教學(xué)做合一教學(xué)論指導(dǎo)下的物聯(lián)網(wǎng)課堂教學(xué)實踐

劉曉玉

創(chuàng)新是現(xiàn)代社會發(fā)展的主旋律，陶行知先生曾說過，教育的目的就是要培養(yǎng)創(chuàng)造性的人才，使最大多數(shù)人的創(chuàng)造力發(fā)揮到最高峰，因此就需要使用創(chuàng)造性的方法來開展教學(xué)活動。他提出的“教學(xué)做合一”教學(xué)論，對當(dāng)前的學(xué)校教學(xué)依然具有重要的指導(dǎo)意義。教學(xué)做三合一教學(xué)論有三大精髓，即實踐為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，創(chuàng)新為主旨，其中推動學(xué)生創(chuàng)新是該教學(xué)論的主旨。教學(xué)做合一，實際上教會了學(xué)生一種自我學(xué)習(xí)的方法，使其能夠在面對陌生的知識時，運用科學(xué)的方法來進(jìn)行學(xué)習(xí)，豐富自身的技能。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下文簡稱“2022版新課標(biāo)”）的頒布為信息科技學(xué)科未來的發(fā)展指明了方向，尤其是幾個總目標(biāo)的提出，更是明確了學(xué)生的培養(yǎng)方向，為適應(yīng)信息時代的學(xué)習(xí)、工作和生活打下必要的基礎(chǔ)。重視學(xué)生的實踐動手能力、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這與陶行知先生提出的真正的教育是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自我學(xué)習(xí)不謀而合。因此在信息科技教學(xué)中，教學(xué)做三者缺一不可，教師將教學(xué)做合一教學(xué)論的精髓應(yīng)用到信息科技教學(xué)中，能夠更好地優(yōu)化課堂教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)創(chuàng)新的主旨。

一、基于教學(xué)做合一教學(xué)論指導(dǎo)的教學(xué)設(shè)計框架

2022版新課標(biāo)中關(guān)于提高數(shù)字化合作與探究能力，發(fā)揚創(chuàng)新精神的總目標(biāo)提出，圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)，利用數(shù)字設(shè)備與團(tuán)隊成員合作解決學(xué)習(xí)問題，協(xié)同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，逐步形成應(yīng)用信息科技進(jìn)行合作的意識，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，針對問題設(shè)計探究路徑，通過網(wǎng)絡(luò)檢索、數(shù)據(jù)分析、模擬驗證、可視化呈現(xiàn)等方式開展探究活動，得出探究結(jié)果；利用信息科技平臺，開展協(xié)同創(chuàng)新，在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中發(fā)揮自主學(xué)習(xí)能力；主動探索新知識與新技能，采用新穎的視角思考和分析問題，設(shè)計和創(chuàng)作具有個性化的作品。

這就要求信息科技教學(xué)要帶領(lǐng)學(xué)生體驗利用工具解決實際生活問題的過程，在模仿教師操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，探究工具在其他生活問題中的應(yīng)用，實現(xiàn)工具的創(chuàng)新應(yīng)用和問題的創(chuàng)新解決。本研究在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，注重學(xué)生的自主探究能力和思維提升，有助于學(xué)生實踐操作能力和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還有助于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)和學(xué)習(xí)能力的提升。

基于陶行知的“教學(xué)做合一”教學(xué)論，以及校本的信息技術(shù)智慧樹系列課程體系，融合STEM的創(chuàng)新理念，扎根中小學(xué)信息科技課堂，教師堅持做中教，學(xué)生堅持做中學(xué)，課堂堅持教學(xué)做合一，開展四大編程課堂教學(xué)實踐，重構(gòu)信息科技編程課堂，探索Micro：bit編程、掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程、App inventor編程、機器人編程等幾大編程教育課程在提升學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力方面的教學(xué)策略，在深度思考陶行知“教學(xué)做合一”理論的基礎(chǔ)上嘗試項目化教學(xué)，構(gòu)建基于開源硬件和在線平臺的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計框架，在做的基礎(chǔ)上創(chuàng)新教與學(xué)，尋找提升學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的最佳途徑。

