基于STEAM理念的Arduino機器人項目的設計與實施考慮學生的年齡特點，以及我校信息技術校本課程的實施情況，選擇五年級學生開展全員普及教育，并根據(jù)STEAM理念在實施階段遵循以下原則：項目主題要來源學生，貼近生活；項目實施要合作探究，綜合運用；項目成果要可行實用，力求創(chuàng)新；項目評價要注重過程，多元立體。依據(jù)上述的原則，在設定項目的時候考慮到科學素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、數(shù)學素養(yǎng)、藝術素養(yǎng)等多方面的滲透和應用，充分挖掘機器人與其他領域的關聯(lián)性，確定了“簡易趣味類-基礎操作類-提升應用類-個性創(chuàng)意類”的教學基本序列：

STEAM不是五個學科的簡單相加，其本質是跨學科整合，旨在培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，它是基于項目學習，運用科學探究的過程以及信息技術手段，跨學科并且團隊式合作，最終解決實際問題。按照下圖教學策略實施，課時為1的項目因其設備局限難以再創(chuàng)意運用，因此只落實“理解”環(huán)節(jié)，但是其內容可以與其他多設備進行綜合使用，因此可以放到最后的“個性創(chuàng)意類”項目進行發(fā)揮。本論文中的項目均2人一組合作完成。上述實施策略是筆者在教學實踐中逐步歸納整理，是個大的框架，在實際教學中還應根據(jù)不同的內容靈活運用，力求達到最佳效果。01學習設備：根據(jù)項目識設備，了解原理知用法每個案例筆者會錄制好模型視頻用于導入環(huán)節(jié)，學生根據(jù)效果上網(wǎng)搜索、閱讀學習助手、觀看微課等多種方式了解設備原理及使用方法，這為后續(xù)的搭建和編程做好鋪墊。案例“距控風扇”項目是學生第一次認識超聲波傳感器，對于其原理和用法并不清楚，因此播放微課介紹超聲波傳感器的原理——蝙蝠的回聲定位以及具體的使用方法。隨后設置兩道填空題用于測量學生觀看微課后的學習效果。除了微課，學生還可以利用信息搜索來獲取新知，例如“調光護視力”項目讓學生先自行搜索波長及光反射知識，然后確定用哪一種燈來制作保護視力的主要設備，這也是提升學生STEAM素養(yǎng)的表現(xiàn)。02關系換算：測試傳感定條件，繪制流程理算法筆者要求學生在認識傳感器后測試并觀察其不同狀態(tài)下返回的值，并通過統(tǒng)計分析確定出程序的判斷條件，或者傳感器的值與其他Arduino設備之間的換算關系，最后利用繪制流程圖的方式幫助理清程序算法。案例在“距控風扇”項目中，首先要了解到超聲波傳感器檢測不同距離的值，然后確定判斷臨界值，繪制流程圖用于判斷風扇何時工作。結論為障礙物“人”離超聲波傳感器越遠，其檢測到的距離值越（

）。（填寫大或?。┏俗寣W生經(jīng)歷實驗并觀察傳感器的過程，方法的掌握也尤為重要，傳感器的使用通常要經(jīng)過“新建變量-測試統(tǒng)計-確定臨界值-繪制流程圖”或者“新建變量-測試統(tǒng)計-確定換算關系”這兩種過程，后續(xù)學生研究其他工程的時候，也可以運用上述方法為學生的自我探究能力助力。03繪制草圖：繪制草圖顯創(chuàng)意，羅列分工助實施在模仿案例思考其如何運用到生活中，為了讓每一小組都能收獲成功，學生可以選擇教師提供的項目，也可以自行創(chuàng)意設計。為了明確下一節(jié)課所需的材料、結構和具體的功能，小組利用iPad中的“全景課堂”APP中的“畫板”功能繪制模型，在圖中批注出材料以及每個結構所展示的功能，也會使用“筆記”功能記錄兩人的分工，這樣使后期實施更有效率。案例上課伊始，學生對于2人如何高效分工合作比較茫然，因此教師在ipad中發(fā)布每節(jié)課的分工任務，即：小組成員、兩人的分工、所需的材料、作品的功能等，方便學生樹立起規(guī)劃意識，此外學生的筆記也分享至班級，方便學生之間相互學習。04制作模型：自由搭建展個性，連接端口組模型根據(jù)草圖，小組攜帶身邊廢舊材料、美術工具等，再利用Arduino機器人的設備按照項目需要進行搭建，將創(chuàng)意想法變成現(xiàn)實。案例學生們利用身邊的廢舊材料、彩紙、剪刀、膠布等工具進行結構搭建，并且將Arduino設備與模型結構相連，例如風扇帽子、倒走健身障礙提示器、玩具小車、多功能儲物盒、菊花燈、床頭燈、密碼防盜盒、南瓜燈、智能的帳篷等。DIY制作工程模型一方面張揚學生個性，另一方面體現(xiàn)了STEAM跨學科融合的學習理念，提高學生的動手實踐能力和創(chuàng)新設計能力。05調試程序：線上線下齊頭進，調試修改優(yōu)項目程序設計是實現(xiàn)Arduino機器人智能化的關鍵環(huán)節(jié)，項目需要運用傳感器相關的程序指令，如聲音、光敏、按鈕、溫度、超聲波、霍爾傳感器等。筆者制作了傳感器的系列微課程上傳至ipad，介紹了每種傳感器在Scratch中的指令及操作方法，便于小組根據(jù)項目功能需求性地挑選對應的微課，除了在課內有些小組還可以在家里學習微課制作模型再帶回學校用Scratch實現(xiàn)之前流程圖中表達的思路，并結合機器人模型反復調試。案例在“距控風扇”項目中，學生結合之前繪制的流程圖，在Scratch中用腳本指令實現(xiàn)其智能化的功能，部分遇到困難的學生可以自學“超聲波傳感器”微課，進而掌握在Scratch中編寫程序實現(xiàn)信號傳輸?shù)囊话惴椒?。在這個過程中掌握程序設計的思想和方法，不僅要實現(xiàn)程序與機器人模型的虛實結合，更重要的是培養(yǎng)學生的計算思維，提高編程能力。06交流分享：平板記錄互提升，發(fā)布展示廣宣傳課內，小組間通過iPad來拍照、錄像并且做圖片的注解，然后分享到班級，學生們在平板上瀏覽其他小組的成果，并且進行點贊或留言評價，教師通過五星評價模式給每個作品打分，最后挑選代表性作品設置成精品并進行全班演示，其他小組可以互動提問，在探討的過程中進行思維碰撞、相互學習。課后，筆者將學生們的作品發(fā)布到“LC創(chuàng)客工作室”微信公眾號做推廣。興趣濃厚的學生也會與家長們一起體驗制作個性化的機器人項目，并且制作“易企秀”圖文并茂的短文進行網(wǎng)絡宣傳。筆者也將其產(chǎn)生的二維碼張貼在創(chuàng)客工作室內供來賓參觀學習。其精品作品還借助學校智慧校園特色和科技節(jié)活動進行現(xiàn)場展示，多平臺多層次地給予學生交流分享的機會。從技術、主題、創(chuàng)意、合作等多維度給予評價，體現(xiàn)出創(chuàng)意、藝術、功能性等多樣的評價角度。07反思與展望通過綜合解決項目的過程，學生表示科學會變得很有用，數(shù)學也可以是工具，STEAM的滲透教學不是硬生生的為整合而整合，而是講方法、有目的、和諧的整合，不僅包括課堂內的點滴整合，也可以是課