信息科技八年級(jí)“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”教學(xué)建議

在數(shù)智化轉(zhuǎn)型浪潮中，物聯(lián)網(wǎng)作為連接物理世界與數(shù)字世界的重要紐帶，正深刻改變著人們的生活方式，成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)。依據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課標(biāo)”）研制的《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索 八年級(jí)全一冊(cè)》（以下簡稱“八年級(jí)教學(xué)指南”）及配套課件，于2024年8月在國家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)發(fā)布，為“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊（以下簡稱“物聯(lián)網(wǎng)模塊”）的教學(xué)實(shí)施提供了指導(dǎo)建議。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)仍面臨一些挑戰(zhàn)，本文將探討相關(guān)教學(xué)策略，并提出教學(xué)建議。

一、物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)中的挑戰(zhàn)

課標(biāo)中關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)內(nèi)容與原信息技術(shù)課程差異較大，加上各地各校的教學(xué)環(huán)境和師資狀況不相同，物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)面臨著諸多挑戰(zhàn)[1]。

（一）軟硬件資源差距大，教學(xué)條件難統(tǒng)一

在物聯(lián)網(wǎng)模塊的教學(xué)實(shí)踐中，不同地區(qū)、不同學(xué)校在硬件設(shè)施和軟件平臺(tái)方面存在顯著差異。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)?？赡軗碛邢冗M(jìn)的傳感器設(shè)備、智能終端以及完善的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供豐富的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)。而在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，學(xué)校的硬件設(shè)施相對(duì)匱乏，限制了學(xué)生的實(shí)踐操作和對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深人理解。當(dāng)前，以人教信息科技數(shù)字資源平臺(tái)（以下簡稱“數(shù)字資源平臺(tái)”）為代表的在線平臺(tái)，提供了豐富的線上物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源，為解決硬件資源問題提供了重要補(bǔ)充。

（二）教師專業(yè)能力待提升，教學(xué)質(zhì)量難保障

物聯(lián)網(wǎng)作為交叉學(xué)科領(lǐng)域，其知識(shí)體系深度融合傳感器原理與應(yīng)用、通信協(xié)議架構(gòu)、數(shù)據(jù)處理算法及系統(tǒng)集成技術(shù)等多維度專業(yè)知識(shí)。這種學(xué)科特性要求任課教師不僅要具備計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，還需持續(xù)跟蹤前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。尤其在智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）技術(shù)快速迭代的背景下，教師需學(xué)習(xí)人工智能，強(qiáng)化對(duì)邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)融合應(yīng)用等新興技術(shù)的理解與實(shí)踐能力，以應(yīng)對(duì)人工智能與物聯(lián)網(wǎng)深度融合帶來的教學(xué)挑戰(zhàn)。當(dāng)前，八年級(jí)教學(xué)指南雖然提供了配套課件，但教師仍需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)與重構(gòu)，實(shí)施符合本地學(xué)情的校本化改造。實(shí)踐中，部分教師受限于技術(shù)理解能力與教學(xué)設(shè)計(jì)負(fù)荷，陷人“模板依賴”困境，在案例本土化建設(shè)方面有待提升。此外，物聯(lián)網(wǎng)模塊的內(nèi)容具有很強(qiáng)的跨學(xué)科性，設(shè)計(jì)一節(jié)既能覆蓋物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，又能有效融合其他學(xué)科知識(shí)的課，需要教師具備跨學(xué)科的視野和能力。

