在教学工作者实际的教学活动中，就不得不需要编写教学设计，教学设计是一个系统设计并实现学习目标的过程，它遵循学习效果最优的原则吗，是课件开发质量高低的关键所在。我们应该怎么写教学设计呢？以下是人见人爱的小编分享的小学体育教学设计（精选5篇），在大家参照的同时，也可以分享一下给您最好的朋友。
关键词：小学体育 有效教学 设计
有效的体育课堂教学是指教师能根据学生需要组织教学，学生在学习中能一直保持学习的热情并积极投入到练习中，而且在通过多次练习后，学生能喜欢上、能灵活运用已学的知识或技术动作。如何在有限的场地与有限的时间内充分调动起学生的学习兴趣，提高学生的体育创新能力，需要教师合理安排教学内容，不断探索新的教学模式，激发学生的学习热情，提高体育课堂教学的质量。
一、合理设计课程内容，力求体现实效性与生活性
课程内容的设计要体现其引导性，不能按部就班，通过课程的设计要充分调动起学生的想象力与主观能动性，让学生独立思考、大胆探索、展示个性，从而提高体育理论素质。教学内容的生活化是指将丰富、生动的生活场景引入课程中，使课堂内容与现实生活进行紧密结合，在生活情境中再现教学内容，为学生创设实践的场地，让学生在真切的情境中练习，提高学生生活实践的能力。此外，在实践过程中要求学生之间团结互助、合作学习，学会交流、沟通的技巧，培养学生人际交往的良好技能，发展学生的综合素质，使体育教学更富实效性与生活性。
二、明确教学目标，对学生进行情感教育
当前，小学体育的教材内容略显单调，教学目标也不够明确，导致学生对体育的认识局限化，逐渐对体育这门课程失去了兴趣。因此在实际教学中，小学体育教师首先要改变学生只是简单地认为体育课就是跑跑跳跳的观念，充实、创新教学内容，进一步明确教学目标，对学生进行情感教育。具体可从以下两点入手：第一，巧设疑问，激发学生情感。如在练习短跑100米时，可以提问“咱们班谁跑得最快”、“100米谁用的时间最少”等问题，激发学生们的运动情感。第二，师生互动，丰富学生情感。在实际教学中，教师要和学生一起参加体育锻炼，比如一起跑步、一起跳绳等。
三、激发学习兴趣，树立学生的自信心
学习本身是一个不断重复的活动过程，有成功也有失败。对于那些失败的学生，要帮助他们找出为什么会失败、如何才能纠正自己的错误，鼓励他们重新拾起勇气、克服困难，最重实现成功；面对那些成功的学生，教师要尊重他们内心的满足感，对他们提出表扬的同时，指出他们存在的不足之处，积极鼓励他们继续努力改正不足，实现成绩的进一步提高。而要培养学生的自信心，首要条件也是必要条件就是激发学生学习的兴趣，在此基础上再不断对学生进行鼓励与引导。
如在教四年级体育时，其中有个女生在练习仰卧起坐时竟然一个也起不来。面对这种情况，我没有指责批评，而是教给她方法，鼓励她再继续尝试，果然，坚持了几次，能够做出好几个。当时我马上就表扬了她，鼓励她继续努力。到学期末，这位女同学仰卧起坐的成绩已经名列前茅，随之而来的是对体育课也充满了兴趣，上课特别认真。其次，树立学生的自信心，要给学生创设成功的条件与机会。成功的条件与机会会给成绩差的学生带来成功的希望，让他们感到只要再努力，一定会摘得成功的果实。因此，在平时练习测试时，我会暂时不给差生定下分数，再给他们几次尝试的机会，让他们抱有希望，从而激发练习的兴趣与积极性。
四、创新分组形式，提高学生学习的主动性
人际交往是学生个性发展的基本条件，只有师生之间的交往而无学生之间的交往，是不可能全面促进学生个性发展的。小群体活动可以增强学生的主体意识，提高学生积极主动参与学习的兴趣。如：耐力跑教学，让学生在目标整合、志趣相投、心理相容、智力互利的前提下，自由组合成5—6人的小组，以小组为单位进行比赛。为了提高学生参与的兴趣，我事先不告诉学生跑的路线，而是在学校自然地形的某个点放上写好的提示，全程设有三到四个提示，让学生根据提示跑完全程。学生带着一种好奇、探究的心情进行练习，效果很好。
小学生活泼好动，好奇心强，本身很盼望上体育课，所以教师在教学中一定要保护好学生的这种好奇心与积极性，这是为培养创新人才奠定心理基础。可以从创新教学的分组形式开始，使学习小组形式重新组合，满足小学生好奇的心理需求与学习的实际需要，提高学生的主动性与学习的兴趣。
五、加强意志品质教育，全面锻炼学生
