以及选择场景是否适宜需求进展评价，能正确使用三个技术知识点，该课程第二阶段成绩为合格。第二局部根据工程是否具备创新性和实际意义来进展评分。最后通过学生之间互相参观，并让完成好的同学进展演示介绍，进步学生创客意识和沟通协调才能【5】。

三结语

基于STEM的机器人创客教育感觉不能给学生带来很大的技术提升，但从学生开展来看，开展基于STEM的机器人创客教育是非常有必要，我们对本校软件工作室的学生进展理论，利用暑假时间，我们给工作室一年级的学生进展第一阶段的培训，学生反响好玩，我们对这批学生进展一年的观察，发现经过基于STEM的机器人创客教育的学生，他们专业课程的学习较好，上课教师反响他们学习主动性和探究性也要比其他同学强。可见，基于STEM的机器人创客教育是有助于进步中职学生的创新意识、逻辑思维和专业学习兴趣。

参考文献

【1】孙苗,兰晓红,杨豪.基于创客理念的青少年机器人教育形式探究与理论[J].中国教育信息化,2022(5):18-21

【2】吕延会.STEM教育的核心精神[J].当代教育科学,2022(5):16-19.

【3】吴清泉.创客教育理念下的教学形式/r