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STEM教育视角下中学机器人校本课程评价体系初探作者姓名及单位：摘要：本文通过分析科技创新教育在国际国内教育中的地位和作用，进一步阐明了在新形势下，在科技、信息技术高速发展的今天，智能机器人教育走进中学课堂已成必然。本文结合本校机器人校本课程的开设情况，分析了其评价体系，希望能够抛钻引玉，引起更多专家学者对该领域的关注和研究。关键词：STEM；校本课程；评价一、前言机器人技术的专门研究开始于20世纪60年代初，历经50余年的发展，已经取得了令人瞩目的成绩，并在众多领域得到广泛的应用。除了在工业、医疗和服务业得到广泛应用外，机器人教育在普及机器人科学知识与技能方面，被现代教育学家认为是培养学生创造力和想象力的有效工具。实践证明，在中学开展机器人教育，可以普及先进的机器人科学知识，提高机器人技术的应用水平，有助于学生的逻辑思维能力、创新精神的培养和实践动手能力，同时也为提高机器人研制能力、加强机器人专业建设和应用范围提供有力的保障[1]。自从2003年，我国高中信息技术教学的技术选修模块增加了“人工智能基础”，在全国中学计算机教育研究中心、众多知名专家和一些发达省市的大力倡导和推广下，我国机器人教育得到令人瞩目的发展，近百所中学陆续成为机器人教学实验学校。然而，发展的过程中，问题与矛盾也随之而来。如何深入、系统地梳理出当今机器人教育的课程发展现状，以一种什么样的视角去分析、探究问题产生的根本原因，是提出问题解决策略的前提与基础[2]。本论文力图引入STEM（科学，技术，社会）教育理念，从科学、技术、社会三个层面展开综合分析，构建开放性、综合性的研究框架，从而提出一个具有明确指向、着眼于未来的机器人教育策略。二、中学机器人教育目前，世界上对机器人还没有统一的定义。由于定义的模糊，机器人对人们来说大多是一种不可触及的高科技产品。很多人认为，机器人应该制作得和人一模一样，可以完成人类的各种工作。而实际上，很多专业人士更倾向于将机器人理解为一种自动控制的机器装置，既可以接受人类指令，又可以按编制好的程序运行，当然还有更高级的人工智能机器人。所以这个概念，具有一定的局限性。我国科学家对机器人的定义是：“机器人是利用机械、电子组合而成的一种能模仿生物和人类的某些技能的机电装置”。这些定义从不同侧重点进行了描述，它们都有共同点，即机器人能够自主完成一些动作，可以代替人的一部分劳动，也体现了机器人由自动化向智能化发展的特点[3]。在中学广泛应用的教学机器人与应用在其他领域的机器人相比，要简单得多，以适应学习者的学习能力与特征。在机器人教育中，学习者除了接触到机器人机体本身外，还有相应的控制软件以及教学课本。机器人的基本结构主要包括主板、各种传唤器、运动装置、显示器及发声器等功能模块，以模仿人的“感觉”和“反应”。除了硬件，在软件方面一些教学机器人配有仿真系统。通过程序控制，使仿真系统中的虚拟机器人实现一定的功能，同时还可以仿真机器人的运动场地、周边环境和设施。学习者可以在掌握了一定的计算机编程语言之后，通过编程设置机器人运行环境，创造出自己喜欢的机器人[5]。中学机器人教育课程内容机器人教育主要指开设机器人课堂和课外活动，学习人工智能和机器人的知识与技能。现阶段我国中学开展智能机器人课堂教学，一般包括以下四方面的知识内容：（1）机器人技术基础知识：主要包括机器人的定义、机器人本质和原理、机器人的诞生与发展以及在现实生活中的应用等内容。这些内容主要在教材中呈现，并且设置于学习的初期，为了让学生了解机器人的基本内容、明确学习目的。（2）机器人编程：主要包括计算机编程语言及编程环境的使用，使学习者能够编写简单的程序，或通过原有程序的改编，完成学习中要求的任务。学习者需要理解机器人的结构和原理，编写程序语言控制系统，使相应的感知器、传唤器和效应器按命令完成预设的任务。这部分知识需要学生在掌握一定计算机编程语言的基础上做进一步学习，同时也对学生的逻辑思维能力提出了挑战和要求。（3）机器人硬件：学会学校引进或自制的机器人硬件使用方法，学会搭建机器人，了解机器人的机械结构及原理。在机器人硬件教学的不同学龄段，接触的机器人硬件繁易成度不同，有的只是一些简单的积木或机械装置，有点或是完全没有人形的电路模板，根据学习的深入，机器人硬件装置也会更加高级，功能和组成也会相对完备。（4）机器人的简单应用：应用机器人基本知识完成任务。例如，踢足球、走迷宫等。在上述课堂教学的基础上，准备充分的学校会组织学生参加机器人竞赛。为了推动机器人技术的发展，激发机器人爱好者的学习热情，在全世界范围内相继开展了一系列形式多样的机器人竞赛。