学生存在气质类型、心理素质、运动爱好等方面的差异。要使学生积极主动参与课堂教学活动，教师要认识到学生的差异，尊重他们。如：接力跑教学一般都是教师分好组，排好队，依次进行。可有一次在接力跑教学时，突然一位学生告诉我：“老师，第二组有同学调换人。”我听了很恼火，走过去问：“你们为什么要调换人？”学生都低头不语。这时体育委员跑来告诉我：“他们这组老是输，而且总是输在这个同学这一棒，其他同学都让他跑下一棒，让后面跑得快的同学先上……”听了他的话，我一下子明白了。于是，我带着微笑对全体学生说：“输并不可怕，怕就怕输了还不知道输在哪。第二组同学在这方面做得很好，让我们一起祝愿他们在比赛中获胜。”在我的引导鼓励下，学生练习的兴趣更加高涨了。
设计者：殷佳艳授课
班级：一年级四班
一、整体设计思路
首先，在设计理念上，我认真渗透素质教育思想，积极创新体育教学形式，把融创课堂带到体育教学中，将体育与数学学科紧密练习，使学生在运动锻炼、强健体魄的同时巩固数学知识，为学生创造活学活用的学习环境。其次，具体实施过程主要依赖学生模仿小青蛙跳“数字房子”游戏活动来展开，模仿小青蛙跳跃不仅符合一年级学生的身体素质和心理发展特点，而且可以强健学生体质。“数字房子”则可以使学生在游戏的过程中潜移默化的强化数学知识，具体步骤和规则将在接下来的分析中一一详细展开。
二、学情分析
本节课的授课对象为小学一年级学生。他们具有活泼好动、精力充沛、喜欢表现的特点，当然一部分同学也存在任性、娇气等不良的个性倾向。因此，针对他们喜欢游戏的共性特点和个性差异，我选择以跳房子游戏为活动主形式，通过游戏激发学生的运动兴趣，营造浓厚个人竞争和团体竞争氛围。
三、教学内容分析
立定跳远是发展低年级学生跳跃能力的主要内容。对培养学生跳跃的正确姿势，发展学生跳跃能力具有重要作用。通过教学，可以促进学生身体机能的发展，提高学生灵敏、速度、力量和协调能力，可培养学生勇敢、果断以及勇于战胜困难的意志品质。
四、教学目标分析
情感态度价值观目标：
1、让每位学生以饱满的热情、积极的姿态投入到教学活动中去；
2、激发学生积极参与体育活动的兴趣，培养学生在教学活动中的合作意识和团队精神；
3、使每位学生都能体会到数学和生活息息相关的联系，进一步激发学习数学的求知欲和好奇心。
知识和技能目标：
1、让学生亲自体验立定跳远起跳前两臂的摆动和膝关节弹性屈伸，塑学生自信、自强的心理品质，强学生的身体素质；
2、发展学生协调、灵敏的素质，促进学生智力开发和全面发展。
五、教学重难点分析
重点：蹬地跳起、轻巧落地
难点：屈膝缓冲、身体协调用力
六、教学过程设计
1、热身游戏“石头、剪刀、布”
方法：用脚并立来代表石头，前后开立代表剪刀，左右开立代表布。在一起喊出石头、剪刀的时候，原地双脚跳两次，在喊出布时游戏双方一起用脚做出动作，落地以后不能再改变动作。然后，胜方可以有一次机会双脚跳一次去踩负方的脚，负方也同样只有一次机会跳着躲开，完成之后两个人一起回到原位开始下一轮比赛。
教法： a、教师讲解游戏方法、规则并示范。
b、请一名学生出列与教师一起做示范。
c、内圈学生向后转与外圈相对应的学生结对子开始游戏。
d、教师巡视指导，并参与到学生的游戏当中。
e、三人或者四人游戏。
教学意图：与学生拉近情感的距离，激发学生的学习欲望，充分做好准备活动。
2、自主性学练
教师活动：
a引导学生掌握正确动作方法，并示范。提示儿歌：小青蛙跟我学，双脚用力向前跳。向上摆臂收大腿，落地缓冲轻又巧。
b向学生展示带有数字的一排“房子”，先引导学生站在一个房子的一端跳向另一端，要求学生能向前向上跳起。
c看谁跳得又准又稳，并且分组展示，老师做到随时表扬鼓励，乐于表扬“玩”的好的学生，鼓励学生积极参与活动。
学生活动：
小青蛙体验性活动，学生四人为一组进行练习，小组内自评，演示的同学要认真演示，围观的同学要积极评价同学的动作。
教学意图：让学生通过看、练、思完成动作，为接下来的接力游戏做好准备工作，使学生舒展开身体，让学生在“玩”中学会跳跃。
3、探索性创新
教师活动：
a教师讲解接力算术游戏要求和规则：全班学生分为男生一组、女生一组，其中男生为加法，女生为减法，每一轮游戏老师对结果进行积分，最后看男生组积分多，还是女生组积分多，胜利者将进行奖励。每轮每组派出三位同学参与比赛，“房子”一共十格，前九个格子内写有数字，学生需要接力跳远并且将格子内的数字正确算出得数，即第一位同学在跳到第二位同学的位置时，还要将他跳过的格子内的数字算出结果告诉第二位同学，三位同学接力完成游戏。直至两组同学全部参与完游戏，每轮数字由老师进行更换。
b教师选出两位学生进行示范，确保每位学生了解游戏规则。
