《表1 STEM教学活动任务清单》

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《基于乐高机器人的STEM教学设计与实施》

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关于乐高EV3（LEGO Mindstorms EV3）进行STEM教学国外早有研究，如美国普林斯顿走读学校（Princeton Day School）就曾对1至12年级学生应用乐高EV3进行教学并评估了不同阶段学生STEM技能发展水平。这是一款可被拼砌、编程和遥控的智能机器人，能通过ROBOLAB等编程软件的模块化形式将程序直接导入其中。在培养学生计算思维，信息技术核心素养时，教师应注重任务驱动、强调自主学习。根据乐高EV3的三大主要功能，教师在教学中能相应地以主题活动的形式要求学生完成任务“三部曲”:设计组装或拼砌机器人、学习和使用简单的编程语言为机器人制定一系列动作、在机器人执行程序时适时遥控调整。在此过程中，学生能在任务驱动下或通过教师讲解、或通过合作探究获得STEM知识和素养，表1展示了STEM教学活动任务清单。值得一提的是，教学活动相关的STEM知识和素养内容可以根据学生学段进行适当选择和调整。例如，在“主题活动前奏:小小工程师”环节中，小学阶段教师在展示相应机械手臂图片时可能只是简单地向学生介绍杠杆原理，而初中阶段教师则可以要求学生进行定量计算。在“主题活动高潮:智慧规划师”环节中，小学阶段教师仅要求根据测量与统计的结果简单比较每完成1个区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内的杯子载货任务得分与所耗时间的比值，高中阶段教师则可以介绍运筹学的相关知识，并要求学生考虑“一次性成功载货”的概率。从这个意义上说，主题活动任务的难度是可选择的，教学设计具有较好的灵活性和较广的适用性。