基于項目分層式學習的初中物聯網教學策略

【摘 要】為適應《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的要求，提升學生積極主動學習的態度，培養學生計算思維的能力，落實學生網絡安全意識，發展學生信息應用能力，針對學生綜合能力不同的問題，在物聯網教學中以項目分層教學為主線，以知識遷移為指導思想，對教學設計進行重新規劃，以項目分層教學方法，優化教學過程和評價，加強引導學生項目提出、分析、實施的能力，挖掘學生學習的潛力。本文以“物聯網出題器實踐”教學為例，闡述如何運用教學策略達到提高教學效果的目的。

【關鍵詞】物聯網；數字傳感器；項目分層

【中圖分類號】G434" 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）012-071-02

教育部頒布的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》對物聯網教育提出了更高的要求：圍繞信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個方面的核心素養構建循序漸進、螺旋式、有邏輯關聯的課程結構，為廣大師生明確了目標。“物聯網出題器實踐”教學課例按照傳統的課程以理論為主，實踐為輔，對于出題器的設計先介紹數字傳感器的功能，再進行物聯網原型的搭建和程序的實現。該課例在教學過程中存在的問題有：（1）教學理論多、內容多、難度大，學生理解困難；（2）程序實現單一，學生思維被限定，學生積極性受影響；（3）理論與現實生活聯系脫節，導致學生普遍不知道學到的知識能應用到何處。如何在八年級信息科技課堂上開展項目分層式學習？下面就以“物聯網出題器實踐”為例，探討項目分層式學習的教學方法。

本課使用的物聯網硬件為掌控板。mPython0.76為圖形化編程軟件，它將代碼圖形化，以積木搭建的方式進行拼接，從而完成程序編寫。mPython0.76為免費軟件，學生可以自行創建賬號。物聯網平臺使用EasyIoT，工作間享有1萬條免費信息，賬號可由學生自行創建。本節課的項目內容為：詩詞大會主持人現場出題，參賽者在規定時間回答完之后顯示答案；具體要求是出題者通過掌控板上的數字按鈕進行出題，出題者和參賽者的掌控板上顯示相同的題目，在規定答題時間結束后，出題者和參賽者的掌控板上顯示標準答案。

知識遷移，明確任務

項目式學習能夠讓學生化被動接受知識為主動質疑，并轉化為項目任務需求。學生在社團活動中經常用到自制搶答器，題目多數是通過PPT進行展示，將詩詞大會的出題和答題方式作為場景，引入課堂能激發學生主動遷移生活經驗來解決問題。

教師先播放PPT展示詩詞大會中主持人提問、參賽選手答題的場景，之后讓學生進行討論，并通過導學案的幫助，歸納出項目相關信息：以物聯網的傳感器設計出題器，實現按下掌控板的按鍵題目在出題者和答題者的掌控板OLED屏幕上顯示，等規定時間結束后題目的答案顯示在出題者和答題者的掌控板OLED屏幕上的功能。

分層設計，確定目標

項目的優劣取決于項目設計的實用性，能否完成項目設計，取決于學生應用手中的硬件和軟件的能力。在項目設計時經由學生分析，項目可分解如下。

項目中包括按鍵傳感器、OLED顯示屏兩個對象，其中OLED為信息顯示載體，按鍵傳感器按下后，題目信息發送到物聯網平臺，出題者和答題者的掌控板接收到物聯網反饋的題目信息后顯示在OLED屏幕上。

當項目分解完后，由于學生的認知水平不同，學生對項目設計存在差異。有的學生設計按一下按鍵在出題者和答題者的掌控板上僅顯示一條題目和答案（只有一道題目）；有的學生設計按一下按鍵在出題者和答題者的掌控板上隨機顯示一條題目和對應答案（有多道題目和對應答案可以選擇）；有的學生設計按一下按鍵后可以出題，等答案顯示出來后再次按下按鍵又可以出題（有多道題目和對應答案可以多次選擇）。這樣就形成了不同的項目分層設計，教師需要在備課時充分考慮項目分層的多樣性，在學生設計完成之后要給予正確評價，鼓勵學生逐步完善編程，提升項目在實際運用中的可行性。

突破難點，項目實現

在本項目中，學生對于出題和答題方式在前期學習中有足夠體驗，在項目實現中能夠利用前期經驗驗證項目可行性。在程序實現上，有的學生最初設計的程序腳本為：按下按鍵A，發布題目文本至主題EzGNiMN4g（根據物聯網平臺的名稱設置）；當主題接收到消息時，OLED第1行顯示，一直重復等待主題消息以阻塞模式；等待2秒，發布答案文本至主題dGTHiGH4R（根據物聯網平臺的名稱設置）；當主題接收到消息時，OLED第2行顯示，一直重復等待主題消息以阻塞模式。在測試階段，程序正常運行，但學生發現只能接收題目消息，并不能接收答案消息，根據前期經驗，是在一直重復等待主題消息以阻塞模式的圖標塊中存在邏輯問題。針對本問題，教師提出有限次循環等待主題消息以非阻塞模式的圖標塊為切入點，并測試循環幾次掌控板能正確接收消息并顯示在OLED屏幕上，進而提煉本問題的關鍵，正確判斷循環條件。有的學生在正確顯示題目和答案后，發現他們使用列表時也只能顯示一道題目和答案，根據經驗提出需要保存隨機數的問題。教師針對本問題，可以引導學生在導學案中查看如何隨機選定列表序號的值的方法：通過一個變量ran1保存隨機整數的值，這個值就是列表的序號，通過變量ran1添加到列表正序計數從0開始的圖標中，可以解決隨機出題并且能配對正確答案的功能。

項目展望，認知提升

課堂教學評價是指聽者對在課堂教學中出現的客體對象進行客觀評價，評價主體是針對教和學。評價有助于促進學生成長及教師專業發展，是提升課堂教學質量的重要手段[1]。在項目完成過程中，學生過程性評價的內容已經在導學案中體現出來。如本項目前期的活動，項目初設、修改與討論后提煉出的項目設計目標；在活動中期，碰到知識難點的提出和解決方法的記錄；在活動后期，對項目功能進行完善的分享。

自我評價后的項目展望能更好地讓學生發現自己完成的項目還可以如何提升，這是一個反思的過程，也是一個進步完善的過程。如教師讓學生在導學案中寫出自己的項目還存在哪些不足，將來可以怎樣改進并進行分享，這是對不同層次的項目從簡到繁的延伸，是知識迭代的逐步完善，是數字化學習和創新的一種方法。

教學總結與反思

項目分層式學習中，項目的設置應緊緊圍繞學生的日常生活，在知識遷移中激發學生自主探究的能動性，從而讓學生明確項目目標，實現項目分層設計。學生在項目實施過程中提出的知識難點問題，教師應以前期知識為基礎，逐步引導學生解決，讓學生體會到一個復雜的物聯網系統是由一個個簡單的功能疊加而成的。

總之，在項目分層式學習中，教師引導學生在教學過程中“訓練分解能力、培養計算思維、提升發散思維、增強總結能力”，不僅可以讓學生學習物聯網原理、物聯網原型，還能有效提升學生的信息素養。

參考文獻

光善慧， 吳永和， 羅夫運，等. 中小學STEAM課堂教學評價體系建構的實證研究[J]. 中國電化教育， 2022（8）：114-118.

作者單位：廣西南寧市現代教育技術中心