C学生练习比赛
d教师评定胜负
学生活动：
a学生认真听讲游戏规则。
b学生练习比赛。
c分组比赛。
教学意图：巩固练习跳跃姿势，并且结合算术引导学生创造性思维，培养合作精神，让他们积极参与，并享受到成功的喜悦。
4、整队，总结本课教学内容，师生告别。
七、总结反思
通过这节课，让我深深感受到：在小学体育课堂上，对学生一定要因材施教，尊重学生的个性差异。
在这节课中我的优点是：
1、注意了以学生学习为主体，强调老师的组织、引导作用，注意了在练习中让学生自己找寻方法和教师提示相结合。
2、教学目标明确，围绕教学目标让学生的合作交流能力、意志品质、团结协作、自信心、身体的灵活性、协调性等方面都得到了锻炼。
3、课程环节清楚，基本完成了教学任务。
本节课的教学也使我找到了自身的不足：
1、对实际教学的备课经验不足。如何备好一节课，如何上好一节课将是我今后工作的重点和难点，我会把反思作为突破口时刻督促自己改进和学习，并且对于突发情况可以机智应对。
1、体育教学目标的差异
五星小学教师对体育教学目标的确定更多是注重学生的体育运动兴趣、掌握运动技术和终身体育的意识上，而我们则把掌握运动技术放在第一位，而忽视了学生的运动兴趣和终身体育意思的培养上。城市教师更注重“激发学生的运动兴趣”、“增强学生关注身体健康的意识”、“培养终身体育意识”，同时还比较注重让学生掌握一定的技术。农村教师在这一方面存在着明显不足，需要更进一步理解新课标理念。
2、体育教学内容的差异
新课标对教学内容不作具体规定，只是提出一些建议，给教师们留了很多的发展空间。所以对适合的教学内容的选择成为摆在体育老师前的一道难题。城市小学老师对内容的选择较以往进步了很多，具有很大的灵活性，根据学生的运动兴趣选择教学内容，这比单纯清一色竞技运动教学内容更能吸引学生；根据教学目标选择内容也符合新课标“目标统领内容”的理念。在教学内容的选择上，五星小学对教学内容的选择依据学生的运动兴趣排在第一位，教学目标排在第二位，根据自身特点排在第三位，我们对教学内容的选择依据教学目标排在第一位，学生的兴趣和自身特点则很少考虑。
3、体育教学方法实施异同
在传统的体育教学中，体育教学方法还是没用传统的侧重于教授学生掌握运动技术、技能，并在掌握运动技术、技能的反复练习过程中增强学生体质的角度考虑教学方法，对学生的情感体验却没有引起足够的重视，最终使得大多数学生对体育课都失去了兴趣。新课程标准对教学方法的改革也提倡以学生为本，重视学生的主体地位，鼓励教师采用一些有利于激发学生学习兴趣的教法。在这方面，“游戏法”符合小学生生理、心理特点，是广大教师采用最多的一种方法，传统教学法的讲解与示范紧随其后。但是，新课标提倡的合作学习法、探究学习法、自主学习法很少用，可能是因为小学生的自我约束能力较差，小学生的学习往往还处于盲目和被动的状态的原因。五星小学的教师们以“游戏法”为主，辅以“示范法”和“讲解法”。对合作学习法和探究学习法有一定的研究，主要是用于课外活动，课堂教学中运用较少。我们则以“讲解法”和“示范法”为主，辅以“游戏法”。
4、体育教学组织形式实施异同
体育教学组织形式是围绕一定的教学内容而设计的，不同的教学内容必须要求与之相适应的组织形式，教学组织形式运用的合理与否不仅直接影响着教学过程的速度与规模，而且影响着教学的质量和效果。城市小学教师们能根据教学内容合理的采用兴趣分组、性别分组。而农村小学教师在平时上课基本上只用一分组教学形式即随机分组，其它的分组教学形式只是在有人看课的时候自己会花些心思组织一下，有的教师上课甚至根本不分组。究其原因，大多数体育教师认为小学生自我管理和约束能力差，害怕出安全事故等是主要原因。五星小学在教学组织形式上是根据教学内容灵活采取兴趣分组或性别分组，我们大多数时间则采取随机分组。有时根据内容采取性别分组，很少根据兴趣分组。
在小学体育教育中，由于教学方法单一、教学内容陈旧以及缺乏有效的师生互动等多种问题的存在，严重的影响到小学体育教学的质量，造成学生在体育学习中存在着诸多的困难，影响到学生体育学习的积极性。针对于此种情况，教师应对体育教学进行优化设计，不断的解决体育教学中的问题，确保体育教学的质量，实现最佳的体育教学效果。下面进行详细的分析和探讨。
1 小学体育教学的现状分析
