机器人支持下的幼儿STEM词汇使用

在机器人支持的幼儿STEM教学中教师和儿童对词汇的使用

摘要

With由于科学和数字化在新的瑞典幼儿园课程中被进一步强调， 有必要明确教师在这些领域的教育角色。’鉴于研究指出在 STEM教学中有意识地使用语言的重要性，本文重点关注教师和 儿童在五个不同幼儿园开展的基于探究的STEM活动中所使用的 词汇。贝尔斯five different preschools.Bers’关于幼儿计算思维 的核心理念（Bers2018.编码即游乐场.纽约:劳特利奇出版社） 被用于分析，结果表明，与模拟的、“不插电”的无机器人编程 相比，数字编程和机器人的使用能够促进更丰富的机器人相关词 汇的使用。此外，还发现教师使用精确的去情境化的语言似乎能 够激发儿童使用与STEM及学习对象相关的词汇。该findings add to thediscussion about how teachers can scaffoldchildren’ s learning byinquiry teachingof STEM supported by robotics.

引言

瑞典幼儿园是国家教育体系的一部分，是一种面向一至五岁儿童的非强制性学校 形式。多年来，瑞典幼儿园的教育任务逐步加强，自2010年起，科学被定义为‘简 单的化学过程和物理现象’，并被纳入其中（瑞典国家教育局（[1998] 2010））。

2019年，一项新的国家幼儿园课程得以实施，此次更加重视数字化（瑞典国家教 育局2018）。根据瑞典国家教育局（2018）的说法，应给予儿童发展‘足够的数字 技能’的机会，其定义为：能够理解数字化对社会和个人的影响，能够使用和理解 数字工具和媒体，对数字技术持有批判性态度，并能够以创造性方式利用数字技 术解决问题。幼儿园课程中对数字化的新强调引发了关于各种教学法方面的问题， 例如在科学和数字技术方面应采用什么内容以及何种 方法，应在教学实践中加以运用。在Otterborn、Schönborn和Hultén（2020） 最近一项关于瑞典幼儿园教师如何描述其教学实践中编程活动的调查中，报告了 编程使用增加的情况，且也与特定内容相关联。然而，人们呼吁进一步研究实际 教学与学习，因此，我们在此报告一项针对教师和儿童在机器人技术支持下的 STEM教学过程中所使用词汇的分析。

传统学校教学将科学、数学、工程和技术视为彼此独立的学科。STEM缩写 长期以来被用于标记涉及其中一个或多个学科的任何实践，无论是否整合（ Ortiz‐Revilla、Adúriz‐Bravo和Greca，2020）。为了强调在教学中以各种方 式整合这些学科的意图，旨在解决现实世界问题，“综合STEM”概念应运而生。 该理念倡导从早期开始引入这些整合的学科（霍尼、皮尔森和施魏因格鲁伯 2014；麦克唐纳等人2020）。这与瑞典幼儿园中跨学科教学的长期传统非常契合。

有效的STEM教育必须考虑儿童的兴趣和经验，并促进与缩写的四个字母中两个 或更多相关的丰富而有趣的体验（托马和格雷卡2018）。此外，教师需要具备学 科特定内容的知识，以及如何创设情境化教学与学习情境的技能（弗莱尔和普拉 姆林2015；图林和雷德福斯2017）。弗莱尔指出，这一挑战超越了知识本身，还 包括教师对儿童如何学习科学以及教学实践的信念（弗莱尔2009）。教师对科学 内容的看法非常重要，弗莱尔、Gomes和March（2014）已表明，教师通过实 施“科学探究态度”具有独特的优势，这种态度与综合STEM以及机器人技术都 非常契合。除了STEM之外，机器人正逐步进入课堂和幼儿园，教育机器人被视 为促进计算思维、编程和工程学习的变革性工具。郑和元2018年关于使用机器人 套件对幼儿开展机器人教育的文献综述显示，该领域的研究议程需要进一步拓宽。

