基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发与应用策略探究

摘 要：近年来，STEM教育的热潮席卷全球，为了和国际教育发展趋势接轨，我国也在积极开展有关STEM的教育。其中小学阶段的机器人相关课程的开发和实施就是一个重要类型。文章主要针对小学阶段机器人校本课程开发与应用的相关问题进行探讨。在了解相关概念、课程开发意义的基础上，详细分析基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发与应用策略，并提出几点思考，用一个教学案例体现有关机器人的小学STEM教育校本课程开发的内容。旨在能够找到促进机器人教育活动校本课程开发和实施的正确方法，为小学阶段机器人课程的发展提供推动力，以期为从事机器人教育活动的教师的活动开展提供理论与实践操作基础。

关键词：乐高；编程；小学；校本课程；STEM

中图分类号：G623.6   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）37-0001-08

一、 引言

近年来，我国科技的发展速度和发展成果有目共睹。尤其是机器人技术的发展非常迅猛，扫地机器人、早教机器人等已经在日常生活中经常见到。在人工智能的飞速发展下，国家要求在中小学课程中要尝试开设人工智能的相关课程，逐步推广人工智能教育。在《义务教育课程标准（2022年版）》中明确规定，学校课程设置要坚持创新导向，反映科学技术进步新成果，更新课程内容，体现课程时代性。为了顺应时代发展潮流，从小学阶段开始培养学生的机器人意识，在小学教育中开发机器人课程显得尤为必要。乐高本身就是小学生喜欢的一种具有趣味性和益智性的游戏，以乐高we do2.0作为基础，进行小学STEM教育校本课程的开发，既可以吸引小学生的兴趣，又可以形成学校的特色课程，满足学生对科学知识的探索欲望。

二、 概念解析

（一）乐高we do2.0

乐高we do2.0能够通过乐高电动模型和简单的程序编写，鼓励和激发学生学习科学和工程相关课程的兴趣。乐高we do2.0使用积木堆叠的方法完成程序的编写，是we do乐高积木配套的编程软件，符合学生的认知特点和年龄特点。通过数量不多的程序块，让学生自主探究、自主学习，简单易懂，在动手动脑中树立学生的信心，培养学生敢于发现、提出和思考问题，通过动手实践来解决问题。

（二）STEM教育

STEM教育包含科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科的教育。科学的目的是让学生了解世界，用科学的手段分析自然界的客观规律；技术和工程是通过技术改造，实现对自然界的控制和利用并解决社会发展中遇到的各种问题；而数学更是技术和工程学科中不可或缺的工具。STEM教育理念从2008年开始进入我国的教育领域，旨在培养具有STEM素养的人才，提升学生的科技素养，促使学生综合素质能力的提高。

三、 基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发意义

（一）培养学生的科学兴趣

小学阶段是培养学生对各种学科兴趣的重要时期。基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程的开发，其中既有学生喜欢的乐高we do2.0，又将科学、数学、技术、工程学科的内容和理念融合在一起，给学生带来的不仅是较强的课程吸引力，也重新点燃了学生对科学的好奇心。为了完成教师提出的机器人课程任务，学生会开动脑筋，想方设法进行设计，这样就把对学习的好奇心、对任务的好胜心转化成为浓厚的科学兴趣，具备了科学学习的动力。

（二）促进学生创新能力发展

对于小学阶段的学生来说，他们对各种事物都有强烈的好奇心和求知欲望。前面我们了解到乐高we do2.0是符合小学生年龄阶段的一款模型和程序编写教具。或者可以换个角度来说，乐高we do2.0也是一种玩具，并且是学生非常喜欢的一种玩具。因为学生对乐高积木非常熟悉，并且喜欢玩，乐高we do2.0也同样可以引导学生将其作为一种更高级的“玩具”，消除学生的陌生感和畏惧心理。乐高we do2.0不同于其他课程，在学习过程中，融合了多门学科，如数学的逻辑性思维、科学的严谨性探索，甚至美术的艺术性创造等，在该课程中，学生不被束缚，可以发挥自己的想象，尽情展现自己的才能，表现出自己的个性，在学习时不仅主动积极，也会更具创造性，使得学生在亲自动手动脑参与中获得创新能力的发展。