从目前小学体育教学的实际情况来看，虽然教学水平在不断提高，但是，依然存在着诸多的问题，影响到小学体育教学的质量，对学生的长远体育学习非常不利。具体表现在如下几个方面。①教学方法单一。很多小学体育教师秉持着传统的教学观念，在实际的体育教学中依然采用传统的教学方法，且教学流程多年不变，主要为：热身、体育项目动作要领的讲解、学生自主练习，最后教师检查，了解学生体育项目动作的掌握情况。而此种教学方法导致学生处于被动的学习状态，学生无法与教师进行密切的配合，在课堂上无精打采，学生只是机械的按照教师的要求去做，从而影响到学生体育学习的质量[1]。②教学内容陈旧。从小学体育教学内容方面来看，主要由长跑、短跑、立定跳远、足球、接力赛跑等等，这些教学内容较为陈旧，无法满足学生的体育学习需求，导致学生体育学习积极性较低，从而也影响到学生体育学习的质量。③教师与学生缺乏有效的互动，无法全面的了解学生体育学习的情况，进而也无法采取针对性的体育教学策略，严重的影响到小学体育教学的质量。针对于此种情况，在小学体育教学中，教师应结合小学体育教学的现状，对小学体育教学进行优化设计，全面的提高小学体育教学的质量，实现最佳的体育教学效果[2]。
2 小学体育教学优化设计策略
2.1 教学目标的优化设计
在小学体育教学中，教师应对教学目标进行优化设计。小学体育教学的目标应是培养学生的终身体育意识，提高学生体育学习的积极性，使学生快速的掌握相应的体育技能，提高学生的身体素质，确保学生体育学习的有效性[3]。因此，教师应该结合此种体育教学目标高质量的开展小学体育教学工作，全面的提高小学体育教学的效率，确保在教师的科学教学下，快速的掌握体育技能，提高学生的身体素质，促进学生体育学习上不断的进步，实现最佳的体育教学效果。
2.2 教学方法的优化设计
在小学体育教学中，教师还应该对教学方法进行优化设计。教师应摒弃传统的体育教学方法，运用现代化的体育教学方法开展体育教学工作，以充分的激发学生体育学习的兴趣，调动学生体育学习的积极性。具体教师可以采取如下体育教学方法。①合作学习教学法。在实际的教学中，教师可以将学生分成若干个学习小组，结合具体的体育教学内容，要求学生进行分组学习，采取此种方式，能够为学生营造宽松和谐的学习氛围，调动学生体育学习的积极性，学生通过互相合作、互相学习的方式能够全面的提高学生的体育学习效率，同时变学生的被动学习为主动学习，有助于提高学生体育学习的质量[4]。②多媒体教学法，教师可以将小学体育教学内容与多媒体教学进行有机的结合，当讲授某个体育动作要领学生无法全面的了解的时候，教师可以利用多媒体进行体育动作的分解，并且进行慢动作的回放，通过采取此种方式，能够降低体育教学的难度，确保学生体育学习的有效性。此外，在小学体育教学中，教师还可以将情境教学法、任务驱动教学法、生活化教学法、游戏教学法等多种现代化的教学方法有效的应用于小学体育教学中，能够显著的提高小学体育教学的效率，实现良好的体育教学效果，促进学生体育学习上不断的进步。
2.3 教学过程的优化设计
在小学体育教学中，教师还应该对教学过程进行优化设计。首先，教师应确保与学生进行有效的互动，在互动的过程中，了解学生的学习需求，进而将学生感兴趣的体育教学项目融入到小学体育教学中，例如，自行车、游泳等，能够快速的激发学生体育学习的兴趣，充分的调动学生体育学习的积极性[5]。其次，教师应对整个课堂教学过程进行优化，包括课前热身、课上教学、课堂指导以及学生自由练习等教学过程进行合理化设计，通过合理的设计，能够全面的提高学生体育学习的质量，使学生在教师的科学教学下，快速的提高体育学习能力，更为全面的掌握体育知识，夯实学生的体育基础，使学生在教师的科学引导下，实现最佳的体育学习效果，促进学生的长远学习和长远发展。
钟柏昌
（南京师范大学教育科学学院， 210097）
关键词 ：四位一体 中小学机器人教育 STEM 教育
机器人教育强调手脑并用，是培养学生创新实践能力的重要途径，是实现“制造”大国迈向“智造”大国的教育基础之一。
一、国内外中小学机器人教育现状简述