（三）數(shù)字素養(yǎng)與技能評(píng)價(jià)不足，教學(xué)效果難衡量

信息科技課程以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能為核心目標(biāo)，其評(píng)價(jià)應(yīng)涵蓋信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度?，F(xiàn)行八年級(jí)課程評(píng)價(jià)多依賴知識(shí)問答或?qū)嶒?yàn)報(bào)告，缺乏針對(duì)這些核心要素的系統(tǒng)評(píng)估體系，難以全面衡量課程的教學(xué)成效。以信息意識(shí)為例，課標(biāo)要求學(xué)生具備從物聯(lián)網(wǎng)多源數(shù)據(jù)中識(shí)別有效信息的能力，但現(xiàn)有評(píng)價(jià)多停留在數(shù)據(jù)采集操作層面，未能有效評(píng)價(jià)信息篩選與價(jià)值判斷能力。例如，在智能環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，學(xué)生雖能采集溫度、濕度等數(shù)據(jù)，卻缺乏對(duì)環(huán)境參數(shù)關(guān)聯(lián)性及異常數(shù)據(jù)的辨識(shí)能力，導(dǎo)致教學(xué)效果評(píng)估存在明顯盲區(qū)。此外，物聯(lián)網(wǎng)模塊的跨學(xué)科屬性要求構(gòu)建多維評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)前體系尚不能有效評(píng)估學(xué)生的技術(shù)整合與學(xué)科融合能力。

二、以人為本的物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)建議

物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)需突破知識(shí)灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)模式，以人為本，始終圍繞學(xué)生的全面發(fā)展，探索構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力[2]。

（一）重塑教學(xué)過程，從技術(shù)導(dǎo)向轉(zhuǎn)向問題導(dǎo)向

當(dāng)前信息科技教學(xué)中，部分教師采用技術(shù)講解與演示為主的教學(xué)方式，雖然能夠使學(xué)生系統(tǒng)掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，但學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，缺乏主動(dòng)思考和探索的動(dòng)力，難以將所學(xué)技術(shù)與實(shí)際生活場(chǎng)景有效銜接，致使知識(shí)理解停留在表面，無法深刻體會(huì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和創(chuàng)新意義。例如，在講解傳感器原理時(shí)，教師通常在課堂上詳細(xì)講述各類傳感器的工作原理、性能參數(shù)等理論知識(shí)，并通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生觀察傳感器的輸出數(shù)據(jù)變化。但學(xué)生可能只是機(jī)械地記錄數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，既未理解數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的作用，也未掌握根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇傳感器的能力。這種理論與實(shí)踐脫節(jié)的教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

在物聯(lián)網(wǎng)模塊的教學(xué)中，問題導(dǎo)向有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。該教學(xué)過程主要包括以下幾方面。

1.創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)問題

教師應(yīng)從學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景人手，創(chuàng)設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的問題情境。例如，在展示博物館環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的宣傳視頻或圖片后，教師可以提出問題“設(shè)計(jì)一個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度的博物館環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要考慮哪些因素”“如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)這些功能”。這樣的問題能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，促使他們主動(dòng)思考物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活中的應(yīng)用，從而自然地引出后續(xù)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的教學(xué)內(nèi)容。

2.問題鏈構(gòu)建，啟發(fā)創(chuàng)新思維

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)以問題為導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生積極思考，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。例如，當(dāng)學(xué)生思考環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度控制時(shí)，教師可以進(jìn)一步提問：“溫度傳感器是如何檢測(cè)室內(nèi)溫度的？它采集的數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)娇刂浦行?？控制中心又怎樣根?jù)這些數(shù)據(jù)做出決策并發(fā)出指令來調(diào)節(jié)空調(diào)等設(shè)備？”學(xué)生為了回答這些問題，會(huì)主動(dòng)查閱資料、進(jìn)行小組討論，深入學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和智能控制算法等知識(shí)。這種學(xué)習(xí)方式可以使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，同時(shí)加深對(duì)知識(shí)的理解。

3.問題解決，促進(jìn)能力提升

教師可組織學(xué)生分組進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，讓他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。例如，教師可讓學(xué)生設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡單的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量、溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)，并通過手機(jī)App顯示數(shù)據(jù)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生會(huì)遇到諸如傳感器選型不合理、數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定、軟件編程困難等問題。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作、查閱資料、請(qǐng)教專家等方式解決問題。在這個(gè)過程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神會(huì)得到培養(yǎng)。

（二）深化項(xiàng)目實(shí)踐，搭建真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景

物聯(lián)網(wǎng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)整合運(yùn)用到實(shí)際場(chǎng)景中，加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署的全過程的理解。同時(shí)，項(xiàng)目實(shí)踐有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、問題解決能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的搭建原則

貼近生活：教學(xué)案例應(yīng)選擇與學(xué)生日常生活密切相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景，如校園環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通管理、家庭智能安防等。這樣學(xué)生能夠直觀地感受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)生活的改變，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。

