教學做合一教學論指導下的物聯(lián)網(wǎng)課堂教學實踐

劉曉玉

創(chuàng)新是現(xiàn)代社會發(fā)展的主旋律，陶行知先生曾說過，教育的目的就是要培養(yǎng)創(chuàng)造性的人才，使最大多數(shù)人的創(chuàng)造力發(fā)揮到最高峰，因此就需要使用創(chuàng)造性的方法來開展教學活動。他提出的“教學做合一”教學論，對當前的學校教學依然具有重要的指導意義。教學做三合一教學論有三大精髓，即實踐為主導，學生為主體，創(chuàng)新為主旨，其中推動學生創(chuàng)新是該教學論的主旨。教學做合一，實際上教會了學生一種自我學習的方法，使其能夠在面對陌生的知識時，運用科學的方法來進行學習，豐富自身的技能。

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（下文簡稱“2022版新課標”）的頒布為信息科技學科未來的發(fā)展指明了方向，尤其是幾個總目標的提出，更是明確了學生的培養(yǎng)方向，為適應信息時代的學習、工作和生活打下必要的基礎。重視學生的實踐動手能力、數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這與陶行知先生提出的真正的教育是引導學生學會自我學習不謀而合。因此在信息科技教學中，教學做三者缺一不可，教師將教學做合一教學論的精髓應用到信息科技教學中，能夠更好地優(yōu)化課堂教學，發(fā)揮學生的主體作用，培養(yǎng)學生數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)創(chuàng)新的主旨。

一、基于教學做合一教學論指導的教學設計框架

2022版新課標中關于提高數(shù)字化合作與探究能力，發(fā)揚創(chuàng)新精神的總目標提出，圍繞學習任務，利用數(shù)字設備與團隊成員合作解決學習問題，協(xié)同完成學習任務，逐步形成應用信息科技進行合作的意識，適應數(shù)字化學習環(huán)境，針對問題設計探究路徑，通過網(wǎng)絡檢索、數(shù)據(jù)分析、模擬驗證、可視化呈現(xiàn)等方式開展探究活動，得出探究結果；利用信息科技平臺，開展協(xié)同創(chuàng)新，在數(shù)字化學習環(huán)境中發(fā)揮自主學習能力；主動探索新知識與新技能，采用新穎的視角思考和分析問題，設計和創(chuàng)作具有個性化的作品。

這就要求信息科技教學要帶領學生體驗利用工具解決實際生活問題的過程，在模仿教師操作的基礎上進行創(chuàng)新，探究工具在其他生活問題中的應用，實現(xiàn)工具的創(chuàng)新應用和問題的創(chuàng)新解決。本研究在教學過程中注重培養(yǎng)學生的動手能力，注重學生的自主探究能力和思維提升，有助于學生實踐操作能力和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還有助于學生學習方法的改進和學習能力的提升。

基于陶行知的“教學做合一”教學論，以及校本的信息技術智慧樹系列課程體系，融合STEM的創(chuàng)新理念，扎根中小學信息科技課堂，教師堅持做中教，學生堅持做中學，課堂堅持教學做合一，開展四大編程課堂教學實踐，重構信息科技編程課堂，探索Micro：bit編程、掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程、App inventor編程、機器人編程等幾大編程教育課程在提升學生數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力方面的教學策略，在深度思考陶行知“教學做合一”理論的基礎上嘗試項目化教學，構建基于開源硬件和在線平臺的數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學設計框架，在做的基礎上創(chuàng)新教與學，尋找提升學生數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力的最佳途徑。

二、掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程項目式課堂教學實踐

在“教學做合一”教學設計框架支撐下，筆者以掌控板物聯(lián)網(wǎng)編程課堂為實踐陣地，基于主題式教學、項目化引領、探究式學習、合作式創(chuàng)新四大原則，以“智慧種植——人工智能物聯(lián)網(wǎng)”為主題開展課堂教學實踐。

【項目背景】

當前人們越來越追求高質(zhì)量的生活，很多人會在家里種植一些花草以凈化空氣，陶冶情操。但是很多養(yǎng)花的人由于外出旅游或者一些其他事情，不能及時照料它們，短時間可能會影響其正常生長，長時間其甚至會死亡。基于上述情況，我們嘗試利用掌控板結合各類傳感器制作一個智慧種植裝置：基于SioT物聯(lián)網(wǎng)平臺，通過收集光照、土壤濕度、空氣溫濕度等數(shù)據(jù)，監(jiān)測植物生長的過程，24小時全方位照料花草茁壯成長！如何實時監(jiān)控植物的土壤濕度、光照強度、空氣溫濕度等各項數(shù)據(jù)？光合作用幫助植物健康生長，如何在室內(nèi)環(huán)境也讓植物擁有足夠的光照呢？對于名貴的花卉，溫度和空氣濕度也會影響其生長，如何檢測空氣溫濕度，并幫助植物營造合適的生長環(huán)境呢？植物的生長離不開水分，如何確保植物有充足的水分呢？綜合分析得出要實現(xiàn)智慧種植，需要獲取實時數(shù)據(jù)，開啟光照監(jiān)控、空氣溫濕度監(jiān)控、水分監(jiān)控。

【項目實踐目標】

初二學生在前面的編程和人工智能主題學習中，對人工智能物聯(lián)網(wǎng)有了初步的認識和了解，知道物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的不同之處，知道物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理，知道物聯(lián)網(wǎng)對我們生活和學習的影響很大。學生有很強的探索欲望，想要探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集處理、反饋控制等基本功能，并想探究體驗物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能的關系。

基于此設置本項目的實踐目標為：

1.探究實時獲取光線值、土壤濕度值、空氣溫濕度值的方法，根據(jù)持續(xù)獲取的數(shù)據(jù)，觀察分析得出適合植物生長的最佳數(shù)據(jù)范圍，提升獲取信息、處理信息的意識和能力。

2.以小組合作討論的方式，分析項目和要解決的問題，形成項目設計書，并根據(jù)項目書完成外觀硬件搭建。

3.以小組合作探究的學習方式，實踐設置警報裝置，當光照不足時開啟補光裝置，當土壤濕度不足時開啟補水裝置，當空氣溫濕度不足時開啟風扇裝置，實現(xiàn)自動補光、自動澆水、自動通風。

【項目實踐過程】

為了推動項目開展，在實踐過程中，筆者堅守主題式教學、項目化引領、探究式學習、合作式創(chuàng)新四大原則，安排了三個課時課堂活動：活動1——項目分析、設計，實時數(shù)據(jù)監(jiān)測；活動2——項目分工實踐，實現(xiàn)自動補光、自動澆水、自動通風；活動3——項目合并、升級。

【項目實踐思考】

2022版新課標倡導真實性學習的課程理念，注重創(chuàng)設真實情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學生的學習參與度。我們支持學生在數(shù)字化學習環(huán)境下進行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，鼓勵學生“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”，凸顯學生的主體性。學生的創(chuàng)新學習離不開教師的創(chuàng)新教學，教師只有敢于邁出創(chuàng)新改革的步伐，才能更利于創(chuàng)新，利于培養(yǎng)學生，所以我們不能固步自封，只能砥礪前行。