物聯(lián)網(wǎng)校本課程設(shè)計與實施
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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用影響人們生活的方方面面，不僅帶來了生活方式的變革，也對教育教學產(chǎn)生了很大的影響。在開發(fā)校本課程過程中，筆者依托比特實驗室，以創(chuàng)客教育理念引導學生，借助信息技術(shù)手段不斷拓展教學內(nèi)容，將設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)作品同實際生活、實際問題相聯(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教學模式開展物聯(lián)網(wǎng)課堂教學，以拓寬學生視野，發(fā)展學生創(chuàng)新素養(yǎng)。
一、物聯(lián)網(wǎng)課程體系設(shè)計
創(chuàng)客教育是一種利用技術(shù)手段，通過特定課程或活動，以讓學生從內(nèi)心領(lǐng)悟創(chuàng)新和分享是人生最大快樂為目標的教育。我校開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)校本課程依托比特實驗室，通過課程訓練拓展學生眼界，激發(fā)學生的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，強化學生的手腦并用，發(fā)展學生的實踐能力，改善學生的學習方式，促進學生全面發(fā)展。經(jīng)過近3年的課程教學實踐，我校建設(shè)了以“創(chuàng)客教育—比特實驗室”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)傳感電子交互體驗式訓練課程體系。在課堂上，筆者讓學生組合不同功能的模塊，不僅使原來枯燥復雜的電子控制系統(tǒng)變得生動有趣，簡明易懂，而且激發(fā)了學生的創(chuàng)造靈感，自由地發(fā)揮自主設(shè)計和創(chuàng)造的能力方便地搭建自己獨特的電子系統(tǒng)。該物聯(lián)網(wǎng)校本課程具有制作數(shù)字化、教學積木化、作業(yè)個性化、過程游戲化、展示整合化等五大應用特征。教師通過培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和動手能力，增強學生的學習自覺性和熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
二、物聯(lián)網(wǎng)課程SEDS教學模式
教學模式是指依據(jù)一定的教學思想與理論，建立起來的穩(wěn)定的教學活動結(jié)構(gòu)框架和活動程序。創(chuàng)客教育是一種秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗”的理念，融合應用信息技術(shù)，以“創(chuàng)中學”為主要學習方式，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)村學校，我校開發(fā)了適應自身實際情況的SEDS教學模式。SEDS是故事(Story)、實驗(Experiment)、設(shè)計(Design)和展示(Show)4個詞的英文首字母拼寫。故事指通過構(gòu)思故事情節(jié)引導教學活動的展開；實驗指在理論闡述過程中，以實驗的方式進行驗證和講解，更有說服力；設(shè)計是要求學生在理論的基礎(chǔ)上發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，設(shè)計出自己的作品；展示是在作品完成后，進行交流展示。SEDS教學模式的特色是在課堂上鼓勵學生動腦動手，通過實驗操作，增強學生信心，培養(yǎng)學生主動學習的意識，使學生的綜合能力得到提高，更好地適應社會發(fā)展。
三、物聯(lián)網(wǎng)課程教學實施
課程教學從一個個生動的故事開始。教師讓學生聆聽故事，啟發(fā)學生動手做實驗。作品通常是以團隊協(xié)作的方式完成，這樣可以鍛煉學生領(lǐng)導和合作能力，而且在提高動手能力和想象力的同時，學生通過作品的展示與表達來提高語言表達能力和審美能力。下面，以“超聲波航海船”為例，闡述在SEDS教學模式下開展物聯(lián)網(wǎng)課程教學的操作方法和步驟。
（一）故事情境引入課題
故事情境教學在實際應用中能有效吸引學生注意力，調(diào)動學生的興趣，幫助學生快速進入學習狀態(tài)，并在故事情境的引導下主動地進行思考與想象，這對于激發(fā)學生創(chuàng)意思維起著不容小覷的作用。在“超聲波測距儀”這一課的課堂教學引入環(huán)節(jié)，教師安排學生觀看一段預先準備好的《非凡動物》第一季第六集《超聲波海豚》視頻，引導學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，進而講解超聲波的基本概念并與學生一起探討超聲波的應用和發(fā)展史，為本節(jié)課的后續(xù)教學活動作鋪墊。學生在感興趣的故事情境中會主動參與教學活動，這為教學活動的后續(xù)開展奠定了良好基礎(chǔ)。