可行性與挑戰(zhàn)性并存：教學(xué)搭建的應(yīng)用場(chǎng)景在學(xué)校的教學(xué)資源和學(xué)生能力范圍內(nèi)應(yīng)是可實(shí)施的，同時(shí)具有一定的挑戰(zhàn)性。這樣的場(chǎng)景能夠促使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題。

開放性與可擴(kuò)展性：應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)具有一定的開放性和可擴(kuò)展性，以便學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中能夠進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。這也為項(xiàng)自的升級(jí)和完善留下空間。比如，在智能交通管理項(xiàng)目中，學(xué)生可以初步設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，后期可以根據(jù)實(shí)際需求添加車輛流量監(jiān)測(cè)、行人闖紅燈預(yù)警等功能模塊。

2.項(xiàng)目實(shí)踐案例一—博物館環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該單元采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，基于一個(gè)真實(shí)的問題情景：學(xué)生在研學(xué)旅行中了解到，博物館中的文物保存對(duì)溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境條件有嚴(yán)格的要求；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制能有效地助力文物保護(hù)。該項(xiàng)目以“文物保護(hù)新手段”為主題，包括5個(gè)課時(shí)，每個(gè)課時(shí)圍繞一個(gè)挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)展開（見表1）。

在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生需要經(jīng)歷需求分析、原型設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)和測(cè)試優(yōu)化等階段。他們以小組為單位，通過提出問題、分析問題、設(shè)計(jì)方案、編程調(diào)試再到解決實(shí)際問題，深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)任何一門學(xué)科的最終目的是要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題。在這個(gè)過程中，學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)會(huì)得到進(jìn)一步的培養(yǎng)（見表2）。

表1“文物保護(hù)新手段”項(xiàng)目教學(xué)安排

（三）借助優(yōu)質(zhì)資源，開展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在八年級(jí)教學(xué)指南中，項(xiàng)目實(shí)踐是不可或缺的內(nèi)容。各學(xué)校應(yīng)大力推動(dòng)配置滿足教學(xué)需要的硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境。同時(shí)，對(duì)于難以建設(shè)硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境的學(xué)校，數(shù)字化虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為教學(xué)的正常實(shí)施提供了機(jī)遇。以數(shù)字資源平臺(tái)為例，該平臺(tái)集成了豐富的物聯(lián)網(wǎng)虛擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成提供了重要保障。

例如，“天氣預(yù)報(bào)API”實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生發(fā)送消息，獲取所選城市的天氣預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通過發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求、解析收到的響應(yīng)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以理解如何通過公共數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)站獲取數(shù)據(jù)。在“巧用藍(lán)牙做工具”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過探索藍(lán)牙翻頁筆的原理，了解藍(lán)牙這種短距離無線通信方式。學(xué)生需要解決“搖晃”動(dòng)作是如何被感知的，以及如何通過藍(lán)牙將感知結(jié)果從翻頁筆傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等一系列問題，最終實(shí)現(xiàn)翻頁功能。數(shù)字平臺(tái)提供了可操作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以及Python和圖形化編程代碼，能夠有效支持不同程度的學(xué)生學(xué)習(xí)。在講解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例時(shí)，教師可以展示平臺(tái)上的智能家居、智能交通等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在操作中感受物聯(lián)網(wǎng)在生活中的應(yīng)用，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

表2“文物保護(hù)新手段”項(xiàng)目的素養(yǎng)導(dǎo)向單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

數(shù)字資源平臺(tái)為物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)提供了全方位、多層次的支持。合理運(yùn)用這一平臺(tái)，能夠有效提升教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和數(shù)字素養(yǎng)。在教學(xué)中，教師應(yīng)不斷探索各種優(yōu)質(zhì)資源平臺(tái)的應(yīng)用，讓數(shù)字資源更好地服務(wù)于教學(xué)。

（四）聚焦核心素養(yǎng)，培育與評(píng)價(jià)協(xié)同推進(jìn)