二、掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程項目式課堂教學(xué)實踐

在“教學(xué)做合一”教學(xué)設(shè)計框架支撐下，筆者以掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程課堂為實踐陣地，基于主題式教學(xué)、項目化引領(lǐng)、探究式學(xué)習(xí)、合作式創(chuàng)新四大原則，以“智慧種植——人工智能物聯(lián)網(wǎng)”為主題開展課堂教學(xué)實踐。

【項目背景】

當(dāng)前人們越來越追求高質(zhì)量的生活，很多人會在家里種植一些花草以凈化空氣，陶冶情操。但是很多養(yǎng)花的人由于外出旅游或者一些其他事情，不能及時照料它們，短時間可能會影響其正常生長，長時間其甚至?xí)劳??；谏鲜銮闆r，我們嘗試?yán)谜瓶匕褰Y(jié)合各類傳感器制作一個智慧種植裝置：基于SioT物聯(lián)網(wǎng)平臺，通過收集光照、土壤濕度、空氣溫濕度等數(shù)據(jù)，監(jiān)測植物生長的過程，24小時全方位照料花草茁壯成長！如何實時監(jiān)控植物的土壤濕度、光照強度、空氣溫濕度等各項數(shù)據(jù)？光合作用幫助植物健康生長，如何在室內(nèi)環(huán)境也讓植物擁有足夠的光照呢？對于名貴的花卉，溫度和空氣濕度也會影響其生長，如何檢測空氣溫濕度，并幫助植物營造合適的生長環(huán)境呢？植物的生長離不開水分，如何確保植物有充足的水分呢？綜合分析得出要實現(xiàn)智慧種植，需要獲取實時數(shù)據(jù)，開啟光照監(jiān)控、空氣溫濕度監(jiān)控、水分監(jiān)控。

【項目實踐目標(biāo)】

初二學(xué)生在前面的編程和人工智能主題學(xué)習(xí)中，對人工智能物聯(lián)網(wǎng)有了初步的認(rèn)識和了解，知道物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的不同之處，知道物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理，知道物聯(lián)網(wǎng)對我們生活和學(xué)習(xí)的影響很大。學(xué)生有很強的探索欲望，想要探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集處理、反饋控制等基本功能，并想探究體驗物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能的關(guān)系。

基于此設(shè)置本項目的實踐目標(biāo)為：

1.探究實時獲取光線值、土壤濕度值、空氣溫濕度值的方法，根據(jù)持續(xù)獲取的數(shù)據(jù)，觀察分析得出適合植物生長的最佳數(shù)據(jù)范圍，提升獲取信息、處理信息的意識和能力。

2.以小組合作討論的方式，分析項目和要解決的問題，形成項目設(shè)計書，并根據(jù)項目書完成外觀硬件搭建。

3.以小組合作探究的學(xué)習(xí)方式，實踐設(shè)置警報裝置，當(dāng)光照不足時開啟補光裝置，當(dāng)土壤濕度不足時開啟補水裝置，當(dāng)空氣溫濕度不足時開啟風(fēng)扇裝置，實現(xiàn)自動補光、自動澆水、自動通風(fēng)。

【項目實踐過程】

為了推動項目開展，在實踐過程中，筆者堅守主題式教學(xué)、項目化引領(lǐng)、探究式學(xué)習(xí)、合作式創(chuàng)新四大原則，安排了三個課時課堂活動：活動1——項目分析、設(shè)計，實時數(shù)據(jù)監(jiān)測；活動2——項目分工實踐，實現(xiàn)自動補光、自動澆水、自動通風(fēng)；活動3——項目合并、升級。

【項目實踐思考】

2022版新課標(biāo)倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)的課程理念，注重創(chuàng)設(shè)真實情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。我們支持學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，鼓勵學(xué)生“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，凸顯學(xué)生的主體性。學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)離不開教師的創(chuàng)新教學(xué)，教師只有敢于邁出創(chuàng)新改革的步伐，才能更利于創(chuàng)新，利于培養(yǎng)學(xué)生，所以我們不能固步自封，只能砥礪前行。