如何使用乐高玩转大热的STEAM教育

（STEAM：科学、技术、工程、艺术、数学）

最近这几年，STEAM教育的概念越来越火，它有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，是一种重实践的跨学科综合教育概念。就像我们制造一款手机，需要了解材料成分、模具成型、组装生产、物流运输等领域的专业的知识，而不单单依靠某一种能力的实现。

股神巴菲特的伙伴，查理芒格提出过著名的跨学科思维的思维。他认为，我们需要掌握很多知识，并且让其在头脑中形成一个思维框架，以便于在以后的日子里能自动地运用它们。如果能够做到这一点，那么，就会成为同龄人中最有效率的人之一。

STEAM教育，旨在培养小朋友综合素质，让小朋友像科学家，工程师一样思考问题，探索问题，解决问题。那它和我们学习的乐高有什么联系呢？

中学物理中，记得在介绍摩擦力的章节，老师经常会用小车爬坡的案例。F摩擦力=正压力*摩擦系数，这次我们用乐高爬坡小车来探究。

我们制作一辆两轮驱动的车，会发现，在爬坡的过程中，后轮驱动的车可以爬上斜坡，前轮驱动的车无法爬上斜坡。这是为什么呢？

小车如果可以爬上坡，那么驱动轮和斜坡的摩擦力就需要足够大。就像我们平时在地面上行走一样，我们的鞋底和地面需要有摩擦力，就像我们平时走路的过程中，鞋底就会产生往前的摩擦力，人才会往前走。

当后轮驱动爬坡的时候，我们可以通过受力分析发现，车的重心压在后轮（也就是驱动轮）上，这样驱动轮的摩擦力足够大，车可以爬坡。

当前轮驱动爬坡的时候，车的重心还是在后轮上（非驱动轮），而驱动轮所受到的正压力很小，因此驱动轮的摩擦力也会很小，所以车无法完成爬坡任务。

技术

这里着重说一下“编程技术”。

现在，世界各国都在加强中小学生的编程能力：

在美国，已掀起一股在中小学学编程的热潮，不仅是高年级的中学生，甚至在小学也开始各种可视化编程的课程；

2012年，日本中小学生普及编程教育科目。
2013年，美国号召全美学生学编程，并发起“编程一小时”活动。
2014年，英国将计算机编程列为5-16岁儿童必修课程。
2016年，美国国情咨文推行计算机科学教育，强制要求高中毕业必修计算机编程学分，将编程纳入K-12体系。
2017年，中国浙江、山东等地也把编程(Python)正式升级为高考科目，跟物理、化学等并列；同时新加坡全面推动少儿编程教育，中小学考试中加入编程考试科目。
2018年，教育部公布高中新课标，编程、计算思维成必修内容。以少儿编程为代表的信息技术学科将被纳入高考，编程地位直线上升，成了高中孩子的必修科目。

少儿编程在国外已发展近10年，全球超过6000万孩子接受编程教育，已有16个欧美国家将编程纳入了公立学校的日常课程。

世界各国如此重视编程教育，主要是在为人工智能时代的到来做人才储备。孩子通过学习乐高EV3编程，可以用自己的逻辑自主设计机器人，给它设计多种执行命令，来完成脑海中的目标和任务。

在这个过程中，他们需要知道用何种办法/技术来实现，也需要思考传感器如何精准识别、遇到障碍后怎么绕行、完成指定任务后怎么显示等问题，这充分锻炼了他们的逻辑思维能力。

工程

之前，我们有向大家介绍了很多乐高在机械工程上的应用，如：

混凝土搅拌车

割草机

干草压捆机

潜水艇

以潜水艇为例，它由防水发动机带动的螺旋桨驱动，凭借带有水泵的气罐保持浮力。

搭载的深度感应器可自动调节气压，并依靠红外接收器遥控操作下潜深度。

可能有些家长会觉得这种机械工程要是运用在生产和生活上，估计还不如人力效率高呢！但其实不是这样的，孩子最珍贵的品质之一就是想象力，而乐高提供了一个很好的媒介，让孩子把脑海中的想法落地，来解决生活中常见的一些难题，或许它不是那么完善，但其中的教育意义非凡。

艺术

上面两张图片中，虽说孩子们都在搭房子，但由于每个人对房子的认知不同，因而搭出来的房子也形态各异。

我们常说艺术来源于生活，孩子们在作品搭建的过程中，也会调动过去生活的经验，把自己想表达的元素加入在作品中。

孩子搭建的吉他

数学

乐高的结构可以体现数学的立体几何。

像这个娃娃机，爪子既可以左右移动，也可以前后移动，也可以上下移动。爪子的移动就包括X轴，Y轴和Z轴的移动。

乐高编程也可以体现数学的平面几何和数学运算，像勾股定理。

孩子们通过设计游戏和编程，在实践中了解了初高中的数学知识，真正做到了活学活用。

时代在飞速变化，我们的教育方式也应当更新变革，STEAM教育通过乐高这个有趣百变的媒介落实的具体生活中，可以让孩子在快乐中收获和成长，帮助我们培养更优秀的下一代人。

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