教師需依據(jù)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，制訂具體可操作的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過融合教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)、家長評(píng)價(jià)、企業(yè)評(píng)價(jià)（在校企合作項(xiàng)目中）等多種方式，全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展水平。例如，在項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生在項(xiàng)目中的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)；學(xué)生評(píng)價(jià)自己在項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)和收獲；小組成員之間相互評(píng)價(jià)合作表現(xiàn)；家長對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中的態(tài)度和努力程度進(jìn)行評(píng)價(jià)；企業(yè)專家對(duì)學(xué)生在與企業(yè)合作項(xiàng)目中表現(xiàn)出的職業(yè)素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過多元評(píng)價(jià)，教師可系統(tǒng)分析學(xué)生學(xué)習(xí)成效，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)和不足，為教學(xué)策略改進(jìn)提供依據(jù)。

評(píng)價(jià)不能僅關(guān)注最終的學(xué)習(xí)成果，而應(yīng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。教師應(yīng)建立學(xué)生學(xué)習(xí)檔案，記錄學(xué)生在課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作、項(xiàng)自進(jìn)展等各個(gè)環(huán)節(jié)的情況，及時(shí)給予反饋和指導(dǎo)。以“校園智能垃圾分類系統(tǒng)”項(xiàng)目為例，教師持續(xù)跟蹤學(xué)生在需求分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)等階段的進(jìn)展和遇到的問題，及時(shí)與學(xué)生溝通交流，提供針對(duì)性的建議和幫助。這種伴隨式的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)機(jī)制能夠讓教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的變化，調(diào)整教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的持續(xù)發(fā)展。

三、物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)

（一）融合人工智能的智能物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)

在人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，智能物聯(lián)網(wǎng)作為人工智能與物聯(lián)網(wǎng)融合的新技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)提供了嶄新的視角。在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，教師可引人圖像識(shí)別、語音交互、生成式人工智能等技術(shù)，利用公開的大模型資源，設(shè)計(jì)更智能化、人性化的項(xiàng)目。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)與攝像頭構(gòu)建“智能垃圾分類系統(tǒng)”。這個(gè)系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)視覺方法訓(xùn)練垃圾識(shí)別模型，當(dāng)攝像頭捕捉到垃圾圖像時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行分類，并通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)觸發(fā)對(duì)應(yīng)垃圾桶開蓋，從而實(shí)現(xiàn)識(shí)別、決策和執(zhí)行的過程。在“社區(qū)安全預(yù)警系統(tǒng)”項(xiàng)目中，煙霧傳感器與人工智能火焰識(shí)別模型聯(lián)動(dòng)，不僅能夠觸發(fā)消防設(shè)備，還能為物業(yè)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，充分體現(xiàn)技術(shù)的社會(huì)服務(wù)屬性。這些項(xiàng)目不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的硬件搭建能力，還能讓他們感受到人工智能賦予物聯(lián)網(wǎng)的“思考”能力。

生成式人工智能技術(shù)能夠?yàn)橐延械奈锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)賦能。在環(huán)境監(jiān)測(cè)類項(xiàng)目中，學(xué)生可通過人工智能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)特征（如天氣變化規(guī)律）、撰寫周報(bào)（如“本周最佳通風(fēng)時(shí)段分析”）、自動(dòng)生成數(shù)據(jù)解讀與決策建議，替代傳統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)展示。在“AIoT智能導(dǎo)覽車”項(xiàng)目中，學(xué)生可以通過攝像頭捕捉展品圖像，利用多模態(tài)大模型技術(shù)識(shí)別圖像，并生成講解詞。學(xué)生還可以通過自然語言輸人目標(biāo)地點(diǎn)，人工智能解析后生成導(dǎo)航指令，當(dāng)傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，人工智能會(huì)生成繞行方案并語音提示，例如“左側(cè)通道擁堵，建議右轉(zhuǎn)”。

通過將人工智能深度植人物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的感知模塊（數(shù)據(jù)輸人）、決策模塊（邏輯生成）、交互模塊（反饋輸出），學(xué)生不僅能掌握技術(shù)融合方法，更能理解智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)哲學(xué)從“被動(dòng)響應(yīng)”到“主動(dòng)思考”的躍遷。

