基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)

張敬云 劉正云

學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，感知世界、控制萬物，已經(jīng)成為當(dāng)下信息技術(shù)課程的主要內(nèi)容之一。因此，如何設(shè)計(jì)出符合時(shí)代要求的初中物聯(lián)網(wǎng)課程，成為時(shí)下需要重點(diǎn)思考的問題。

● 初中物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

要讓學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅要分析物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，了解物聯(lián)網(wǎng)的生活應(yīng)用，還應(yīng)提供相關(guān)的硬件和平臺(tái)讓學(xué)生嘗試開發(fā)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，這是衡量一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵要素。然而縱觀多本舊版初中物聯(lián)網(wǎng)教材，大多以掃盲為主向?qū)W生介紹物聯(lián)網(wǎng)基本常識(shí)、物聯(lián)網(wǎng)常用的數(shù)據(jù)采集傳感器、RFID設(shè)備等，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)真正接觸并使用這些設(shè)備。即便完成了整個(gè)初中物聯(lián)網(wǎng)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生也遠(yuǎn)不能達(dá)到自主搭建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、完成一個(gè)具體物聯(lián)網(wǎng)應(yīng);用的水平。分析其原因，有如下兩點(diǎn)：其一，缺少硬件與平臺(tái)的支持;其二，缺少與現(xiàn)有硬件和平臺(tái)相匹配的物聯(lián)網(wǎng)課程。

● 基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)

20世紀(jì)末，比爾·蓋茨在西雅圖建了一座名為“未來之屋”的別墅，它展示了人類未來智能生活的各種場(chǎng)景。房屋內(nèi)配置的所有家電、健康系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等都通過網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能控制。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，這樣的“智能生活”已走進(jìn)千家萬戶。因此，初中的物聯(lián)網(wǎng)課程可以與智能生活相結(jié)合，筆者所在學(xué)校開展的“物聯(lián)網(wǎng)與智能生活”校本課程參考目錄如表1所示。

該課程采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式展開，分為“物聯(lián)網(wǎng)入門”與“走進(jìn)智能生活”兩個(gè)單元。在每個(gè)單元的最前面，都會(huì)給出一個(gè)帶有具體情境的項(xiàng)目案例，以期引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生，并鼓勵(lì)他們嘗試自己設(shè)計(jì)一個(gè)與本單元內(nèi)容有關(guān)的項(xiàng)目，第一單元的項(xiàng)目是“搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型”，實(shí)現(xiàn)物與物之間的互聯(lián)通信，在整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)過程中，學(xué)生將習(xí)得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及開源硬件的相關(guān)知識(shí);第二單元的項(xiàng)目是“開發(fā)智能生活作品”，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)方向，在整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)過程中，學(xué)生將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在生活中的應(yīng)用有更深的認(rèn)識(shí)。每個(gè)單元的每節(jié)內(nèi)容都是項(xiàng)目順利完成需要的知識(shí)儲(chǔ)備，包含了很多的課堂活動(dòng)，有助于新知的理解與掌握。

● 基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)范例

下面，筆者以初中“物聯(lián)網(wǎng)與智能生活”課程第一單元“物聯(lián)網(wǎng)入門”為例，依據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的四要素，談?wù)勅绾位陧?xiàng)目式學(xué)習(xí)開展課程設(shè)計(jì)。

1.內(nèi)容

“物聯(lián)網(wǎng)入門”單元需要了解物聯(lián)網(wǎng)的概念，學(xué)習(xí)智能終端、傳感器和執(zhí)行器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并了解物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行原理和協(xié)議，能夠搭建一個(gè)簡(jiǎn)易的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互聯(lián)。

2.情境

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在生活中已經(jīng)隨處可見，如做個(gè)手勢(shì)燈光亮起、說句話大門打開、快遞柜遠(yuǎn)程控制等。小清想深入了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其相關(guān)知識(shí)，并且搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型，給其他同學(xué)進(jìn)行演示。他遇到了如下幾個(gè)問題：①物聯(lián)網(wǎng)使用什么樣的終端設(shè)備？②物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是如何進(jìn)行通信的？③物聯(lián)網(wǎng)是如何感知外部世界的各種信息，又是如何控制這些設(shè)備的？④搭建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，有哪些可以快速入門的服務(wù)平臺(tái)可以選擇？你想不想像小清一樣，搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型？帶著這樣的目標(biāo)去學(xué)習(xí)，相信你和小清一樣會(huì)學(xué)有所獲。

3.活動(dòng)

遇到的每一個(gè)問題，都是一個(gè)新的知識(shí)點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)中，筆者將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都具體到了章節(jié)之中，并設(shè)置了相關(guān)的課堂活動(dòng)來幫助學(xué)生掌握新知，如表2所示。

對(duì)于從未動(dòng)手制作過物聯(lián)網(wǎng)作品的學(xué)生而言，可能一開始并不確定要做一個(gè)怎樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目，但隨著課程內(nèi)容的深入學(xué)習(xí)，以及小組之間的交流討論，項(xiàng)目方案也會(huì)逐漸完善（如表3），參考程序如下頁圖所示。

4.結(jié)果

項(xiàng)目完成后，會(huì)有交流分享的環(huán)節(jié)。每個(gè)小組制作項(xiàng)目介紹的 PPT，在課堂內(nèi)展示并推廣本小組的學(xué)習(xí)成果，教師與其他小組成員進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，并記錄他們提出的意見。

雖然本范例是以搭建一個(gè)LED遠(yuǎn)程控制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為例，但不同的小組可根據(jù)本小組想法設(shè)計(jì)不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目?？刹徽撃膫€(gè)項(xiàng)目，都是從情境引出問題，并以解決問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生進(jìn)行一系列的新知學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)生在歷經(jīng)了整個(gè)項(xiàng)目從開始到完成的過程后，不但能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本知識(shí)和技能，形成對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，還能提升其解決問題、實(shí)踐操作及合作探究的能力。

● 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，初中物聯(lián)網(wǎng)課程迎來了良好的契機(jī)。但如何設(shè)計(jì)課程、組織課程實(shí)施方式，使初中生在物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)過程中有成就感、有體驗(yàn)感、有解決實(shí)際問題能力的獲得，是課程設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。很顯然，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是該類課程設(shè)計(jì)需要關(guān)注的重點(diǎn)，也期望有越來越多的教師帶著優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目加入到物聯(lián)網(wǎng)課程之中，讓學(xué)生能夠真正了解并駕馭物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。