许多被分析的研究关注的是教育机器人的技术特性，而非教学活动和学习者。此 外，教育机器人的优势被泛化，未考虑到所使用的不同类型的机器人（郑和元 2018）。这要求更详细地调查儿童实际参与聚焦于机器人教育的活动的情况，本 研究旨在满足这一需求。此外，根据我们的经验，许多幼儿园教师在开展编程教 学时，首先采用模拟的（有时称为“不插电”）活动。其理念是让儿童先熟悉地 上的箭头并互相编程，然后再过渡到使用机器人进行“真实”的编程，此处称之 为“数字”编程。这种做法有趣之处在于，据我们所知，尚无研究证明这种教学 策略比相反的方式——即先使用机器人再进行不插电活动——更有成效。我们的 观察引发了进一步探索“插电”和“不插电”机器人活动中交流情况的兴趣。具 体而言，指导本研究的研究问题 y was .在有无机器人支持的STEM教学中，教师和儿童使用词汇的特点是什么？

理论框架

本研究源自botSTEM项目，即面向儿童和小学的机器人与STEM教育，以及欧盟 “伊拉斯谟+”计划KA201项目，合作伙伴来自西班牙、瑞典、意大利和塞浦路斯。 botSTEM的目标之一是开发一个基于研究和实证的在线“工具包”，包含一个教 学框架和经过验证的教学实践。这些活动旨在通过机器人技术支持，在4至8岁儿 童中引入由botSTEM教学框架支撑的综合STEM教学，该框架融合了探究与工程 设计原则。根据botSTEM的经验，在早期阶段开展综合STEM教学具有较高的可 行性，尤其是在小学阶段由同一位教师教授多数学科的情况下，以及幼儿园教师 通常以整体观来开展不同知识领域的教学时（GrecaDufranc等人2020）。此 外，如上所述，教师对知识领域的内容态度至关重要；Fleer、Gomes和 March（2014）指出，教师在培养儿童“科学探究态度”方面具有巨大潜力。这 种科学态度与botSTEM项目所依托的综合STEM方法高度契合（Ortiz‐Revilla、 Adúriz‐Bravo和Greca，2020）。此外，botSTEM教学框架建立在这样一种观 点之上：观察和实验嵌入于理论之中，即“理论负载”（Hanson1958），并且 实证与理论工作通过科学共同体中的讨论、实验与观察这一互动过程相互关联 （Adúriz‐Bravo2012；Giere1988；Koponen2007）。因此，botSTEM活动 着重于使用多样化的理论模型来探讨科学现象。此外，所选活动还与核心概念 （Harlen2015）以及幼儿的日常生活相联系（GrecaDufranc等人2020）。

上述塑造botSTEM框架的理念（GrecaDufranc等人，2020年）是 botSTEM项目中所开发教学活动的核心，这些教学活动采用了探究式教学和工程 设计教学方法。开展探究式教学和工程设计需要提出问题，但对于儿童来说，要 对从未见过、触摸过或体验过的事物提出问题是困难的。对幼儿而言，首先进行 参与、观察、好奇与提问至关重要（贝尔斯2018；Chalufour和Worth2004）。 然而，许多生成性问题可能无法被深入探究，因此教师的作用在于关注儿童的观 察，澄清问题，并引导问题解决，以帮助儿童找到问题的答案。botSTEM教学模 型包含三个阶段，每个阶段均旨在涵盖多个STEM学科。首先是通过游戏化方式 选择一个现实世界问题，其次是聚焦于科学和/或技术的引导式探究（ Martin‐Hansen2002；NRC2012），最后是问题解决阶段，即需要设计或实施技 术解决方案的阶段。图1描述了botSTEM教学模型。

探究和工程设计方法的步骤相似，但后者包含一个“比较与竞争”步骤，因 为工程设计方法的一个重要方面是对比所获得的不同解决方案。此外， botSTEM框架受到机器人技术和编程定义的影响，即将指令序列组合在一起并进 行调试或问题解决。编程常被描述为数字社会的新语言，是必要的技能。

要让每个人都能理解，以便能够在深受计算机系统影响的文化和社会中进行互动。 机器人编程向儿童展示了他们可以利用技术创造什么，使儿童成为技术的创造者而不仅仅是消费者（贝尔斯2018）。

