机器人教育在STEM课程中的设计研究

在美国内科医学教育被视为保障国家医疗安全的关键环节。通过基于临床实践的问题导向教学模式设计的医学课程体系，则能更好地实现人才培养目标。当前社会对于高素质医学人才的需求主要源于以下几个方面的考量：首先, 随着医疗行业的快速发展, 对于具有临床思维与实践能力的专业人才需求日益增长；其次, 在全球医疗改革背景下, 提升医务人员的整体素质已成为国际社会的共识；再次, 为了适应新时代医疗服务模式转型的要求, 培养高质量复合型医疗专业人才成为必由之路。

在STEM教育体系中占据重要地位的技术是机器人技术。它之所以受到重视是因为它能够向学生传授复杂的数学与科学思维能力。采用模拟人类运动的方式促进学生建立抽象心理表征并培养数学思维能力。当学生面临具有挑战性的复杂学习情境时，
采用机器人技术的应用能够激发他们的积极性同时增强其毅力。

涉及机器人教育的数学与科学 Mind & Science 思维通常被称为 Compute 思维 Compute Thinking

然而，在传统机器课程中无法确保学生参与计算思维能力的发展。只有当学习者在一个真实的环境中遇到实际任务时——这可能包括模拟或者实物操作——他们才最有可能参与到这一思维活动中来。那么，在进行机器人大赛时……这正是机器教育的本质所在：它旨在培养孩子们解决问题的能力以及运用STEM（科学、技术、工程、数学）技能的实际操作能力。在这种真实的环境下学习——无论是模拟还是实物操作——学生们会通过设计、调试和测试他们的机器人编程来应对各种复杂的挑战和问题。

功能环境通常围绕真实的问题展开教学活动。这些问题旨在使学习者围绕复杂且开放性的问题展开学习活动。这些问题往往注重设计能力的培养，并且当学习者尝试解决问题出现失败，并基于失败的结果重新构思和创造新的解决方案时所获得的知识。这种有益性失败的学习经历对于学生具有重要意义。通过提供高阶思维的任务设计，在功能环境中促进学生的深度思考和创新意识的发展。

功能环境的一个显著特点是促进合作与互动。当学生在功能环境中进行高阶认知活动时，在团队协作中能够深入思考和交流以促进知识建构。这种深入的交流有助于理解同伴的思想模式，并促使学生们探讨多种解题方法来加深学习。通过合作互动，在团队中能够迅速发现错误并及时纠正

体验式学习是一种让学生能够在真实情境中进行互动、体验并获取知识的方法。
基于具身认知理论的机器人教育实施方法应注重创造感性且真实的身体体验。
使学生能够在情景中接触这些概念，并通过与周围现实世界的互动来理解和掌握抽象知识。
该方法利用感知、行动以及物理运动将抽象的数学思考转化为可观察的行为模式，并在此过程中解决实际问题。

老师应该注重培养学生的项目领域研发能力以及工程设计规范的实践训练。随着该阶段课程难度逐渐加大,因此需要配备更高素质的教师团队来进行项目合理整合工作。这时项目必须同时具备创新性和社会实用性两种特性,这也是为了后续各类科技竞赛的成功举办所做的充分准备。机器人教育的价值何在?同时也可以作为大学生技术普及教育的重要内容之一。通过本阶段课程的学习,能够逐步培养学生的成熟技术素养和项目研发能力,并提供跨学科课程理论与实践的学习机会。该阶段课程主要面向大学生及研究生群体,因为这个阶段的学生在知识储备以及思维能力上已经具备了独立思考的能力,在处理各种事务时也能够形成自己的见解和想法,尤其在学习与操作方面具有较强的自律性和自我管理能力等优点。同时,社会性创客空间也是大学生参与创客活动的重要平台之一,为他们的学习提供了良好的条件基础,而该阶段的课程设置则主要应用于学生未来自主创业以及职业发展规划的学习与实践环节,是大学双创教育体系中的重要实践平台和人才成长的关键基地。

通过整合STEM学科间的联系来优化教学策略能显著提升学生的学术表现。首先强调这一整合过程能帮助参与者积累真实世界的解题经验；这些实际问题的解决过程则有效培养创新思维能力以及解决复杂问题的能力；此外将科学与数学有机结合不仅有助于激发学生的兴趣更能在一定程度上塑造其对相关学科的学习态度；然而要想真正发挥综合性STEM课程的优势教师必须设计一个有机统一的教学体系其中计算思维编程与建模并非孤立存在的而是应与科学研究紧密结合以实现知识的整体构建。