在国外，机器人教育一直是个热点，而美国是当之无愧的引领者。早在1994 年麻省理工学院就设立了“设计和建造LEGO机器人”课程，目的是提高工程设计专业学生的设计和创造能力， 尝试机器人教育与理科实验的整合； 麻省理工学院媒体实验室“终身幼儿园”项目小组开发了各种教学工具， 通过与著名积木玩具商乐高公司的紧密合作，开发出可编程的乐高玩具，帮孩子们学会在数字时代进行设计活动。现阶段， 美国基础教育中的机器人教育主要有四种形式：一是机器人技术课程，主要为选修课；二是课外活动，类似我国的综合实践活动课程； 三是机器人主题夏令营等定期活动； 四是利用机器人来辅助其他课程的教学或者作为一种研究工具来培养学生的探究能力，同时学习机器人的技术知识。其中，把机器人教育列入课程，以课程为载体让学生系统地、有步骤地学习和应用机器人技术，是开展机器人教育的最佳形式，也是目前美国机器人教育的发展趋势。例如：南卡罗莱纳州在技术教育中，要求学生了解自动化技术与机器人技术； 加利福尼亚州在为高中生开设的工程与技术选修课程中，提供了ROBOTICS 课程。整体而言，美国的机器人教育具有如下特点： 机器人教育形式多样，“做中学” 培养学生自主创造的能力， 课程内容具有明显的学科整合性和应用性， 并涉及机器人技术的最新成果。这些特点对我国中小学机器人教育的普及具有启发意义。
国内基础教育领域有关机器人教育的实践可以追溯到2000 年， 北京市景山学校以科研课题的形式将机器人教育纳入信息技术课程中，在国内率先开展了中小学机器人课程教学。2001 年， 上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开始以“校本课程”形式进行机器人普及教育的探索和尝试。随后，越来越多的学校开始了各具特色的机器人校本教育课程的实践探索。但整体而言，国内基础教育领域有关机器人教育的现状，竞赛模式依然占据绝对的主导地位。据统计，广州市有90%以上的学校希望开展机器人实验项目， 但广州市1605 所中小学、175万多名学生、10 万多名教师中， 目前只有116 所学校开展了机器人实验活动，569 名学生和152 位教师参加了机器人教学及竞赛。这说明即使在经济发达地区，中小学机器人教育的普及率依然很低；在已经开展了机器人实验的学校，也只限于在兴趣小组中开展教学和参加各种机器人竞赛，真正能接触到机器人的学生和教师相当少。这不仅浪费了教育资源，也有违教育公平。有意思的是，国内有关机器人教育的研究文献，也主要集中在对竞赛模式的反思，但囿于硬件平台等的阻碍， 在普及教育方面未有质的突破。正因为此，本研究将为此提供一种可供参照的实践思路。
二、我国中小学机器人教育中存在的问题分析
根据前期文献调研，以及通过组织开展全国中小学机器人教学展评活动所了解到的一手信息，我们认为我国中小学机器人教育主要存在如下问题：
其一，机器人产品缺乏规范。目前国内生产教育机器人的厂商比较多，各品牌大多自成体系，互不兼容。针对不同的实验项目，学校往往要购买不同的产品，而且要年年购买，重复性投资，这就使得学校器材的配备和更新难度增大； 并且机器人产品形式固定，开拓性和扩展性不够，不能充分展现学生的创造性。有些学校选取了虚拟机器人平台，但是虚拟机器人在提高学生动手能力和空间发展能力上略有不足。
其二，教学内容过于强调机器人学科本位的知识和技术。机器人是一门涉及运动学和动力学、系统结构、传感技术、控制技术等多领域的交叉学科，其教育实施正是促使学生整合科学、技术、数学领域的知识，然而我国的机器人教育还处在以传授机器人知识和技术为核心的初步发展阶段，而很少关注机器人所涉及的其他学科内容。
其三，机器人实验项目的重复性。学校在开展机器人教学时教师一般会参考当前比较流行的机器人竞赛项目来开展教学，或者局限于循迹、避障等学科本位的内容为教学项目。尽管这些项目可以让学生习得一定的机器人知识和技术，但是这些教学项目是重复性的、验证性的，并不利于学生创造力的培养。
其四，机器人教学以竞赛获奖为价值取向。目前学校在开展机器人教学时，通常的做法是由学校购买几套机器人器材，在教师的指导下组织学生进行机器人的硬件搭建以及程序的编写，然后参加一些相关的机器人竞赛；而竞赛的获奖措施又使得比赛具有较强的功利性，其公平、公正以及对学生能力的考核面临着质疑，也不利于学生创新能力的培养。换言之，当前中小学机器人教育主要以兴趣班或竞赛形式开展， 受益面窄，无法惠及大多数学生且不利于学生全面发展。究其原因，一方面是因为开展机器人教育所需要的硬件平台比较昂贵甚至需要专用教室，不适合大面积普及；另一方面，机器人教学以竞赛获奖为价值追求，本身也是应试教育大环境的必然产物，是功利教育价值观的一种体现。
因此，要实现机器人的普及教育，首先需要研究机器人平台环境的设计要求和评估指标， 选择适合普及教育的机器人产品；其次，需要选择和设计满足创新教育需求的机器人教育内容和教学方法；最后，必须要有合理的教育目标定位，摆脱竞赛训练主导的应试教育模式。基于这样一个背景和认识，我们提出了“四位一体”的机器人教育框架，并通过对机器人产品的市场调研、测评和不同维度的教育实验，为我国中小学机器人教育实践提供示范案例与经验启示。