与他人互动并共同关注特定内容的能力可被视为教学的一个基本方面（普拉姆林· 塞缪尔松和阿斯普隆德 卡尔松2008）但研究发现，仅靠共同注意还不足以支持学习。参与者还需要在活 动中建立一种共享视角的共识。这种共享视角从理论上可称为主体间性（罗梅特 维特1974），这一概念丰富了综合STEM及botSTEM框架的理论基础。我们此 前曾报告过幼儿园科学活动中的虚假主体间性和充分主体间性（伊瓦森2003；弗 里德伯格等2019）。当教师和儿童看似在讨论并关注同一科学现象的某个方面时， 就会出现虚假主体间性，例如在一次水净化活动中。当所有参与者都将注意力集 中在水净化系统上时，教师谈论的是其中水的纯净程度，而儿童关注的却是净化 滤芯本身的纯净程度。教师过了片刻才意识到“纯净”这个词在她和儿童心中含 义不同，从而引发了一些困惑，之后才得以解决。要维持围绕科学内容的主体间性，教师具备“架起桥梁”的能力至关重要，即教师需同时兼顾儿童的视角和预 期的科学学习目标。此外，使用更去情境化的语言（具有生成性，有时是科学性 的语言），以及更精确的表述，比使用情境化语言（本地化和日常用语）更有助 于建立主体间性（弗里德伯格等人，2019，2020）。因此，在科学实践活动中， 与其简单地说“看那儿”，不如指向并表述为“看杯子里的水”更为恰当。本研 究也将考察去情境化语言与情境化语言的使用情况。

方法

设计

作为botSTEM项目的一部分，2017–2020年，在职幼儿园教师实施并评估来自工 具包的活动，这些活动由研究人员录像记录。在瑞典，三名研究人员和五所位于 中等规模城镇的幼儿园参与了这一过程。参与的幼儿园教师此前曾参加过由研究 人员组织的不同专业发展课程，主题为幼儿园科学教学。在这些课程中， botSTEM项目被介绍，幼儿园教师被邀请如果感兴趣可联系研究人员。来自五所 不同幼儿园的五名幼儿园教师加入了该项目，他们在2018年秋季各自被要求选择、 尝试并评估一个可选的botSTEM活动。有趣的是，尽管他们都曾有过聚焦于不同 科学现象的科学教学经验，但他们全都选择了表1中描述的两项活动之一。研究中 涉及的儿童年龄为四至五岁，每次活动均包括一个小子集，共2至6个儿童，总计 16名儿童。

蓝机器人®在瑞典幼儿园中广泛用于编程和数字化教学。这种透明的甲虫状机 器人具备蓝牙功能，但也可以通过背部的一组按钮进行物理编程。它可以被编程 以实现向前走步、向后、90度转弯，且序列可重复。

分析

视频片段的持续时间各不相同，如表1所述，这些视频片段由研究人员或幼儿园教 师本人拍摄。fi首先，对视频片段进行转录，转录文本包含被认为有助于交流的 手势描述。其次，进行了基于内容的分析

表1. 不同幼儿园中科学现象、botSTEM活动及教学活动总时间的描述。fferent preschools.
教儿师童/ 科学	botSTEM活动	描述	Dig /Ana	Time (分钟)
幼教儿师园1	2个孩子	天气儿童将彼此编程为 蓝机器人	网格被放置在地板上，三名 儿童和两名教师相互编程 以走到一个方格中放置的房子图片 位置。在某些情况下 途中的其他方格是 障碍物，例如树。扮演蓝机器人的 儿童或教师背部贴有箭头， 类似于蓝机器人身上的箭头， 另一个儿童通过放置箭头来 , 进行编程 按下后退键。	Ana	9
		使用蓝机器人作为连接 自然科学现象不同方面之间的 自然科学 现象	蓝机器人被放置在一个网格上，该网格位于一个 桌子和其中一些方格中 有衣服图片。两名儿童 编程蓝机器人走到 适合在寒冷、 温暖或雨天穿着的衣服处。	Dig	10
幼教儿师园2	4名儿童	矿物使用蓝机器人作为连接 不同方面的 一门自然科学 现象	一名教师和四名儿童坐在 地板上，围着一块带有网格的地毯。该 地毯代表一个小镇，上面有 商店、道路等。一名儿童将一块 ‘宝藏石’放在一个方格中并 另一个儿童为蓝机器人编程 以找到它,儿童们轮流进行。 活动继续，儿童们 自己构建路径 并在这些路径上为他们的蓝机器人编程。	Dig	30
幼教儿师园3	6个儿童	-儿童将彼此编程为 蓝机器人	教师将她的教学重点放在 活动中的箭头并跳过 儿童各自编程的部分。六个儿童走一条蜿蜒的小路 箭头与指令放置于其间 他们。活动结束后，儿童 通过放置构建自己的路径 地上的箭头。	Ana	29
幼教儿师园4	2个孩子	动物使用蓝机器人作为连接 不同方面的之间 一个自然科学 现象	教师和两名儿童坐在 地板上的网格周围。在一些 方格上贴有动物的图片。 儿童使用教师的手机 扫描二维码并听到 有关某种动物的信息。 随后他们为蓝机器人编程以 在与同一种 动物相关的图片之间移动。	Dig	10
幼儿园 教师5	2个孩子	动物使用蓝机器人作为连接 不同方面的桥梁 一门自然科学 现象	在地板的网格上是小动物 一些方格中描绘了。一个 教师和两名儿童抽取卡片 描绘成年动物和 儿童轮流进行编程 蓝机器人前往相应位置 婴儿动物	Dig	22

