21世纪体现国家竞争力最重要的就是人才,国家也越来越重视信息科技的教育了,这不,信息科技课标在秋季就要执行啦,那是不是就不用去校外报STEM班了呢?
老张认为,以STEM教育对老师的要求,除了一些STEM教育示范学校的师资能达到外,一般学校的信息科技课程更多的还是以提升孩子们的兴趣和入门为主,要想学好,还是得报STEM班的,那么家长面对众多的线下机构和线上课程,应该如何选择呢?本文总结了一个STEM课程的学习路径,供家长参考。
STEM教育是一门结合科学、技术、工程、数学等学科知识的教育,目地是激发孩子们好奇的天性和主动探索能力,培训孩子各方面技能和认识能力,在动手实践过程中培养创新意识,强调团队之间的合作和解决问题的能力。
作为家长,选择STEM课程可以从以上几点来考量,另一个重要的就是课程的连续性,是否能覆盖从小学到高中,包括知识面是否连续、教具(电子产品套装、机器人套装,传感器等)是否能复用等。
机器人是融合科学、技术、工程和数学等多学科的产物,通过机器人可以很好的开展STEM教育,当然STEM教育并不仅限于机器人教育。
下面表格是老张参考电子学会的青少年机器人技术等级标准,结合市场上的硬件而拟定的学习路径,供参考。
年龄段 | 学习内容 | 主要硬件 | 相关专题 | 拼彻兼容性 | 电气接口 与电机 |
K1-K3 | 合理使用三角形、杠杆、齿轮、滑轮等 搭设简单无动力结构, 具备基本结构搭设的能力 合理使用直流电机、棘轮机构、连杆机构、 凸轮机构等搭设动力驱动结构, 具备复杂结构搭设能力 |
机器人考级套装 乐高9686 |
乐高积木 | 乐高科技接口 PF电机 |
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K4-K6 | 基于图形化编程平台, 应用顺序、循环、选择三种基本结构, 通过编程实现简单交互装置, 实现简单软硬部件协同,具备基础自动控制能力 |
Arduino UNO | Arduino, Scratch |
GROVE接口 PF电机 |
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EV3 Spike PRIME |
乐高科技积木 | LPF接口 | |||
K7-K9 | 基于C/C++代码编程, 通过编程实现传感器数据读取、控制执行器运动, 实现较复杂软硬部件协同,具备自动控制能力 |
Arduino UNO | Arduino, C/C++ |
GROVE接口 带编码器电机 |
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通过编程实现中断控制、数据位读写操作、串口通信, 具备基本的数据交互能力, 利用I2C和SPI进行串行通信, 并具备WiFi连接控制和通过Web服务器进行数据交互, 具备较完备的软硬协同闭环控制能力 |
ESP32 | ESP32, C/C++ |
GROVE接口 带编码器电机 |
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M5GO | M5GO, MicroPython |
乐高科技积木 | GROVE接口 带编码器电机 |
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EV3 | EV3, MicroPython |
乐高科技积木 | RJ12接口 | ||
K10-K12 | 基于Python语言编程, 掌握基本数据结构及路径规划算法, 掌握通过OpenCV进行图像处理, 具备机器人智能信息处理的基础能力 |
RaspberryPi | RaspberryPi, Python |
GROVE接口 带编码器电机 |
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基于ROS平台, 实现机器人图像识别、语音交互、自主导航避障, 具备机器人智能信息处理能力和系统工程思维 |
RaspberryPi M5GO |
RaspberryPi, Python, C/C++, M5GO |
乐高科技积木 | GROVE接口 带编码器电机 |
各阶段可参加的考试(或赛事)如下,可以做为学习目标和对学习成果的检验。
年龄段 | 主要硬件 | 青少年机器人技术等级 (电子学会) |
机器人编程等级 (软件行业协会) |
信奥赛 (中国计算机协会) |
FLL机器人世锦赛 (乐高教育) |
K1-K3 | 机器人考级套装 | 一、二级 | 一级 | ||
K4-K6 | Arduino UNO | 三级 | 二级 | ||
Spike PRIME | FLL | ||||
K7-K9 | Arduino UNO | 四级 | 三级 | CSP-J | |
ESP32、M5GO | 五、六级 | 四、五级 | CSP-S | ||
EV3 | FLL | ||||
K10-K12 | RaspberryPi | 七级 | 六级 | NOIP | |
RaspberryPi、ROS | 八级 |
这里没有列出编程等级类的考试,有兴趣的家长请参考站内相关文章。
表格中列出了各阶段所需的主要硬件(主控制器),可以随套装买,也可以单独买,一个就够了。
教具的复用性主要还是在拼彻件、传感器、电机等部件上,在表格内也给出了建议,在淘宝上都可以买到,如不清楚卖什么型号,可以联系老张。
表格中乐高科技积木也有对应国产的,品质也有保障,建议给予支持。
不建议购买由特定零部件(非乐高科技积木)组成的小车等教具,虽然结构紧凑和相对美观,但会发现用一阵后就不适用了。
不论是报线下班还是网课自学,并不是家长选择好交费就完事了,如同校内教育,STEM教育也需要家长,尤其是爸爸们的参与,但不同于辅导作业让家长们抓狂、血压升高,STEM教育的参与可以是很愉悦的,希望爸爸们远离手机和游戏,找一找童年的感觉。
家长可以和孩子一起拼模型,这也是获取乐高科技零件的一个途径。还可以与孩子一起去实现创作。
AMR是Autonomous Mobile Robot的缩写,即自主移动机器人,是集环境感知,动态决策规划,行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。
本章介绍了一种通过计算思维 (CT) 和主动教学模型及其技能知识学习 (Act-STEM) 实施来彻底改变 STEM 教育的新方法。我们研究了使用计算思维对学生在 STEM 学科学习中的理解和能力的有效性。这项工作建立在两个成功的试点项目之上,这些项目对学生的学习成果产生了广泛的影响。
报告由艾瑞咨询发布,对全球及中国STEAM教育发展进行了全面剖析。
美国国土安全部与移民局更新了STEM专业范围,新增8个领域,为留学生提供广泛选择。STEM专业融合多学科,实践性强,就业前景广阔,对留学生尤为重要。新增专业涵盖景观建筑、机构研究、机电一体化等,为国际学生提供更多机会。
美国白宫网站发布由计算素养跨机构工作组(IWGCL)编写的《通过STEM教育培养计算素养:联邦机构和利益相关者指南》报告。
在我国,STEM教育正处在方兴未艾之际,需要找到适合的方法、有效的途径,帮助STEM教师构建科学准确的STEM教育课程观,才能促进我国STEM教育的长足发展。