四、 基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发与应用策略

（一）课程开发原则

在《义务教育课程标准（2022年版）》中，对小学的课程设置提出了新的要求：要落实双减政策要求，将劳动、信息科技从综合实践活动课程中独立出来。科学、综合实践活动起始年级提前至一年级，并要根据学生年龄特点，体现出学段差异，让学生通过课程学习，具备正确价值观、必备品格和关键能力。为此，在进行基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发时，要遵循以下几项原则：

1. 课程内容由易到难

乐高we do2.0在进行STEM教育校本课程开发时，一定要充分考虑学生的接受程度和年龄特点，在课程内容设置上遵循由易到难的原则，慢慢地从简单到复杂过渡，给学生理解和接受的时间和过程，在硬件搭建时从简单到复杂，在慢慢的练习中让学生逐步掌握方法，完善自身的学习过程。如当学生能够完成搭建的小车的转圈、掉头、直线等操作之后，可以慢慢地让学生认识各类传感器，直到能够运用以及综合运用。以此来消除学生对乐高we do2.0的陌生感，让学生体会到在完成任务过程中的喜悦和成功，激发学生参与STEM教育课程的积极性，为后面的较深层次的学习打好基础，让学生觉得乐高we do2.0其实与乐高积木一样，只要肯动脑、肯动手，没有什么学不会的。

2. 聚焦核心素养培养

基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程的开发既是当前科技、人工智能快速发展的结果，也是学校深入实施素质教育，培养学生核心素养的重要举措。对于小学生来说，其正处在兴趣培养和价值观培养的关键时期，因此，在进行基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程的开发时，要关注学生核心素养的培养。在STEM教育中，学生核心素养是多学科的，特别是以计算思维为代表的核心素养培养更是社会所需要的。在很多方面，它不仅为社会直接创造价值，也推动着社会生产力向前发展。

3. 任务驱动与“做中学”并进

STEM教育的实践性和操作性都较强，在进行基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程开发时，一定要遵循任务驱动与“做中学”兼具的原则。课程要能够根据学生的实际情况进行相应的学习任务的设置，让学生在实际的操作和实践中学到知识和技能，是开展STEM教育的重要目标，也是学校进行STEM教育校本课程开发的重要目的。在任务驱动中，学生能够通过小组合作，在集体智慧下完成课程任务，这个过程培养可以学生分析问题、解决问题的能力。在任务执行中，学生可以边做边学，在实际操作中理解和学习知识。为此，对于实践性较强的STEM教育校本课程开发来说，此原则和理念同样是要遵守的。

（二）课程开发模式

在新课标中，要求在进行课程内容设计时，要基于核心素养发展要求来设计，加强内容与育人目标的联系，优化内容组织形式。以此为要求，提出了以下几种课程开发模式。

1. 任务驱动模式

对于小学生来说，在操作性强的学科中可以采用任务驱动模式，也就是教师给学生布置一定的任务，明确任务要求、任务目标等之后，给予学生时间，让学生通过合作、探讨等完成教师布置的任务。在基于乐高we do2.0的小学STEM教育校本课程的开发中，可以将其开发成任务驱动模式，根据课程内容、教学目标等把要学习的知识和技能设计成有联系的任务形式，并明确任务的各项内容，这样学生在完成任务时才更有针对性。在进行任务驱动模式校本课程的设计开发时，一定要立足学校实际和学生对知识掌握的具体情况，设计的任务应该是学生能够完成的，或者经过思考和集体合作能够完成的，不能超出学生的认知范围和操作范围，这样的课程模式把课堂还给了学生，但要注意也要发挥教师的指导和引导作用，不要在学生完成任务过程中偏离主题，要体现出任务的目的性，让学生在完成任务过程中体会到成功和喜悦，并学会有关机器人的知识和技能。

