小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)“物聯(lián)網(wǎng)”主題課程的開發(fā)與實(shí)施

【摘 要】綜合實(shí)踐活動(dòng)是國(guó)家義務(wù)教育和普通高中課程方案規(guī)定的必修課程，與學(xué)科課程并列設(shè)置，是基礎(chǔ)教育課程體系的重要組成部分。綜合實(shí)踐活動(dòng)要從學(xué)生的真實(shí)生活和發(fā)展需求出發(fā)，從生活情境中發(fā)現(xiàn)問題，并轉(zhuǎn)化為活動(dòng)主題。開發(fā)“物聯(lián)網(wǎng)”主題活動(dòng)，既源于學(xué)生的真實(shí)生活需求，又是時(shí)代發(fā)展的需要，能提升學(xué)生的創(chuàng)新精神與主動(dòng)實(shí)踐能力，為培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】綜合實(shí)踐活動(dòng);物聯(lián)網(wǎng);小學(xué)

【中圖分類號(hào)】G623.58? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2021）16-0228-02

2009年8月，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)源地——無錫提出盡快建立中國(guó)的傳感信息中心——“感知中國(guó)”中心。支撐“感知中國(guó)”戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)就是“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)?！段锫?lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定9大領(lǐng)域的重點(diǎn)示范工程，分別是：智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智慧環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。

物聯(lián)網(wǎng)與人們的生活聯(lián)系密切，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)教育早已在高校開展，很多院校設(shè)立了相關(guān)專業(yè)，而基礎(chǔ)教育階段對(duì)相關(guān)知識(shí)還不夠重視。只有將物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容實(shí)行課程化、系統(tǒng)化教育，才能更大程度地為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才服務(wù)。因此，在基礎(chǔ)教育階段，結(jié)合學(xué)科建設(shè)，尤其是信息技術(shù)和STEM課程的內(nèi)容，開發(fā)以“物聯(lián)網(wǎng)”為主題的綜合實(shí)踐活動(dòng)校本課程，是學(xué)校課程建設(shè)的一個(gè)重要方向。

1? ?課程設(shè)置的理論和實(shí)踐依據(jù)

1.1? 國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需要

2010年，教育部辦公廳《關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知》指出，要加大新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，加快課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、管理與運(yùn)行機(jī)制的創(chuàng)新，大力培養(yǎng)新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)人才，以滿足國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對(duì)高素質(zhì)人才的迫切需求。除了在高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)外，在小學(xué)階段開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)課程也是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的需要，可以為培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才打下基礎(chǔ)。

1.2? 培養(yǎng)核心素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合

物聯(lián)網(wǎng)是一門綜合性學(xué)科，知識(shí)層面涉及計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、數(shù)學(xué)等專業(yè)，學(xué)習(xí)方式與科學(xué)、STEM等課程也有相似之處。因此，在小學(xué)開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)”綜合實(shí)踐活動(dòng)課程有利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1.3? 新課程的核心理念體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”

物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系的結(jié)構(gòu)可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層三個(gè)層面。鑒于小學(xué)生的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備基礎(chǔ)、理解能力、學(xué)習(xí)方式以及課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，可選擇和學(xué)生日常生活關(guān)系密切的智能家居為主題，針對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)定學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在交互式教學(xué)環(huán)境中主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，親身體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的技術(shù)革新，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用[1]。

2? ?構(gòu)建體系化的教學(xué)內(nèi)容

以物聯(lián)網(wǎng)智能家居體驗(yàn)館、智能教室、物聯(lián)網(wǎng)科普長(zhǎng)廊為硬件載體，以學(xué)校名師團(tuán)隊(duì)、本地物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及國(guó)內(nèi)專業(yè)課程機(jī)構(gòu)共同組成的物聯(lián)網(wǎng)課程開發(fā)中心為核心力量，可針對(duì)五年級(jí)全體學(xué)生開設(shè)每周1課時(shí)，每學(xué)期14課時(shí)，每學(xué)年28課時(shí)的物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程體系，堅(jiān)持循序漸進(jìn)原則，實(shí)施從認(rèn)知到驗(yàn)證再到設(shè)計(jì)和綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系。

2.1? 課程場(chǎng)地建設(shè)

