STEAM教育理念下小学Scratch编程课例的实践研究

2019-10-21龙佑娟

大众科学·上旬 2019年6期

龙佑娟

摘要：当下STEAM教育是国内外教育关注的重要话题，同时引起国际和国内外的人士高度重视。而STEAM教育重视培养学生综合应用多学科知识创造性地处理和分析问题的才能。本文基于我校在Scratch编程课例的实践研究，结合STEAM教育理念，找到培养学生创新能力的有效方法。

关键词：steam教育理念;创新教学;Scratch课例设计

一、引言

在我校TREE课程的引领下，2016年接触到STEAM课程，开发了基于STEAM教育理念下的校本课程，建成的创客中心为学生提供了强有力的实践基地， 3D打印、足球机器人、小Q机器人、人形机器、开源电子等项目成为展示创新的想法和成果的舞台，极大地造就了多学科解决问题的能力。

2016年颁布的《中国学生发展核心素养》报告更将“创新实践”列为学生需具备的六大核心素养之一。构建基于STEAM教育理念下的Scratch编程机器人课例成为重要思考方向，笔者以一节Scratch机器人编程课程——小Q机器人红外测障，来详细说说创新的教学方法和课例设计方案。

二、STEAM教育理念

“STEAM”一词最早出现在美国政府提出的教育倡议中。原身是STEM理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个单词的首字母组成的名词。旨在鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。近期加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面，更加科学。

STEAM教育的各学科之间有密切的关系的，它为处理现实世界出现的问题与挑战，以工程技术为中心，以科学和数学两个基石保障，艺术和技术则游于整个STEAM教育系统中，作为一种驱动的力量（艺术），将创意和设计的方案加以实现（技术）。

STEAM教育融合的五门学科在创新能力培养中发挥各自的作用。但是有别于学科教学的是，各科知识能否真正有机地融合用于解决实际问题。Scratch编程正是实施STEAM教育良好的学习工具。

三、Scratch趣味编程

Scratch趣味编程是近年来深受青少年喜爱的简易编程工具。它不仅能够让小学生轻松实现动画制作、游戏设计、音乐创作等、而且还可以外接传感器设计各类互动智能作品，极大地激发学生的探究興趣，提升学生的创新思维能力培养。笔者基于STEAM为理论依据，设计了适合小学的编程课程，采取项目式学方式，以做中学为教学策略，让学生的信息素养和创新能力得到全面提升。

四、Scratch机器人编程课例的设计与实施

（一）设计思想

本课设计的是校本教材《有趣的Scratch——小Q机器人》——《红外传感器的运用》主要使学生认识红外传感器和了解红外传感器的原理，并且能够编写程序，使机器人能够成功躲避障碍，是机器人感应器综合应用学习的重要内容。

（二）教学目的

让学生了解红外传感器的原理，能够运用循环和条件语句编写机器人躲避障碍的程序;是学生初步具备简单的计算思维、动手能力以及小组协作能力，让学生具备积极的学习态度，能够将计算机解决问题的过程与方法迁移到生活中去。

（三）创新的教学方法与手段

项目式学习（project based learning）是一种动态的学习方式，通过PBL学生们主动的探索现实世界的问题和挑战，在这个过程中领会到更深刻的知识和技能。

本课例为学生创设真实的问题情境，以脚本编写的理论学习+实践任务挑战的形式来完成学习任务，手段新颖，方法独特，学生兴趣浓厚。

（四）课程实施的过程

1、创设情境，激发兴趣

小Q 教育机器人是整个教学的主人翁，需要软件环境为Scratch-JMD。开课时，学生观看扫地机器人视频，联系真实生活情景，启发学生思考：机器人没有眼睛，它靠什么能够检测到障碍物呢？从而引发学生学习和了解红外传感器的原理的求知欲。

2、任务驱动，获得新知

Scratch课程设计的理念是以培养学生的创新思维、动手能力、问题解决能力、自我学习能力、审美意识和数学思维为目的。教学分为三关挑战赛：第一关：检测前方障碍;第二关：检测左方障碍和第三关检测右方障碍。教师和学生情境感受，体会当前方有障碍时，机器人会做出的反应加深对条件语句的理解。再用肢体语言和动作让学生理解左右转时，机器人马达转速的设置方法，结合生活经验，攻破难点。左右转向问题，科学和数学知识的迁移也至关重要，也体现了STEAM教育的核心。设计闯关赛，学生积极性高涨，学习效果也是不言而喻的。

3、延伸拓展，总结提高

实际上生活中的障碍物是三个方向上的障碍，如何能让机器人真正完成扫地功能。这时播放拓展视频，学生从视频中感受到现有知识不够，从而引发新的思考，为后面学习“且”的逻辑语句的学习做了铺垫。

五、课例效果与反思

（1）兴趣浓厚、主动性强

以扫地机器人视频导入，根据真实情境，设计挑战关卡，学生的学习兴趣浓厚，提高学生的学习积极性，带着问题进入本课的学习。

（2）科学探究方法，解决问题能力得到提升

与科学探究方法相融合，采用提出问题——发现问题——实验探究——得出结论——解决问题的模式突破本课的教学重点，不仅培养学生的解决问题能力也培养了学生的自主探究能力和小组协作能力。

（3）评价方式多元化

挑战通过，教师都颁发通关卡，让学生能够体验成功的喜悦;最后通过积分排名颁发奖状，检验学生的学习成果，增强学生的自信，消除编程的畏难情绪;不仅如此，在整堂课中，每关挑战，学生都能够通过“认知——探索——实践——收获”，感受学习的快乐，获得成功的体验。

总之本课例教学时刻体现着STEAM的教育思想，学生借助Scratch编程软件，将数学、科学等方面的知识都融入到编程思想中，让学生体会用计算机解决生活中问题的能力，这也正好回归到STEAM 教育的本质。

参考文献

[1]叶天萍，张燕.以学定教以教促学——基于STEAM教育理念的“创客”校本课程建设[J].教育与装备研究，2018，34（05）：21-25.