(Denscombe 2017)，对完整转录文本进行了分析，以识别与贝尔斯（2018）所定 义的核心理念相关的陈述。格雷卡·杜弗朗等人（2020年）提出的botSTEM框架 中的机器人技术部分，以及本研究基于贝尔斯描述的幼儿计算思维框架，其中七 个核心思想居于核心地位（贝尔斯2018），即

.算法——解决问题的一系列有序步骤序列，例如外出前的穿衣过程。理解抽象是 理解算法的核心，而识别序列中哪些内容构成一个步骤，则涉及抽象能力。.模 块化——将任务或流程分解为更简单的单元，进行分解。这可以在没有计算机的 情况下练习，例如分析举办生日派对的任务：其中包含哪些不同的子任务？.控 制结构——指令执行的顺序。在早期儿童教育中，关键在于熟悉模式，并认识到 因果关系，例如按下按钮后机器人执行相应指令。.表征——以不同方式对数据和 数值进行分类和操作。概念可以用符号来表示，例如数字代表数量。要进行编程， 儿童需要理解编程语言使用符号来表示行为。.机器人技术——计算系统需要硬件 和软件协同运行，其中软件向硬件提供指令。硬件通过编程来执行任务，许多设 备都可以被编程，而不仅仅是计算机。这五个核心理念源于计算机科学，且均与 早期儿童教育中的基础概念密切相关。

贝尔斯（2018）还提出了另外两个关于思维过程与习惯的核心理念：设计与调试过程： .设计过程——一种用于开发程序和实体作品的迭代过程。贝尔斯（2018）提出了 一系列步骤，定义了一个适用于儿童的循环设计过程，这些步骤包括：提问、想 象、计划、创造、测试、改进、分享。.调试——通过测试、逻辑思维和问题解决 来修正程序。调试会引发可在多种系统中使用的故障排除策略。事物通常不会第 一次就成功；通常需要多次迭代才能使其正确运行。

两位研究人员以高度一致的方式分析了转录文本，并讨论了分类中的差异以达成 共识。在识别出相关陈述后，进一步对属于不同贝尔斯’核心理念的陈述数量和 百分比进行了定量分析。分析中发现，‘设计过程’和‘调试’较难区分，因此被合 并为一个类别，用以涵盖涉及设计、测试和精细调整的迭代过程中的所有陈述。

除了分析贝尔斯的核心理念（2018）外，还分析了与STEM四个知识领域相关的 词汇，其中由于技术与工程（T和E）之间联系紧密，故将其合并。

科学(S)词汇和概念——例如，当幼儿园教师2强调关于一种矿物的“黑色英闪长岩”时。

工程与技术（TE）词汇——例如“障碍课程”、“建造桥梁”。（不包括与机器 人技术、设计和调试相关的词汇）。数学（M）词汇——例如儿童和教师在所有 活动中计数“一、二、三”。