2. 需求主导模式

需求主导模式的校本课程开发主要是从学生角度来设计的。在基于乐高we do2.0的STEM教育校本课程开发时，要了解学生对课程的实际需求是什么，学生通过课程应该获得什么样的体验，通过课程能够发展哪些方面的能力和个性。比如，针对不同年龄段的学生开发不同形式、不同内容的课程，要尽量关注到不同学生之间的差异，如一二年级的学生同中高年级学生在认知上有很大的差异，课程开发的目标首先就不应一样。低年级应该关注培养学生对机器人课程良好的学习习惯和兴趣爱好，逻辑性和思想性强的内容要设计的少一些；中高年级的动手动脑能力较强，思维也有了发展，这时要通过机器人课程培养学生较为严密的逻辑思维能力和动手实践能力等，具备差异化的STEM教育校本课程，关注到学生具体需求的课程才会达到更好的效果，这样一来，课程开发才真正有价值。

3. 目标主导模式

目标主导模式是根据学校的教学目标来进行校本课程的开发。然而从学校来说，在课程开发和设计上会更努力地创设教学条件并做好相应的准备。从某种程度来说，目标主导模式的STEM教育校本课程打破了需求主导模式中对学校的制约性，也避免了在任务驱动模式中，可能出现对学生照顾不全面的情况。另外，目标主导模式的课程如果开发欠缺，会出现较为不利的情况，比如教师的功能得不到充分体现，学生可能会对课程产生抵触情绪等。

由此可知，每一种课程开发模式都有其自身的优势，在真正进行基于乐高we do2.0的STEM教育校本课程开发和应用时，要根据具体的教学目标、学生的学习特点、不同的教学内容等进行开发设计，以符合各个阶段学生对STEM教育的学习需求。

（三）课程应用方法

1. 概念导入

乐高对学生来说很受欢迎，但对乐高we do2.0来说，就不能完全保证学生理解和对其感兴趣。所以，在进行基于乐高we do2.0的STEM教育课程教学时，可以根据具体的课程内容，创设相应的情境，激发学生的好奇心和兴趣，使得学生在学习过程中保持热情。在课堂上可以先向学生展示机器人成品，让学生了解本节课要学的具体内容和概念知识，激发学生对知识的探索欲望，以便更好地导入课程，让学生觉得通过认真学习也可以完成相应作品。

比如，在课程《闪光的蜗牛》中，需要运用到程序块、智能集线器等，这时就要向学生进行解释和介绍，使得学生可以理解并能够在后面的实践操作中正确运用。

2. 小组合作

作为STEM教育课程，基于乐高we do2.0的STEM教育校本课程的操作性和实践性较强，在教学过程中，要充分尊重学生的主体地位，提供给学生对知识进行自我理解、自我认知、自我建构形成自我经验的机会。教师可以用多门学科的知识，如数学、技术等方面的知识进行简单的问题设计，引发学生思考，让学生通过小组合作去进行知识探究，相互合作，交流对知识的看法，对机器人课程应该如何进行操作才能完成教师的任务或者教学目标。这样既可以加深学生对知识的理解，也能够更牢固地掌握基础知识，对STEM教育相关内容的学习和作品的顺利完成都是有益的。

如在《闪光的蜗牛》中，2人一组，根据要求，动手搭建一只蜗牛。合作过程中，对遇到的问题可以相互商量解决，可以提高蜗牛完成的效果。

3. 认知定义

基于乐高we do2.0的STEM教育校本课程应用时，学生是对所学知识的掌握，同时也是对所学知识的改良。从教师的角度来说，要组织学生对知识和具体操作形成系统性的结构认知，在了解学生学习过程中容易出现的一些错误时，对课程的要点、重点、难点等进行梳理，使得学生对课程的要点、定义、重点等内容能够掌握，这在STEM教育中很重要。STEM教育是较为综合性的课程，是不同学科内容和学科知识融合在一起的，对所涉及的一些定义、理念等有清楚的理解才能更好地掌握课程内容，完成在课堂上教师要求的一些STEM课程作品。