摘要：国务院指出要在中小学阶段设置人工智能相关课程，机器人已经正式形成系统学科在中小学校园普及。机器人学科其中涉及计算机编程、电子嵌入式系统、工程设计以及数学等技术发展的基础学科，其综合性特点对机器人教学提出新的要求。"STEM"是四门学科英文首字母的缩写，鼓励学生跨学科解决问题，为机器人教学提供思路。作者在教学实践中结合STEM教育理念以“小萝卜跑深马”为例，促学生发展，探索中小学机器人教学的有效途径。
关键词：STEM理念；虚拟机器人教学；创新能力
随着国家新课程教学改革项目实施的不断深入，越来越多的高等学校教师意识到我们应该把学校素质教育建设作为学校教育学科教学的一项首要任务，而如何培养广大学生的自主创新能力则必然是学校素质教育的教学核心。创新能力主要包括敏锐的思维观察想象能力、创造性的各种想象表达能力及具有创新性的思维能力和社会实践活动能力等。而自然科学、技术、工程和自然数学等互相结合在课程中则能极大地提高在校学生的自主创新开发意识和实际动手操作能力。我校开的机器人教育课程有效地将社会科学、技术、工程和其他数学元素结合到了起来，是我学校教育教学理念最典型的综合应用和实践体现，本人从2014年进入我们学校教育工作以后就一直长期担任我们学校各个机器人教育社团的技术指导员和教师。如何充分结合本学科课程的教学特点进一步加强培养广大学生的自主创新能力?
一、激发兴趣，增强创新意识
课程与其他学校课程形式有很大的不同，尤其特别是它的授课管理方式。在一堂机器人教育课堂上，师生之间、生生之间的课堂互动学习机会很多，教师我们要如何充分利用这些互动机会与全体学生之间建立良好的课堂师生关系，营造和谐的学生课堂教学氛围。还有在运用教学语言上，教师通常应该多用一些夸奖性、鼓励性的教学语句。学生只有在这段发自内心的快乐学习时光中才能深刻产生对于创新的强烈兴趣，闪烁迸发出各种创新的美丽火花，并且能获得自身创新能力的有效培养。 例如，在课题中鼓励学生并设置主题：马拉松开始报名了！小萝卜在萝卜博士的鼓励下积极参加，但是从来没跑过马拉松的小萝卜没有信心，你们能帮助小萝卜升级装备，适应城市道路的各种状况，成功跑完马拉松吗？并提出三个问题引导思考：
（一）小萝卜怎样才能安全的转弯？
（二）小萝卜遇到起伏路面该如何行驶？
（三）小萝卜怎样才能顺利通过楼梯路段，到达终点？
二、实践体验，习得创新方法
自主设计：在具体算法中，利用地图里的阶梯特点，小萝卜在路上行驶时，使用接触传感器去检测高出路面的阶梯，当接触到阶梯时，伺服电机开始操作，让小萝卜顺利抵达终点。分析一下小萝卜完成任务所需要的动作，我们核心的程序思路，使用while条件循环利用接触传感器判断是否接触到障碍物，如果没有障碍就一直前进，如果有就停止，伺服电机抬起前轮与后轮，直流电机在前进一定的时间，伺服电机不再操作。
三 编写相关程序，引导学生的创作逻辑思维
参照“小萝卜跑深马”的机器人相关编写：
1。
按照流程图的思维我们可以开始进行程序的编写。
（1）将“while条件循环”模块添加到程序中，并对while条件循环中的容器进行条件设置。
（2）当小萝卜爬上楼梯后，再进入while条件循环，进行直行与条件判断。将“电机、停止电机、接触传感器”模块添加到程序中，并对电机、延时和接触传感器的属性进行相关设置，控制小萝卜直行与停止。
（3）将“电机、停止电机、伺服”模块添加到程序中，并对电机、延时和伺服模块的属性进行相关设置，控制小萝卜直行的速度和时间控制伺服电机使用的时间。
最后仿真与调式。都设置好后即可进入仿真开始调试了，在调试过程中如果出现问题，同学们可以从以下方面进行分析：注意观察小萝卜与阶梯之间的接触，确定暂停条件。
教师引导性发问：我们已经能够很好的完成了小萝卜跑深马的任务。你有没有其他办法让小萝卜发挥出更大的力量，跑出更好的成绩呢？最后在让同学们在老师的引导下，发挥其创新能力进行相关的设计，将做好的作品进行全班展示以及相关设计理念的讲解。
其实，在机器人教学中，成果展示是其必不可少的内容，作品展示对学生有启发作用，为其他学生提供创新思路。优秀的作品有激励作用，激励其他学生上进，给予展示的学生自信心，继续努力。除了课上在班级里进行展示。学校还可以组织科技周活动面向全校进行展示起到很好的宣传作用，让更多的学生了解机器人，激发学生的学习热情。
四、小学实践活动中多团结协作，提升创新力
小学综合实践教育活动的重要发展目标之一也就是努力培养和不断提升中小学生的自主创新能力。创新能力的加强培养不仅可以有效地锻炼青年学生创新思维，开发学生大脑创新潜能，对提高学生的身心发展能力具有重要指导意义。教师在组织进行创新实践教学活动时候还要注意设置自主创新实践活动中的主题，帮助全体学生不断提升自主创新能力。如果在实践设计活动"小萝卜跑深马"一课中，要求全体学生只有充分发挥学生想象力与集体创造力才能设计创作出优秀的设计作品，并及时组织学生评选比赛出优秀作品设计师的作品。此类科研活动对中小学生的自主创新能力自然要求极高，学生不仅仅需要充分发挥他的想象力，还要及时结合实际从学习机器人的一些相关技术特点及实际作用两个方面上来进行一些综合性质的考量，最后两个团队间最终达成一致意见，呈现他们自己团队最好的作品。相互支持鼓励，并且只有能够通过很好的团队合作与相互交流，才能真正获取整个企业团队的成功。在整个操作过程中。他们希望能够彼此携手与时并进，共同向同一个新的目标方向进发。在这个操作过程中。他们共同思维的激烈碰撞往往可能会使你产生令人意想不到的共同效果:在一个团队的共同力量下。每个年轻人的自主创新驱动意识和自主创新能力都已经得到了进一步的大大拓展和不断提升。
三、小结
在机器人课堂教学中结合STEM的理念，以合作学习方式组织教学、通过项目式学习活动将多学科知识加以综合运用，可以帮助学生深化对人机关系的认识，培养学生合作能力，创新精神解决实际问题的能力。
*本文为全国教育信息技术研究课题重点课题“区域中小学创客课程开发研究”的子课题“虚拟机器人创意设计课程开发研究”（项目编号174420026-0011）的阶段性研究成果。
参考文献：
[1] 周霞.基于STEM理念的机器人教学实践[J]。宁夏教育，2018，458(10):74-76.
[2] 王学礼.基于STEM教育理念的机器人教学实践探究[J]。教育科学论坛，2018，446(32):59-60.