網絡基礎模塊“物聯網”教學建議

楊琳玲 鄭立新

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》）選擇性必修課程“模塊2：網絡基礎”中專門設置了“物聯網”部分內容，為對物聯網感興趣并有能力深入學習的學生搭建平臺，為學生未來的工作、生活乃至進入高校繼續開展與“物聯網”相關方向的學習和研究打下基礎。廣大教師應在深入理解《課標》要求、認真分析教材內容的基礎上，積極穩妥開展“物聯網”部分內容的教學實施，促進學生全面發展。

● 課標要求理解

《課標》選擇性必修課程“模塊2：網絡基礎”中對“物聯網”部分內容提出了明確要求，包括：掌握物聯網的概念及其發展歷程;了解與物聯網相關的設備及其功能，描述其工作原理;體驗物聯網、“互聯網+”以及其他相關網絡在日常生活學習中的應用，探討創新網絡服務對人們未來生活、工作與學習的影響。

根據以上要求，物聯網部分的教學應通過分析物聯網應用實例，使學生知道信息系統與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機制，為學生提供從信息系統設計規劃到軟硬件操作的實踐機會，從而了解其背后的技術原理，提高對信息系統價值的認識及利用信息系統解決問題的能力，探討物聯網、“互聯網+”以及其他相關網絡對人們未來生活、工作與學習的影響，深入理解數據、算法、信息系統和信息社會等學科大概念。

要使學生在物聯網部分內容的學習過程中，提升自身學科核心素養：通過理解物聯網的概念，認識與物聯網相關的應用，增強信息意識;在掌握使用基本網絡命令查詢聯網狀態、配置情況及發現故障的操作過程中，發展計算思維;理解創新網絡服務的意義，列舉日常生活中與物聯網相關的設備，描述其工作原理，提高數字化學習與創新能力;能判斷日常網絡使用中不安全問題產生的原因，掌握構建個人安全網絡環境的基本方法，樹立正確的信息社會價值觀和責任感，培養信息社會責任。

● 教材內容分析

針對選擇性必修課程“模塊2：網絡基礎”中“物聯網”部分內容，各版本教材在內容編排上同時兼顧了知識性內容對學生終身發展，以及時代性內容對學生創新能力提升的重要作用，但角度不同，各具特色。下頁表列出了人教-中圖版、浙教版以及粵教版教材的內容編排情況。

由表可看出，在物聯網的基礎知識、相關技術以及網絡服務發展方向等方面，各版本教材相對比較一致，分別對物聯網的概念、發展、組成以及應用進行總體的論述，對傳感器、識別、定位等感測技術以及藍牙、近場通信（NFC）等短距離通信技術進行技術原理分析和應用場景介紹，同時在不同的章節通過不同表述形式將“互聯網+”以及其他相關網絡服務進行了介紹和展望。根據不同的項目特點，各版本教材落腳點不也盡相同，如人教-中圖版是創新網絡服務與隱私保護，浙教版是物聯網搭建實例，而粵教版則是物聯網安全風險與防范策略和“互聯網+”及其應用與影響。

筆者認為，物聯網的基礎和核心還是互聯網，是互聯網的延伸，只是將信息交換和通信的端點由人擴展到了物品。因此，具體的應用服務、資源共享和安全防范可以和互聯網一起來探討，而物聯網部分內容可以作為新興技術進行探究學習和創新思考。可選擇適當的項目主題，如智慧教室、智慧安防或智慧居家等，從基礎知識、相關技術、安全策略以及應用展望等方面開展項目方案設計與實踐，如下圖所示。

● 教學實施建議

1.根據設施設備情況選擇教學內容

必要的物聯網教學軟硬件配置是物聯網教學正常實施的前提，教師應根據本校設施設備情況規劃教學內容。例如，一些多功能開源軟硬件平臺，如果能夠擴展一定量的傳感器和通信模塊，便能夠滿足基本教學需求，目前除了Arduino、樹莓派等開源硬件外，還有一些國內公司對現有開源平臺進行二次開發，形成符合中國學生學習習慣的軟件和配套教程，方便學校教學。另外，還有通過射頻識別讀寫、傳感器、攝像頭、主控器，搭建模擬智能物流、智能商店、智能安全模擬等物聯網系統的實驗箱等。建議教師在課前對設備進行調試、實驗，以備教學中對學生遇到的實踐問題進行指導和處理。