因此，最终的词汇类别共有九个。此外还有第十个类别“‘本地’”，用于识别情 境化语言中的词汇和短语，这些表达若采用去情境化表述则会使用其他类别中的 词汇，即本应使用概念或去情境化词汇时，却使用了日常语言或代词，如它、它 们、这个等。这一分类延续了之前的研究（Fridberg等人2019年、2020年）， 这些研究发现，在实践活动过程中使用日常语言和去情境化的科学表述对教学与 学习过程具有积极作用。

在分类过程中，儿童与教师对话中的每一条话语被视为包含一个或多个陈述， 其中单个陈述可被赋予多个类别编码。例如，参与幼儿园教师2活动的男孩安东 在说‘有一个、两个、三个’的同时，用手在网格上逐步演示蓝机器人®应如何编程， 该陈述的类别同时被归为算法和数学。所分析的活动时长介于10到30分钟之间， 为了能够比较各活动之间编码陈述的数量，陈述频率已标准化为每10分钟。因此， 每10分钟的陈述数量如表2所示。视频转录文本的基于类别的编码由两位作者独 立进行双盲初编码，随后通过讨论达成共同观点与共识。编码工作最终通过使用 NVivoTM软件完成，以生成已分类陈述的频次。

伦理

伦理考量遵循瑞典研究理事会（2016年）的指导。信任、美德和保密性是关键词，并 已获得个人的书面和口头知情同意 收集了教师和看护者的信息。在视频观察过程中，对儿童和教师采取敏感的方法 也非常重要，且在拍摄前会征求儿童的口头同意。儿童们很乐意向研究人员展示 他们的机器人技能并与之互动。有一次，一名儿童在跳跃时腿部受伤开始哭泣， 研究人员随即关闭了摄像机，直到所有儿童再次感到开心并专注于机器人为止。 为确保参与者的匿名性，摘录中的所有姓名均为化名。

结果

分析数据资料时，教师与儿童之间的交流中出现了有趣的特征，如表2所示。 这些特征包括教师在STEM和贝尔斯的计算思维核心理念相关语言的使用上 与儿童表现出的不同，以及语言的使用如何因活动包含数字编程还是模拟编程而 有所差异。结果还强调了教师在教学情境中使用情境化的（局部的）和非情境化 语言的情况。

教师与儿童对贝尔斯的编程理念和STEM语言的不同运用

总体而言，在分析的六项活动中，教师使用与贝尔斯核心理念和STEM相关的词 汇比儿童更多，这一点从’表2中可以明显看出。这是合理的，因为教师在主导活 动并发出指令。教师占主导地位的两个较为显著的类别是“机器人技术”和“科 学”。教师鼓励儿童通过按蓝机器人®上的按钮进行编程，考虑箭头方向，或在重 新编程前重置蓝机器人®，同时牢记希望儿童学习的科学概念。例如，幼儿园教师 2和她的儿童小组在开展botSTEM活动前数月一直在研究不同矿物及其特征。以 下示例展示了该教师如何将科学现象与蓝机器人®相结合：
现在你可以选择一块漂亮的石头并放置好，让蓝机器人®去找。[幼儿园教师拿出了 装有石头的盒子，放在斯特拉]（幼儿园教师2）旁边。

相比之下，教师和儿童在STEM活动中使用与技术与工程（TE）和数学（M）相 关的词汇分布更为均衡。在六个活动中的五个活动中，儿童使用“控制结构”的 频率等于或高于教师。在讨论编程时，儿童主要关注蓝机器人®或他们自己为实 现目标所需采取的步骤顺序。他们会进行计数、测量，并经常利用自己的身体和 手势来强调并理解他们正在编程的序列。例如，爱丽丝解释她家的机器人割草机 工作原理时就是这样：
嗯，当我们编程让它按照指定路线走，应该在哪里转弯时，你就按按钮[她用手在地板上比划]。 向前一步或转弯。然后它就在我们睡觉的时候或者上午中间时段开出去了。（爱丽丝，5岁）