国内外颇具影响力的机器人竞赛的主要赛事有：FLL（firstlegoleague）机器人世锦赛、国际机器人奥林匹克竞赛、RoboCop机器人世界杯赛、FIRA机器人足球赛、机器人灭火竞赛、中国青少年电脑机器人大赛、CCTV机器人电视大赛。三、STEM教育理念融入机器人教育课程开发的必要性与可行性分析1.必要性对传统教育理念的优化。虽然目前教师、学校领导及家长认识到了机器人教育对学生的创新能力的培养的优越性，但应试教育观念仍然根深蒂固于他们的传统思想里。他们认为机器人教学仅仅是学生的一种课外娱乐，如果这种活动过多地占用了学生的学习时间，他们就会提出一定的反对意见。这也间接地导致了学生无法充分参与这种不同以往的教学内容，学生便难以体会到机器人教育的意义，进而学生也就很难对其产生充分的兴趣，有兴趣的同学也不能自由地参与其中。STEM教育理念符合新课标要求[6]。STEM教育理念强调以学生为中心，学生自主地、自由地在学习的过程中建构知识框架。STEM教育把学习看做一种社会性、综合型、多元化的认知过程，它所倡导的的学习目标十分符合我国课程改革中提出的三维目标，即知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观。结合机器人技术与我们日常生活中遇到的实际问题，找出STEM教育的切入点，挖掘出机器人学科中的STEM内容，既有效可行，同时也使教学模式与方法更加灵活且实用[7]。2.可行性从STEM课程类型与实施策略以及当今机器人教育存在的问题，综合分析不难发现一种全新的教学思路。STEM(科学，技术，社会)教育强调科学、技术与社会之间的互动关系[8]。就我国而言，新课程改革提出的三维学习目标——知识与技能、课程与方法、情感态度与价值观，用STEM教育理念正是最恰如其分的解读。将机器人教育课程发展中的问题研究置于STEM教育理念的视角下，可以让机器人教学突破原有的束缚和困境，并在一定程度上解决当前机器人教育中的一些问题。四、STEM理念下构建多元化中学机器人教育课程的教学评价STEM教育是为了适应当今不断变化着的多元化世界而提出的有关科学教育的解决策略。面对不断发展变化的机器人技术以及培养学生科学素养的新要求，中学机器人教育课程在普及科学知识的过程中需要科学而可持续的发展策略。STEM教育从文化发展的角度将人类在科学技术、社会方面的洞察力与科学教育的具体过程结合起来，并不断地规划和调整出了科学教育的具体策略和方法，本章归纳和分析了STEM教育课程的特征及一般实施策略，以此为基础提出中学机器人教育课程的开发的建议。以目前机器人教育课程的发展情况来看，其课程的发展形式与其他普通课程不通过（多以综合实践课、兴趣班、课外活动、培训班的形式开展机器人教学），所以这决定了它的评价方式与普通课程不同，宜采取“定性为主、定量为辅”的方式来评价其教学效果。通过机器人教育，学生的收获可能有：○1已激发起对机器人的兴趣，形成学习需要和动机；○2了解机器人的功能与日常生活的应用、社会发展的关系；○3通过简单编程知道机器人是如何实现工作的；○4自己制作的机器人能够按照设计要求完成动作；○5体会从策划、设计到制作、测试等一系列开发过程均由自己亲手完成的成就感；○6体验参加机器人竞赛时的紧张与激动心情；○7敢于向机器人领域进行永无止境的挑战；○8在课余时间能主动的关心、思索有关机器人的知识或事项。如果教学效果达到了上述一点或几点，就可以认为达到了教学目标，具备了一定的科学素养。教师可以记录学生在学习中的表现、态度、激情、成果和简单的书面的测试来综合评价学生的学习效果。参考文献[1]钟柏昌,张丽芳.美国STEM教育变革中“变革方程”的作用及其启示[J].中国电化教育,2014,04:11-15.[2]许海莹.美国STEM教育监测指标体系述评[J].上海教育科研,2014,07:35-37.[3]范佳午,樊方园.中学物理教育中如何体系STEM教育[J].中学信息技术教育,2013，11:02-04.[4]杨琳玲,郑立新.基于STEM教育的中学未来教室展望[J].中学信息技术教育,2014,10:26-29.[5]吴俊杰.STEM教育视野下信息技术课程的变革[J].中国信息技术教育,2013,09:11-14.[6]段泓冰.21世纪的教育者要成为行动学习促动师[J].中国信息技术教育,2014,09:25-28.[7]刘党生,谢建樑.学科课程可以这样成长[J].中国信息技术教育,2014,05:16-19.[8]区建峰.STEM理念融合与教育装备创新发展[J].中国现代教育装备,2014,18:23-25.