三、“四位一体”的中小学机器人教育框架解析
所谓“四位一体”，涉及重创造的教学目标、聚类化的教学方法、整合性的教学内容和开源性的软硬件平台等四个维度。其基本含义是： 为了充分发挥机器人教育的价值，应围绕创造能力的培养为中心，以聚类化的项目教学为重要教学方法，以多学科的整合为基本教学内容，以开源软硬件为基础教学平台，如下图所示。
所谓“重创造”，涉及机器人教育目标的定位。应该说，从教育目标定位的角度看，人们都已认识到通过机器人教育来激发和培养学生创新能力的重要性，这个整体目标是没有争议的，而问题在于达成这一目标的具体手段往往欲速而不达。犹如素质教育目标之于应试手段的关系，机器人教育活动当中也存在目标与手段脱节的问题，一个典型的表现即在教学活动中充斥着大量重复性实验、机械性模仿的学习活动。例如，教学活动以循迹、走迷宫等“老套”内容为主，或者局限于追求速度和精确性的设计， 或者落入“示范—模仿操作”的窠臼，未能关注机器人技术更为广泛的社会应用，未能真正激发学生的发散思维和迁移应用能力。此类教学的长期持续，不可避免地会将机器人教育的核心目标演变为对机器人技术原理的理解，从而将创造性能力的培养束之高阁或流于表面，犹如中小学信息技术课程发展之初的状态。我们认为，有必要将目标重新定位为通过创造来发现机器人技术的价值，使机器人教育真正成为培养学生创造能力的一个重要阵地。以常规的循迹实验为例，我们可以使学生理解机器人循迹的技术原理，却没有引导学生走向生活应用，体验机器人的技术魅力与社会价值，而如果在循迹的基础上做创新设计，如引导学生设计自动黑板擦或自动吸尘器的原型，对学生创新能力的培养将更具价值。当然，这并不表明我们试图培养具有“类创造”（超越人类社会既有人造物的创造）能力的发明家，而是希望鼓励学生在“内创造”（基于个体经验范围内的创造）的过程中获得发散思维和实践创作能力的提升。进一步说，机器人教育与其他载体的信息技术教育的最大不同，在于其蕴含了独特的教育价值。在信息技术课程里面，每个部分都应有其独特的技术思想和教育价值。比如说多媒体制作课程， 其核心是设计思想，可以培养学生的设计思维和设计能力；程序设计课，其核心是算法思想，可以培养学生的算法思维或者说狭义层面的计算思维。那么机器人课程呢？ 它至少有两个核心思想———自动控制理论（或智能控制理论）与工程思想。其中，自动控制理论是研究动态系统在变化的环境条件下如何自动保持平衡状态或稳定状态的科学思想；而工程思想的核心就是利用工程方法创造新的人工制品（人造物），在机器人课程里面就是创造新的自动或智能控制系统，而且这一创造过程受现实物理条件的制约，需要考虑边界条件和可能失败的情形，需要决定哪些细节需要强调哪些细节可以忽略， 需要与现实妥协。机器人课程要体现这些本质，必须鼓励学生开展多样化的创新实践，以培养学生的创造能力作为第一要义。
所谓“开源性”，涉及机器人平台环境的选择。市场中面向教育的机器人产品多种多样，没有哪一种产品可以独步天下，应允许多样化的存在，但是哪些类型的产品适合课堂普及教育，需要有一些关键指标对其电子元器件、编程环境、外形结构进行测评。我们认为，教育机器人除应满足《国家玩具安全技术规范》等强制性国家标准外，结合基础教育的特点，可重点考察如下指标：（1）经济性。机器人及其配件价格低廉，甚至部分配件可由教师自制或进行二次开发。（2）方便性。方便装备和使用，甚至可以在现有学校计算机房中开展实验而无需专用教室。（3）功能性。交互性强，配件丰富，编程环境友好，运行速度快，可以支持各种创意设计。（4）稳定性。搭建的机器人结构稳定，材质较好，接口不易磨损，元器件性能稳定。（5）规范性。具有统一的技术标准。（6）教育性。元器件封装程度和功能设计符合科学性和教育性要求，能正确地向学生传递科学知识，适应适用学段学生的认知水平，并有丰富的共享资源供师生学习、参考。以这些指标为参考基础，我们认为，就普及教育需要而言， 以Arduino 为代表的开源机器人套件是目前最为理想的选择。Arduino 有诸多优势，如有统一的技术标准，且国际通用；开源的软硬件平台，不被某个厂商所垄断，且有丰富的应用案例可借鉴；性能卓越，而价格低廉；操作简单，有代码式和可视化的编程环境（如S4A 和ArduBlock）供选择，即使没有编程经验的人也容易操控Arduino 机器人；具有很好的兼容性，不仅可以与Scratch、Flash、Android、Processing 等编程环境结合，还可以与3D 打印机和其他品牌机器人套件结合起来制作有创意的作品。事实上， 由于Arduino的良好兼容性，已有不少机器人品牌公司已在或计划在原有产品基础上开发Arduino版本的机器人套件；此外，它还具有很多功能强大的扩展模块， 可以控制直流电机、网络通信等，有利于开发个性化的创新教学项目，等等。