（二）跨學(xué)科的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跨學(xué)科屬性為學(xué)科融合提供了天然載體，物聯(lián)網(wǎng)模塊的教學(xué)可通過多維度融合構(gòu)建貫通式學(xué)習(xí)生態(tài)，培育學(xué)生在數(shù)智時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在科學(xué)課程融合中，物聯(lián)網(wǎng)成為探究自然規(guī)律的實(shí)驗(yàn)工具。以“智能植物生長監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”項(xiàng)目為例，學(xué)生需綜合運(yùn)用生物學(xué)的植物光合作用、呼吸作用與環(huán)境因子關(guān)系等知識(shí)，結(jié)合物理中的光的知識(shí)內(nèi)容，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建具備溫濕度、光照監(jiān)測(cè)功能的智能種植系統(tǒng)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過生物對(duì)照實(shí)驗(yàn)，量化分析智能調(diào)控（如自動(dòng)補(bǔ)光）與傳統(tǒng)種植模式下植物生長的差異。最終，學(xué)生將形成涵蓋環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)可視化及反饋控制的完整解決方案，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)的深度融合與實(shí)踐創(chuàng)新能力的立體化成長。

與藝術(shù)課程融合可開辟創(chuàng)意表達(dá)新維度。學(xué)生可開發(fā)智能畫作展示系統(tǒng)，通過紅外傳感器感知觀眾距離，觸發(fā)聲光互動(dòng)效果；在音樂創(chuàng)作中運(yùn)用運(yùn)動(dòng)傳感器捕捉肢體語言，將舞蹈動(dòng)作轉(zhuǎn)化為音符節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)科技與藝術(shù)的跨界對(duì)話。這種融合可打破傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作邊界，在技術(shù)應(yīng)用中激發(fā)創(chuàng)新思維。

與數(shù)學(xué)課程融合可聚焦數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，均可成為統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的鮮活素材。學(xué)生可運(yùn)用信息科技手段讓數(shù)據(jù)可視化并分析其中的規(guī)律。定位技術(shù)獲取的物體運(yùn)動(dòng)軌跡，可為幾何建模提供真實(shí)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)原理與物理空間的雙向驗(yàn)證。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型學(xué)習(xí)有助于提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

通過與科學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科的融合，物聯(lián)網(wǎng)模塊的教學(xué)能夠打破學(xué)科壁壘，形成跨學(xué)科素養(yǎng)培育矩陣。學(xué)生在技術(shù)實(shí)踐中既能掌握物聯(lián)設(shè)備應(yīng)用技能，又可提升科學(xué)思維、審美能力和數(shù)理邏輯，為成長為具備創(chuàng)新思維的數(shù)字公民奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種教育模式不僅響應(yīng)課標(biāo)要求，更指向未來人才的核心競(jìng)爭(zhēng)力培養(yǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，正深刻改變著人類的生產(chǎn)生活方式。八年級(jí)教學(xué)指南對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力具有重要意義。教師應(yīng)以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合人工智能技術(shù)，通過教學(xué)重構(gòu)、項(xiàng)目深化、資源融合、評(píng)價(jià)創(chuàng)新、跨域協(xié)同等策略，為實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)模塊教學(xué)提供有力保障。

注：本文系北京市數(shù)字教育研究課題“人工智能輔助學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)與智能測(cè)評(píng)研究”（立項(xiàng)號(hào)：BDEC2024ZX065）的研究成果。

參考文獻(xiàn)

[1]盧秋紅.《教學(xué)指南》搭建信息科技課程教學(xué)的橋梁：專訪人民教育出版社信息科技編輯室主任林眾[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2024（11）：23-25.

[2]仇森，胡秋萍，李琦．八年級(jí)“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”教學(xué)指南設(shè)計(jì)思路解讀[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2024（10）：28-31.

（作者唐曉嵐系首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院副教授、人工智能師范專業(yè)負(fù)責(zé)人；明紀(jì)英系北京市通州區(qū)初中信息科技研修員、高級(jí)教師；張加莎系北京學(xué)校一級(jí)教師；樊磊系首都師范大學(xué)教育學(xué)院教授，人民教育出版社信息科技編輯室特聘專家，教育部義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)專家組成員）

責(zé)任編輯：李媛