2.1.1? 物聯(lián)網(wǎng)智能教室及智能家居體驗(yàn)館建設(shè)

如筆者所在學(xué)校，由本地物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對(duì)智能家居體驗(yàn)館和智能教室進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要配置包括智能控制終端、燈光控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、空氣監(jiān)測(cè)、凈化系統(tǒng)、室內(nèi)安防系統(tǒng)等。

2.1.2? 物聯(lián)網(wǎng)科普文化長(zhǎng)廊建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)科普文化長(zhǎng)廊內(nèi)容以圖文資料為主，主要包括物聯(lián)網(wǎng)概念的介紹、歷史溯源、核心技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用案例以及發(fā)展前景等。

2.2? 主要課程內(nèi)容安排

2.2.1? 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用

通過課程，讓學(xué)生知道物聯(lián)網(wǎng)是通過各種環(huán)境感知設(shè)備，如各類傳感器、射頻識(shí)別、GPS等，按約定的協(xié)議，把“物品”與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行信息交互、通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)物理世界、信息世界和人類社會(huì)的連接與融通。

學(xué)生需知道物聯(lián)網(wǎng)涉及四個(gè)基本層面：信息感知、信息傳輸、信息處理和領(lǐng)域應(yīng)用、支撐應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)安全和控制理論及技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是研究以上四個(gè)基本層面的綜合性的新專業(yè)。筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中，結(jié)合學(xué)生身邊的案例，基于所在學(xué)校已有的物聯(lián)網(wǎng)教室的硬件配置，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)有初步了解和掌握。

2.2.2? 空氣凈化系統(tǒng)

空氣凈化是用傳感器檢測(cè)空氣中PM2.5及二氧化碳等含量，當(dāng)相關(guān)物質(zhì)的含量達(dá)到一定值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)凈化裝置。待空氣中有害物質(zhì)含量降低到一定比值后，凈化系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將學(xué)到有害物質(zhì)的組成、如何對(duì)人體構(gòu)成危害、專業(yè)傳感器工作和檢測(cè)原理、統(tǒng)計(jì)和分析相關(guān)知識(shí)、凈化裝置有關(guān)原理等知識(shí)。該主題課程包括了科學(xué)、信息、數(shù)學(xué)等相關(guān)知識(shí)[2]。

2.2.3? 煤氣泄漏監(jiān)測(cè)

本主題包括了煤氣包含哪些成分、對(duì)人體有哪些危害、如何用專業(yè)傳感器檢測(cè)煤氣、達(dá)到什么比值后需要報(bào)警、報(bào)警程序如何啟動(dòng)、程序如何編寫等知識(shí)，涵蓋了科學(xué)、信息（編程）、數(shù)學(xué)等有關(guān)知識(shí)。

2.2.4? 消防報(bào)警系統(tǒng)

消防報(bào)警從對(duì)人身安全危害最大的煙霧入手，包括對(duì)煙霧（一氧化碳為主）的檢測(cè)、煙霧的特征、如何報(bào)警、如何逃生和救援等知識(shí)，涵蓋科學(xué)、信息等學(xué)科知識(shí)。

3? ?課程實(shí)施方法

3.1? 實(shí)地考察探究

通過參觀社會(huì)相關(guān)企業(yè)，了解物聯(lián)網(wǎng)在生活中的運(yùn)用，知道如何通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物物相連，了解物聯(lián)網(wǎng)給人們生活帶來的便利，關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)前景的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，為活動(dòng)的開展奠定基礎(chǔ)。

3.2? 項(xiàng)目化教學(xué)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-based Learning，簡(jiǎn)稱PBL）是一種以學(xué)生為中心，以解決問題為核心的教學(xué)模式，讓學(xué)生從現(xiàn)實(shí)世界的基本問題出發(fā)，圍繞復(fù)雜的、來自真實(shí)情境的問題，以小組的形式進(jìn)行較長(zhǎng)周期的開放性探究活動(dòng)，并完成一系列包括設(shè)計(jì)、計(jì)劃、問題解決、決策、作品創(chuàng)建以及結(jié)果交流等的學(xué)習(xí)任務(wù)，最終達(dá)成知識(shí)建構(gòu)與能力提升的目標(biāo)。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)的是學(xué)生內(nèi)在的興趣、獨(dú)立思考、動(dòng)手能力等，旨在教會(huì)學(xué)生如何主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握的并不是某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而是整個(gè)知識(shí)面，能鍛煉學(xué)生的綜合能力，使物聯(lián)網(wǎng)課程更有價(jià)值，這也是教師培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的學(xué)生最應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。