所谓“整合性”，涉及机器人教学内容的定位。“整合性”一方面说的是机器人作为一个科技产品本身就是多学科综合的产物，对于机器人的学习和了解需要涉及多个学科的知识； 另一方面说的是机器人作为一种创新教育平台， 可以设计和开发出能解决实际问题的智能人造物， 而这一设计和开发过程与我们所熟悉的程序设计不同，它常常需要涉及Science（科学）、Technology,（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）等多个学科知识的综合应用，因此也是开展STEM 教育的重要抓手。换言之，我们所主张的中小学机器人教育，要避免片面强调对机器人技术本身的学习（如机器人竞赛教学模式），不局限于循迹、避障等机器人学科本位的内容， 而是将机器人视作建立学科联系的纽带和载体，树立机器人教育面向生活应用的特色，树立以培养学生运用机器人感知世界和改造世界为目标的机器人教育的整合取向，把学生学习到的零碎知识与机械工程经验转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程，获得设计能力、合作能力、问题解决能力和实践创新能力的综合提升。
所谓“聚类化”，涉及机器人教学方法的选择。人类学习具有“聚类”特点，不管是新知识的获取还是原有知识的同化，都习惯以“类”为依据进行加工、存储和提取。教学设计与实施也理应体现这种逻辑，以某种聚类方式将相关学习内容连成组块，从而在局部上聚类知识内容，在宏观上形成课程内容的集合，逐步呈现给学习者，从而达到较好的教学效果。根据我们已有研究，大致有三种聚类方式：以相似的功能、相似的技术思想、相似的目标聚类；而从教学组织形式的角度看，基于项目的学习不仅符合这种有可视化成果产出的教学， 而且具有广泛的包容性，能够根据需要选择任何一种聚类方式。例如，以相似的功能（实现台灯的自动开启和关闭）来聚类设计智能台灯项目，可以分别采用光敏、声控、温控等单一传感器或不同传感器组合来实现，将机器人的各种元器件及解决问题所需的相关学科知识逐一卷入项目的学习中。以此为例，还可设计出智能热水器、智能风扇、自动浇水花盆等创意项目，引导学生在举一反三的基础上产生自己的创意作品。
四、“四位一体”指导下的机器人教学的特点分析
本研究在吸取实验教学和项目教学两种教学优势的基础上，结合最近发展区的理论，构建了一种改进型的项目教学———基于聚类化项目的教学（简称“聚类化项目教学”），即将具有内在联系的一系列项目集合成一个完整的、具有螺旋上升和发散结构的教学单元，让学生在最近发展区中不断扩散出新的创意，循序渐进地进行项目式学习。
也就是说，从教学形式的角度看，聚类化项目教学具有项目化和聚类化两大特点。
项目化，就是将机器人教学内容以项目的形式呈现，强调学生的实践创作和解决实际问题的能力；聚类化，就是根据教学项目的内在联系，以某种线索将教学项目集合成一个完整的、具有螺旋上升和发散结构的教学单元，学生在一类项目中可以自由发散和迁移所学到的知识，实现“聚”与“散”的辩证统一。前文提到，聚类大致有三种线索：以相似的功能聚类，以相似的目标聚类，以相似的技术思想聚类。其中，以相似的功能聚类，是通过设计某些问题解决任务，将技术工具所具有的相似功能集合在一起，达到功能操作和问题解决的融会贯通； 以相似的目标聚类，即使用不同的技术工具解决相同或相类似的问题，以问题为依据聚类不同的技术工具及其使用方法； 以相似的技术思想聚类，是将具有相同技术思想的技术工具挖掘出来，以丰富多样的技术活动表达出来，可以达到举一反三的效果。在聚类化思想下，我们目前已经设计了LED 灯、风扇以及小车三个聚类化项目，以相似功能（智能灯）聚类的LED 灯项目为例，可以分别采用光控、声控、按钮等单一传感器或不同传感器组合来实现，将机器人的各种元器件及解决问题所需的相关学科知识逐一卷入项目的学习中。