2.根據學情制訂教學策略

在明確教學內容的基礎上，教師要根據具體學情，制訂有針對性的教學策略。

例如，在必修“模塊2：信息系統與社會”的學習中，學生體驗過基于物聯網的傳感、控制和連接，以及從信息系統設計規劃到軟硬件操作的過程，對物聯網的組成、應用及常見技術已有感性認識，但多以模仿為主，較少創造性利用物聯網技術解決生活、學習中的實際問題。學習選擇性必修課程“模塊2：網絡基礎”的學生，一般對必修階段這部分內容學習基礎扎實，有進一步學習的意愿，基于走馬觀花式的知識講解和技術介紹不符合這部分學生的認知特點，也很難激發他們的學習動力。而通過本模塊前兩個部分的學習，學生已經對網絡的基礎、網絡應用和服務、組建局域網以及網絡安全等內容進行了較系統深入的學習，這為學生在本部分學習感測技術和通信技術原理奠定了基礎。學生經過前期的必修課程和部分選擇性必修模塊的學習，應該對如何進行項目學習有了比較豐富的經驗。

建議教師在教學前，對主題討論、問題鏈設計、探究方式、硬軟件支持、資源共享方式和交流反饋等進行針對性教學設計，在項目實施過程中要做好知識和任務引導、流程指導、技術支持和評價反饋等。為發揮學生個人優勢，實現團隊成員互補，更好地解決生活、學習中的實際問題，教師還要搭建學習環境鼓勵學生合作完成項目。當然，不同學校、班級的學生情況會有差距，在知識基礎、感興趣的主題、更適合自主學習還是合作學習以及學習支撐搭建的需求度等方面各不相同，理想的做法應是“一班一策”。

3.以案例分析實現知識學習和任務引導

在本部分教學中，可以借助前期必修課的基礎，引導學生利用之前了解或體驗過的案例進行思考和分析，深入理解物聯網的概念、發展、組成及應用。教師可根據所在學校的設備條件，確定物聯網項目的學習方向，學生通過小組討論明確物聯網項目的設計主題。在案例分析中，教師可以選擇學生之前模擬的物聯網應用，如小型智能家居系統，或農業物聯網、安防物聯網等;而在主題方向方面，建議教師盡量選擇情境真實、內容寬泛且與社會聯系密切的主題，如關愛老人、健康生活、綠色出行等。

4.以互聯網共享實現團隊資源互通

在進行項目式學習的過程中，如果學生的團隊合作出現問題會影響項目實施。要解決這些問題，就需要教師在項目實施之前向學生明確相對固定的互聯網共享平臺，如網絡學習空間、資源云盤以及在線文檔等工具。目前，很多在線平臺可以實現辦公文檔、流程圖、思維導圖等多人協作的在線編輯，以及文件夾共享和文件上傳，在教師建立好分組文件夾和相關在線編輯文檔后，學生便可以實現團隊資源共享互通，教師也可以實時在線瀏覽和批閱。

5.以多元展示交流實現正向評價反饋

項目式學習注重學習成果的交流展示，同時也注重學習過程的實時獲得，重要的是引導學生更好地利用網絡應用解決生活、學習中的實際問題。教師可以在課堂上組織學生進行成果展示評價和小組合作評價，也可以通過如UMU等網絡學習平臺展示階段性的成果，進行優秀主題設計投票、和諧團隊選拔、優秀設計方案甄選等評價活動，實現正向評價反饋。教師也可以讓各組將展示介紹的視頻放在網絡學習平臺，由學生和教師在課下進行評價反饋，優秀作品還可以在學校的公眾平臺上進行展示，或者為學生搭建外出參賽和交流的平臺，讓學生充分體驗利用信息技術改變生活的成就感。

在物聯網部分的教學中，還可以引入更多值得學生學習和思考的技術和問題，如區塊鏈技術、標準化問題、人工智能等，這就需要教師更多地去關注信息技術的前沿發展情況，不斷提升自身的專業水平，真正成為學生發展創新思維及能力的引路人。