4? ?課程預(yù)期成果

4.1? 提升學(xué)生的創(chuàng)新精神與主動(dòng)實(shí)踐能力

（1）在物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)教學(xué)過程中穿插智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能分析，能使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)課程的每一部分知識(shí)在實(shí)際工程項(xiàng)目中是如何運(yùn)用的，教師要引導(dǎo)學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)。

（2）在知識(shí)更新速度飛快的時(shí)代，學(xué)生必須具備自主學(xué)習(xí)的能力才能跟上社會(huì)發(fā)展的步伐。“物聯(lián)網(wǎng)”主題課程的構(gòu)建基于學(xué)生生活，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

（3）創(chuàng)新主要在現(xiàn)有規(guī)則的基礎(chǔ)上進(jìn)行，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高需要立足于實(shí)際的學(xué)習(xí)。創(chuàng)新的路徑應(yīng)建立在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐、修改、檢驗(yàn)，而這個(gè)過程能夠逐漸提升學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。

4.2? 形成多維度的立體的課程評(píng)測(cè)體系及評(píng)估報(bào)告

開放的評(píng)價(jià)模式包括學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)及教師評(píng)價(jià)，能更有效地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。多維度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括動(dòng)手能力、觀察能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作、語(yǔ)言表達(dá)、領(lǐng)導(dǎo)能力等，能以此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行全方位綜合評(píng)價(jià)。建立多維度的評(píng)價(jià)方法包括發(fā)展性評(píng)價(jià)維度、評(píng)價(jià)對(duì)象多元化、評(píng)價(jià)主體多樣化、多維時(shí)空評(píng)價(jià)模式。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)應(yīng)利用信息化與人工智能等手段，建立過程性的、個(gè)性化的、德智體美勞全面關(guān)注的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

4.3? 促進(jìn)教師隊(duì)伍成長(zhǎng)

人工智能、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，為適應(yīng)科技的變革，教師角色應(yīng)有所轉(zhuǎn)變，教師應(yīng)該有一種資源整合意識(shí)，在教學(xué)中融合多學(xué)科知識(shí)，有意識(shí)提高自身的課程開發(fā)意識(shí)及課程開發(fā)能力。為響應(yīng)國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)和發(fā)展人工智能的目標(biāo)，學(xué)校需要有專業(yè)、優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)以及良好的資源供給，充分整合學(xué)校的可利用資源將美好愿景落地，用課程的研發(fā)帶動(dòng)教師隊(duì)伍的成長(zhǎng)，從而推動(dòng)教育事業(yè)的發(fā)展，幫助學(xué)生更好地面向未來。

4.4? 提升學(xué)校文化品格

文化是一所學(xué)校的靈魂。很多學(xué)校都在打造體現(xiàn)本校特色的校園文化，物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了未來社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，有助于提升校園文化的時(shí)代性和科學(xué)性。“物聯(lián)網(wǎng)”主題校本課程的建設(shè)著眼于“基于兒童，發(fā)展兒童”的成長(zhǎng)目標(biāo)，致力于培養(yǎng)具有個(gè)性化思維、現(xiàn)代化技能、國(guó)際化視野并能積極應(yīng)對(duì)未來社會(huì)發(fā)展的精英少年，幫助學(xué)校形成指向未來、指向?qū)W生發(fā)展的教學(xué)特色，促進(jìn)學(xué)校文化品格的提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉景福，鐘志賢.基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL）模式研究[J].外國(guó)教育研究，2002（11）.

[2]柯清超.超越與變革：翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目學(xué)習(xí)[M].北京：高等教育出版社，2016.

【作者簡(jiǎn)介】

王敏（1984～），女，漢族，江蘇宿遷人，本科，中小學(xué)一級(jí)。研究方向：綜合實(shí)踐活動(dòng)及勞動(dòng)教育。