“表征”是贝尔斯理念中的另一个概念，其中儿童的词汇使用水平尤为突出。在 以下示例中，学前教师1在网格上标记了一个假想门。该门用于蓝机器人®在被编 程前往正确的户外服装后，由此退出。在游戏过程中，这象征着蓝机器人®已达成 目标，可以出门玩耍。在此示例中，机器人在即将退出时转错了方向，阿里对此 进行了解释，表明他理解网格上门的表征意义。然而，对努尔来说，阿里提到外 出显得令人困惑：
阿里：不！它差点就出去了，但没有完全跑出去。[微笑着指向网格外]努尔：我们 要出去了吗？教师：不是我们，只有机器人应该出去。你们还想再玩一会儿吗？
上述是活动中网格上的图片作为表征使用的一个示例。同时，它也凸显了抽象概 念的使用对幼儿可能造成的困惑。我们在之前的研究中（Fridberg 等人2019年， 2020年）已对此进行了详细阐述，结论是教师需要同时关注预期的学习对象以及 儿童的视角。为了帮助努尔理解这一情境，教师需要考虑她对户外游戏的先前理 解，并解释我们现在是假装机器人通过一扇假想的门到外面去游戏。

在幼儿园教师2开展的活动中，儿童在“设计‐调试”类别中的表现水平甚至 高于教师。儿童之间以及与幼儿园教师交流时，会讨论尝试和重新尝试、出现的 错误，以及为了使蓝机器人®达成目标而在编程中需要修正的内容。

在数字与模拟活动中运用Bers的编程理念和STEM语言

一个有趣的 发现来自表2 ，即教师和儿童的陈述总数在数字活动中比在非数字化 活动中更频繁，幼儿园教师5的活动除外。学前教师1在此处尤其值得关注，因为 同一位教师同时开展了数字化和非数字化的编程活动。在教学由同一教师进行的 情况下，当蓝机器人®参与安排时，教师和儿童使用贝尔斯’的编程理念均有所提 升。在数字化活动中，算法、模块化、控制结构、表征以及设计‐调试等类别的使 用均有增加。此前已对幼儿园教师2和教师3所采用的教学策略进行了分析，结果 显示其在数字化与非数字化活动中的安排相似（Fridberg 和 Redfors 2019）。
这些教学策略包括促进儿童’的合作以及利用他们自己的想法，但有趣的是，本研 究结果表明，在数字化活动中，贝尔斯’的编程理念使用更为频繁且多样化。总体 而言，这表明蓝机器人®是促进幼儿园中多样化使用编程语言的一个重要因素。值 得注意的是，根据表2，科学词汇的使用在数字活动中也比在非数字化活动中有 所增加。这部分可解释为：幼儿园教师3并未描述任何科学目标，其活动反而显 示出更多与‘技术’相关的词汇水平较高
以及‘数学’。但对于幼儿园教师1来说，天气相关的科学内容同时存在于数字化 和非数字化活动中，且数字化版本中使用的科学词汇多于非数字化版本。其原因 尚只能推测。无论是儿童相互编程还是对蓝机器人®进行编程，这两种活动都要求 儿童关注转向、箭头、序列等内容。然而，在我们的数据中，当蓝机器人®参与时， 科学话题的讨论更多。当儿童用身体进行编程时，是否需要更加专注于他们的表 现，例如转向、序列等？

去情境化的语言在幼儿园编程中的作用

在分析情境化语言的使用时，即去情境化表达似乎可行且合理的情况，呈现出一 种模式。与儿童相比，教师在所有情况下使用情境化的（局部的）语言相对更为 广泛，参见表2。以下展示了一些情境化的（局部的）语言实例及其可能的替代 表达。
教师：你打算怎么到达食物那里？应该往哪个方向走？另一种说法：你打算 如何编程蓝机器人®去获取食物？
教师：你要按下那个吗？另一种说法：你要那样编程蓝机器人®吗？
在教师大量使用情境化的（局部的）语言的情况下，儿童的已分类陈述数量相对 较少。例如，尽管学前教师4表现出较多的已分类陈述，但儿童的已分类陈述数 量相对较低，不足教师的20%。这可能与该案例中本地语言的使用有关。反过来 可以说，更精确且非情境化的STEM导向语言使用能够激发儿童，且在STEM教 学中具有重要意义。

