物聯(lián)網(wǎng)校本課程設(shè)計(jì)與實(shí)施

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用影響人們生活的方方面面，不僅帶來了生活方式的變革，也對(duì)教育教學(xué)產(chǎn)生了很大的影響。在開發(fā)校本課程過程中，筆者依托比特實(shí)驗(yàn)室，以創(chuàng)客教育理念引導(dǎo)學(xué)生，借助信息技術(shù)手段不斷拓展教學(xué)內(nèi)容，將設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)作品同實(shí)際生活、實(shí)際問題相聯(lián)系，構(gòu)建了具有一定特質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)校本課體系，并采用SEDS教學(xué)模式開展物聯(lián)網(wǎng)課堂教學(xué)，以拓寬學(xué)生視野，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)。

一、物聯(lián)網(wǎng)課程體系設(shè)計(jì)

創(chuàng)客教育是一種利用技術(shù)手段，通過特定課程或活動(dòng)，以讓學(xué)生從內(nèi)心領(lǐng)悟創(chuàng)新和分享是人生最大快樂為目標(biāo)的教育。我校開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)校本課程依托比特實(shí)驗(yàn)室，通過課程訓(xùn)練拓展學(xué)生眼界，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，強(qiáng)化學(xué)生的手腦并用，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。經(jīng)過近3年的課程教學(xué)實(shí)踐，我校建設(shè)了以“創(chuàng)客教育—比特實(shí)驗(yàn)室”為基礎(chǔ)的智慧型教室，教師們開發(fā)了以物聯(lián)網(wǎng)傳感電子技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)傳感電子交互體驗(yàn)式訓(xùn)練課程體系。在課堂上，筆者讓學(xué)生組合不同功能的模塊，不僅使原來枯燥復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)變得生動(dòng)有趣，簡(jiǎn)明易懂，而且激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造靈感，自由地發(fā)揮自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)造的能力方便地搭建自己獨(dú)特的電子系統(tǒng)。該物聯(lián)網(wǎng)校本課程具有制作數(shù)字化、教學(xué)積木化、作業(yè)個(gè)性化、過程游戲化、展示整合化等五大應(yīng)用特征。教師通過培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

二、物聯(lián)網(wǎng)課程SEDS教學(xué)模式

教學(xué)模式是指依據(jù)一定的教學(xué)思想與理論，建立起來的穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序。創(chuàng)客教育是一種秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)”的理念，融合應(yīng)用信息技術(shù)，以“創(chuàng)中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式，以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式。作為一所九年一貫制農(nóng)村學(xué)校，我校開發(fā)了適應(yīng)自身實(shí)際情況的SEDS教學(xué)模式。SEDS是故事(Story)、實(shí)驗(yàn)(Experiment)、設(shè)計(jì)(Design)和展示(Show)4個(gè)詞的英文首字母拼寫。故事指通過構(gòu)思故事情節(jié)引導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)的展開；實(shí)驗(yàn)指在理論闡述過程中，以實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證和講解，更有說服力；設(shè)計(jì)是要求學(xué)生在理論的基礎(chǔ)上發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)出自己的作品；展示是在作品完成后，進(jìn)行交流展示。SEDS教學(xué)模式的特色是在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手，通過實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)學(xué)生信心，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，使學(xué)生的綜合能力得到提高，更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。

三、物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)實(shí)施

課程教學(xué)從一個(gè)個(gè)生動(dòng)的故事開始。教師讓學(xué)生聆聽故事，啟發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。作品通常是以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式完成，這樣可以鍛煉學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)和合作能力，而且在提高動(dòng)手能力和想象力的同時(shí)，學(xué)生通過作品的展示與表達(dá)來提高語言表達(dá)能力和審美能力。下面，以“超聲波航海船”為例，闡述在SEDS教學(xué)模式下開展物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)的操作方法和步驟。

（一）故事情境引入課題

故事情境教學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中能有效吸引學(xué)生注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，幫助學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并在故事情境的引導(dǎo)下主動(dòng)地進(jìn)行思考與想象，這對(duì)于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意思維起著不容小覷的作用。在“超聲波測(cè)距儀”這一課的課堂教學(xué)引入環(huán)節(jié)，教師安排學(xué)生觀看一段預(yù)先準(zhǔn)備好的《非凡動(dòng)物》第一季第六集《超聲波海豚》視頻，引導(dǎo)學(xué)生討論海豚交流方式（聲音交流），通過情境引入課題內(nèi)容超聲波，進(jìn)而講解超聲波的基本概念并與學(xué)生一起探討超聲波的應(yīng)用和發(fā)展史，為本節(jié)課的后續(xù)教學(xué)活動(dòng)作鋪墊。學(xué)生在感興趣的故事情境中會(huì)主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，這為教學(xué)活動(dòng)的后續(xù)開展奠定了良好基礎(chǔ)。

（二）實(shí)驗(yàn)探究合理建構(gòu)

在學(xué)生學(xué)習(xí)了超聲波的基本知識(shí)后，教師接下來要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，依據(jù)超聲波原理初步完成超聲波測(cè)距儀的制作。