从内容选择的角度看，聚类化项目教学关注了知识的完整性和系统性。本研究参考中国教育技术协会信息技术教育专业委员会研制的《基础教育信息技术课程标准（2012）》所设计的机器人模块内容，使整个教学项目合理覆盖相关知识点，使聚类不仅发生在教学项目层面，在知识点层面也有合理聚类，并尽量减少项目之间知识点重复学习的问题。
从内容组织的角度看，聚类化项目教学强调基础性和拓展性的结合。本研究将采取“基础项目+拓展项目”的方式，确保知识学习具有一定的深度和广度。每类项目都包括若干基础项目和若干拓展项目。基础项目是针对所有学生的，只需要运用较少数目元器件就可以进行机器人设计，以适应绝大多数学生的学习需求；拓展项目主要是针对能力较高的或对项目学习内容有特殊兴趣的学生设计。
五、中小学机器人普及教育的价值展望
综上所述，本研究主张的四位一体的机器人普及教育，与STEM 教育思想有高度的契合。STEM 教育着眼于复合型创新性人才的培养和劳动力水平的提高， 其重要性不言而喻， 乃至美国政府将其视为一种国家战略。
尽管STEM 教育如此重要，但要在我国基础教育阶段开展STEM 教育还存在诸多的困难， 甚至有不少人认为，STEM 所涉及的课程内容并非新鲜， 我国也有类似STEM教育的内容。例如，我们中小学课程中也有数学、科学、技术课程等，但是，这与STEM教育至少有三个方面的不同：（1） 我们的这些课程主要是分科课程， 是学科本位的课程， 而非STEM 提倡的跨学科的整合课程；（2） 我们的基础教育中缺少工程教育的建制；（3） 我们的基础教育普遍重视科学类课程，而技术类课程也包括工程类课程的教育价值并没有得到应有的重视。
我国基础教育课程改革也主张改变课程结构过于强调学科本位、门类过多和缺乏整合的现状，淡化学科界线，使分科课程和综合课程有机联系、合理并存，并设置了八个学习领域和综合实践活动课程，但成效甚微，不仅学习领域形同虚设，而且综合实践活动也几成鸡肋。其中一个重要的原因就在于缺乏开展课程整合的抓手，以谁为中心进行整合？ 整合的目的和意义如何彰显？ 如何评价？ STEM 教育提供了一个很好的思路，所谓跨学科的课程整合，需要通过工程实践体现出来，在面向实际的工程问题的解决过程中， 自然会卷入各相关学科知识，那么，工程教育就成为联系各学科知识、建立整体的认识世界和改造世界的平台，而且这样的学习总会产生可视化的人造物成果，能够激发和维持学生学习的成就感和主动性。因此，从这个意义上说，开展STEM 教育，不仅有利于弥补我国中小学技术教育、工程教育的短板，而且可以有效促进课程的整合化趋势。
当然，我们更关注的是如何使STEM 教育思想从理论走向实践，中小学技术教育工作者又当扮演何种角色。事实上，STEM 教育所包含的“技术”和“工程”两个范畴本身就表明与技术教育密切相关，只不过，这种密切关系在不同研究方向的学者那里存在理解上的分歧。美国的技术教育者通常认为STEM 中的“T”代表的就是“技术教育”，是一类重要的学习对象，然而，更多的人并不这样认为。例如，在美国《教育周刊》2008 年3 月27 日出版的《STEM 深度报道》中，详细解读了STEM 的思想与案例，其中所罗列的大部分成功案例，所提到的“T”更多表现为教育技术或信息技术的应用， 而不是技术教育的实践； 甚至在美国关于STEM 教育的国家评分卡报告（national2 scorecard2 reports）中，对“T”的测评也主要是依据学校中供学生使用的计算机数量。可见，在STEM 教育中有机嵌入技术类课程特别是信息技术课程，以技术类课程为主体（如中小学机器人教育） 开展STEM 课程整合实践（如同本研究那样），以及发挥信息技术的优势， 开展信息技术支持下的STEM 教育，是落实STEM 教育的两个主要着眼点，而前者无疑更具有可操作性。
简言之，中小学机器人教育将可能成为撬动我国STEM 教育的第一个杠杆， 如是，则大有所为。
* 本文系教育部人文社会科学研究青年基金项目“义务教育STEM 校本课程的开发与应用研究”（项目编号：13YJC880121）；国家社科基金教育学青年项目“多平台、跨学科、聚类化、重创造的中小学机器人教育研究”（项目编号：CCA130133）；国家社科基金教育学重点课题“信息化促进优质教育资源共享研究”（项目编号：ACA120005） 等多项课题的综合性研究成果之一。
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