讨论

我们之前报告了一项项目（Fridberg, Redfors 和 Thulin 2018），该项目结合 了数字工具与科学探究，以融合Eshach（2006）所描述的两个科学知识领域：领 域特定知识和领域通用知识。前者指的是关于现实世界物体和事件的理论模型 （例如原子和力的知识），后者则指科学工作过程及技能，如观察、推理和设计 实验（Keys 1994；Schauble 等人 1995；Zimmerman 2000）。我们的研究结 果表明，当幼儿园儿童通过电脑平板制作短片重现他们关于水相的实验时，其科 学推理能力得到了增强和集中（Fridberg, Redfors 和 Thulin2018）。本研究中 的botSTEM活动同样融合了这两个领域，因为它将儿童的探究活动结合起来，旨 在帮助他们发展关于天气、矿物或动物的知识。这些活动因此结合了机器人技术 与STEM，本研究提供了新的见解，揭示了具有科学探究态度（Fleer, Gomes 和 March 2014）的教师与儿童在包含数字或模拟编程的活动中如何相互交流。

在botSTEM项目的实施阶段，教师们尝试、评估并修改botSTEM活动时， 我们主要观察到教师通常选择从活动的非数字/脱机版本开始，让儿童‘编程’彼此。 然而，我们发现（Fridberg 和 Redfors 2019年），机器人能够成为激发儿童共 同探究的强有力动机，而正如本研究指出的那样，它们还能促进与贝尔斯的编程 理念和STEM内容相关的更丰富的语言使用。有趣的是，学前教师1同时开展了数 字化和非数字化活动，其中数字编程展现出更多样化的机器人讨论。此外，学前 教师2尽管使用的教学策略与学前教师3相同（例如，在活动中融入儿童’自身的想 法），但在贝尔斯的核心理念方面表现出更丰富的语言使用。值得注意的是，学 前教师1、3和5很少使用与调试相关的陈述，Heikkilä 和 Mannila（2018）对此 可能的原因进行了说明：他们指出，关注调试在瑞典幼儿园中并不常见。指出儿 童’的错误或失误违背了以耐心对待儿童并鼓励他们不断尝试作为学习方式的常规 做法。正如Heikkilä 和 Mannila（2018）所言，
关注调试问题揭示了瑞典幼儿园中相当不常见的方面。在瑞典的教育保育中，传统 上并不强调儿童’的失误或根据特定规范判断对错。瑞典幼儿园以儿童为中心，鼓励 儿童不断尝试和再尝试，以此作为学习与发展的途径。（Heikkilä 和 Mannila2018，17）
然而，语言互动可以像幼儿园教师2那样，转而关注可能的改进之处，而不提及 初版可能存在的不足。

在有可能就以数字方式还是非数字化方式向幼儿园儿童引入编程更有成效提 出普遍性建议之前，还需要进一步研究。有趣的是，Heikkilä 和 Mannila（ 2018）指出，调试在模拟和数字编程中的展开方式不同，在他们的研究中，前者 开放了多种“ff”‘正确’编程方式，而后者更多是关于如何从社会层面协商处理 情境的问题。到目前为止，我们从本研究得出的结论是，数字编程支持了更为多 样的编程词汇使用。本研究的一个局限性在于，蓝机器人®是用于数字编程的唯 一类型的机器人。如果使用其他类型的机器人，结果会如何？未来研究旨在分析 围绕更广泛的机器人类型所使用的语言和教学策略。

一个有趣的 finding 是教师使用情境化语言如何影响不同教学情境中的整体交流。 当教师使用更丰富、更去情境化的语言时，这似乎会促使儿童在不同的贝尔斯 fluence 教学情境中表达更多关于 fferent Bers’ 和 STEM 类别’的陈述。这指出了 提高教师意识的重要性，即在学前教育的STEM（Fridberg 等人’ ）和机器人技术教 学中，为所使用的材料和行为赋予词汇并进行命名的相关性。2020）和机器人技术。

结论

总之，本研究强调了数字编程和模拟编程以及使用去情境化语言可能如何影响教 师与儿童在幼儿园环境中关于机器人技术和STEM的交流。对这五个案例中记录 交流内容的编码也突显了与抽象概念相关的表征使用的出现情况及可能存在的陷 阱，这些表征涉及的不仅仅是编程问题。本文所讨论的抽象概念在早期阶段教学 中的作用是此项工作所激发的一个研究兴趣，但还需进一步研究，包括类比和隐 喻等相关议题，相关研究已列入计划。