1.原理分析

物聯(lián)網(wǎng)課程最大的特色是鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)腦發(fā)揮創(chuàng)意和想象力來完成作品。在“超聲波測(cè)距儀”這一課的教學(xué)中，教師首先要與學(xué)生一起對(duì)聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析，啟發(fā)學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)和比特實(shí)驗(yàn)室裝備實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距智能化的創(chuàng)意思維。超聲波測(cè)距儀工作原理是利用超聲波收發(fā)模塊發(fā)射一定頻率的超聲波，在空氣中傳播，到達(dá)被測(cè)物體或障礙物后反射回來，由超聲波收發(fā)器模塊接收脈沖，其所經(jīng)歷的時(shí)間是往返時(shí)間，這個(gè)時(shí)間與超聲波傳播的路程有關(guān)。因此，利用公式s=vt，通過測(cè)試傳輸時(shí)間就可以測(cè)得距離。但由于超聲波是聽不見、看不到的，在裝置上安裝激光燈，就能很好地分辨被測(cè)物體。

2.連接裝備

“不聞不若聞之，聞之不若見之，見之不若知之，知之不若行之，學(xué)至于行而止也。”（《荀子•儒效》）物聯(lián)網(wǎng)課程是一門強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力、注重實(shí)踐操作的課程。在了解超聲波測(cè)距儀的基本原理后，教師可以安排學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材說明表在比特實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)物箱中找到相應(yīng)的傳感器模塊和其他裝備，然后按照實(shí)驗(yàn)電路連接圖拼接完成，并準(zhǔn)備檢測(cè)功能是否正常。學(xué)生通過拼裝組合設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)電子系統(tǒng)的整體功能及模塊結(jié)構(gòu)會(huì)有更深入的了解。

3.實(shí)踐檢驗(yàn)

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在完成超聲波測(cè)距儀組裝后，學(xué)生必須通過實(shí)踐操作來檢驗(yàn)超聲波測(cè)距儀能否正常工作。學(xué)生接通電源，將電池按照正負(fù)極準(zhǔn)確裝入電池盒并打開電源開關(guān)。電源提示燈亮，同時(shí)激光燈點(diǎn)亮，說明儀器目前處于可工作的待機(jī)狀態(tài)。接著，學(xué)生開始測(cè)距，確定測(cè)量物體后單擊按鈕。如果所測(cè)物體在量程范圍內(nèi)，則語音播報(bào)物體距離儀器的距離；如果物體距離儀器太近(<40cm)或太遠(yuǎn)(>5m)，則發(fā)出警報(bào)聲，表明不適合測(cè)量。這個(gè)量程是在前期研發(fā)階段程序設(shè)置的，可以根據(jù)實(shí)際需求重新編程設(shè)置。

（三）設(shè)計(jì)造型合作組裝

有了結(jié)合生活實(shí)際的創(chuàng)意情境，就有了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的腳本。筆者認(rèn)為：物聯(lián)網(wǎng)課堂是以學(xué)生為中心，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為依托，通過小組合作的形式開展真實(shí)的體驗(yàn)，完成作品的創(chuàng)作，強(qiáng)調(diào)對(duì)創(chuàng)新精神、問題解決等綜合能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育平臺(tái)。在設(shè)計(jì)造型環(huán)節(jié)，小組成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作，深入分析確定造型，依靠團(tuán)隊(duì)的智慧提出各種解決方案，通過搭建亞克力交互積木、測(cè)試篩選驗(yàn)證其可行性，最終設(shè)計(jì)出新穎創(chuàng)意的三維造型模塊。學(xué)生將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)尤為重要，它是學(xué)生完成作品的前提。設(shè)計(jì)的過程就是學(xué)生鍛煉藝術(shù)設(shè)計(jì)、審美想象、語言表達(dá)以及動(dòng)手制作能力的創(chuàng)新過程。

（四）展示交流多元評(píng)價(jià)

教師應(yīng)倡導(dǎo)“立足過程，促進(jìn)發(fā)展”的學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，運(yùn)用多樣化的評(píng)價(jià)方法，促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性化地發(fā)展。展示評(píng)價(jià)是教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，教師讓學(xué)生針對(duì)5W（When、What、Where、Who、Why）設(shè)計(jì)并講解自己作品是什么、怎么想的、做什么用。5W設(shè)計(jì)鏈條是為鍛煉學(xué)生的語言溝通能力特意設(shè)計(jì)的，是為了讓學(xué)生深刻理解創(chuàng)新思維的過程，養(yǎng)成做事情有條理、有規(guī)律的良好習(xí)慣。在“超聲波測(cè)距儀”這課中，學(xué)生采用創(chuàng)意演講形式進(jìn)行展示評(píng)價(jià)。在演講展示前，學(xué)生要準(zhǔn)備好作品、PPT等，展示時(shí)著重表述作品從操作設(shè)計(jì)到建構(gòu)作品的過程。物聯(lián)網(wǎng)校本課程評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建旨在培養(yǎng)學(xué)生的思維擴(kuò)展能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)和方法解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的欲望，從而培養(yǎng)出全方位發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

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作者：沈萍強(qiáng) 單位：浙江省桐鄉(xiāng)市高橋新區(qū)中心學(xué)校