（二）實驗探究合理建構(gòu)
在學生學習了超聲波的基本知識后，教師接下來要引導學生構(gòu)建知識，鼓勵學生動手操作，依據(jù)超聲波原理初步完成超聲波測距儀的制作。
1.原理分析
物聯(lián)網(wǎng)課程最大的特色是鼓勵學生積極動腦發(fā)揮創(chuàng)意和想象力來完成作品。在“超聲波測距儀”這一課的教學中，教師首先要與學生一起對聲波測距儀的設(shè)計原理進行分析，啟發(fā)學生利用物聯(lián)網(wǎng)知識和比特實驗室裝備實現(xiàn)超聲波測距智能化的創(chuàng)意思維。超聲波測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，到達被測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)歷的時間是往返時間，這個時間與超聲波傳播的路程有關(guān)。因此，利用公式s=vt，通過測試傳輸時間就可以測得距離。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，學至于行而止也?！保ā盾髯?#8226;儒效》）物聯(lián)網(wǎng)課程是一門強調(diào)動手能力、注重實踐操作的課程。在了解超聲波測距儀的基本原理后，教師可以安排學生分小組進行實驗。學生首先根據(jù)實驗器材說明表在比特實驗室儲物箱中找到相應的傳感器模塊和其他裝備，然后按照實驗電路連接圖拼接完成，并準備檢測功能是否正常。學生通過拼裝組合設(shè)計，在實驗中對電子系統(tǒng)的整體功能及模塊結(jié)構(gòu)會有更深入的了解。
3.實踐檢驗
實踐是檢驗真理的唯一標準。在完成超聲波測距儀組裝后，學生必須通過實踐操作來檢驗超聲波測距儀能否正常工作。學生接通電源，將電池按照正負極準確裝入電池盒并打開電源開關(guān)。電源提示燈亮，同時激光燈點亮，說明儀器目前處于可工作的待機狀態(tài)。接著，學生開始測距，確定測量物體后單擊按鈕。如果所測物體在量程范圍內(nèi)，則語音播報物體距離儀器的距離；如果物體距離儀器太近(<40cm)或太遠(>5m)，則發(fā)出警報聲，表明不適合測量。這個量程是在前期研發(fā)階段程序設(shè)置的，可以根據(jù)實際需求重新編程設(shè)置。
（三）設(shè)計造型合作組裝
有了結(jié)合生活實際的創(chuàng)意情境，就有了項目設(shè)計的腳本。筆者認為：物聯(lián)網(wǎng)課堂是以學生為中心，以實驗項目為依托，通過小組合作的形式開展真實的體驗，完成作品的創(chuàng)作，強調(diào)對創(chuàng)新精神、問題解決等綜合能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育平臺。在設(shè)計造型環(huán)節(jié)，小組成員根據(jù)實驗項目進行協(xié)作，深入分析確定造型，依靠團隊的智慧提出各種解決方案，通過搭建亞克力交互積木、測試篩選驗證其可行性，最終設(shè)計出新穎創(chuàng)意的三維造型模塊。學生將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為具體項目設(shè)計尤為重要，它是學生完成作品的前提。設(shè)計的過程就是學生鍛煉藝術(shù)設(shè)計、審美想象、語言表達以及動手制作能力的創(chuàng)新過程。
（四）展示交流多元評價
教師應倡導“立足過程，促進發(fā)展”的學生學習評價，運用多樣化的評價方法，促進學生全面而富有個性化地發(fā)展。展示評價是教學的最后一個環(huán)節(jié)，教師讓學生針對5W（When、What、Where、Who、Why）設(shè)計并講解自己作品是什么、怎么想的、做什么用。5W設(shè)計鏈條是為鍛煉學生的語言溝通能力特意設(shè)計的，是為了讓學生深刻理解創(chuàng)新思維的過程，養(yǎng)成做事情有條理、有規(guī)律的良好習慣。在“超聲波測距儀”這課中，學生采用創(chuàng)意演講形式進行展示評價。在演講展示前，學生要準備好作品、PPT等，展示時著重表述作品從操作設(shè)計到建構(gòu)作品的過程。物聯(lián)網(wǎng)校本課程評價體系的構(gòu)建旨在培養(yǎng)學生的思維擴展能力，培養(yǎng)學生運用物聯(lián)網(wǎng)知識和方法解決實際問題的能力，激發(fā)學生學習物聯(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 單位：浙江省桐鄉(xiāng)市高橋新區(qū)中心學校
