面向自主可控的“共創物聯家園”實踐項目實施探索

摘要：《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》在具體內容模塊中明確了信息科技課程旨在培養科學精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀。作者通過實踐證明，面向自主可控的初中信息科技“共創物聯家園”實踐項目能提升中學生自主可控意識，讓中學生認識到自主可控技術對國家持續性發展的重要性，并將自主可控及科技強國意識根植于心，全面培養學生的核心素養。

關鍵詞：自主可控；初中信息科技；項目化；物聯網

當前，通過初中信息科技課程培養學生的自主創新能力和信息安全意識尤為重要。自《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）實施以來，筆者結合區域學科發展的實際，在初中信息科技學科教學中展開了“共創物聯家園”項目化教學的實踐與探索，以期能夠為區域全學段學科發展提供可借鑒的經驗。

知識準備

1.自主可控意義。與傳統的信息技術課程相比，新課標不僅在具體內容模塊中融入了過程與控制、互聯網應用與創新、物聯網實踐與探索等前沿的內容，更是明確了信息科技課程旨在培養科學精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀，樹立總體國家安全觀，提升數字素養與技能這一根本的課程性質。青少年是祖國的未來，因此，應通過信息科技課程增強青少年的自主可控意識，使其樹立總體國家安全觀，提升數字素養與技能。

2.技術儲備。研發“共創物聯家園”項目，通過系列項目式任務驅動和STEAM教學活動，引導學生了解自主可控，認識智能物聯，通過調研知悉及區分常見的自主可控平臺，并掌控自主可控智能物聯平臺。

“共創物聯家園”實踐項目實施

“共創物聯家園”項目共包括六個子項目，涵蓋新課標八年級“物聯網實踐與探索”板塊相關的教學內容（如下頁圖）。

子項目1：走進自主可控，認識智能物聯

通過“中美芯片大事件”引入，列舉中美芯片大戰造成的影響，引導學生思考其背后的深層原因，知道自主可控技術對國家安全的重要意義。學生收集平時生活中使用到的主控芯片，如電腦、手機、平板、投影儀、電視劇、開源硬件主控板等，通過查閱相關參數信息，認知自主可控，判斷該主控芯片是否自主可控，是否有信息泄露等風險，通過對父母、教師、同學、朋友等不同人群的調查訪談，詢問其對自主可控的認識和觀點。通過搜集信息與訪談，學生們提升了自我及訪談人的信息安全意識，對自主可控的重要性有了更深的認識。

子項目2：掌控智能物聯，成為創客能手

為培養學生的科技實踐能力，本方案選擇了某自主可控開源硬件平臺，規劃了6個課時進行學習。第1課時進行方法論的學習，培養相關技術能力，學習平臺和工具，掌握適用的開發平臺和工具對于創造智能物聯解決方案至關重要。第2～4課時選擇了基于行空板的智能燈設計、智能種植箱、空巢老人守護助手等實踐項目，要求學生以小組合作的方式開展，提供學習資源、項目合作和創意啟發，幫助其不斷提高和成長，并在每個實踐項目中，讓學生進行流程圖的繪制、實施過程的記錄，培養學生良好的科學實踐習慣。第5課時通過3D設計與激光切割，將想象轉換為事物，在動手操作中讓學生進一步提升解決實際問題的能力。第6課時讓學生進行研究報告及科技小論文的撰寫。在撰寫研究報告的過程中，學生需要合理運用邏輯推理和批判思維，從多個角度對問題進行分析和評估，培養獨立思考和深入思考的能力，這樣也有助于學生回顧和檢視自己的研究過程，提高研究質量和效果，從而完成知識準備。

子項目3：“共創物聯家園”創意設計

子項目3和子項目4以創意設計及項目實現為主要內容，學生們創意構思項目，然后通過所學的開源硬件及激光切割知識，編寫程序及調試，最終完成項目模型的制作。

創作主題：“共創物聯家園”。今天的小創客，明天的發明家！請同學們結合自己生活中的所看、所想，發揮創意，結合所學的物聯自主可控平臺，設計與制作表達對生活的想法或解決問題的創意智造作品：在家庭生活方面，如我的家庭生活小幫手等；在學校生活方面，如學校智能小設備等。作品要突出創新，突出與常見物品相比有明顯改進的設計，避免與常見作品的雷同，并完成“共創物聯家園”創意項目構思表。

子項目4：“共創物聯家園”項目實現

根據創意構思表，列出材料清單（如表1），其中包含選擇必要的自主可控芯片平臺，輸入傳感器，輸出執行器、傳輸方式等，然后進行程序設計與調試，將軟件和硬件結合起來進行調試。

子項目5：“共創物聯家園”成果展示交流

在學生已物化成果的基礎上，組織學生參加青少年科技類賽事，通過賽前集訓、技術解決及項目調試、賽中答辯與演示、賽后反思與總結，讓學生在活動中成長與收獲，最終激發學生對科技創新的熱愛，并愿意投身到科技強國的建設中。“共創物聯家園”系列活動與STEAM對應要素如表2所示。

子項目6：成果總結提升，立志科技強國

在面向自主可控的初中信息科技項目式學習過程中，學生學會了科學研究的一般流程，掌握了一定的研究方法及工具，取得了部分成果并樹立了投身科技強國的志向。

1.成果物化。根據“共創物聯家園”主題，得到物化成果，其中有面向自主可控平臺的物聯家園實物作品，及研究報告、演示視頻等。

2.科學研究的提升。通過實踐，學生學會了科學探究的一般流程，掌握了一定的研究方法及工具，對科學研究有了更深入的認知。構建了學生對自主可控技術的理論基礎。利用案例教學，加深了學生對物聯網技術的認識。

3.育人價值。通過實踐一系列智能物聯項目，從簡單的溫度監測系統到復雜的“共創物聯家園”解決方案，不僅加深了學生對物聯網的理解，還培養了學生解決問題和創新的能力，使其養成利用信息科技開展數字化學習與交流的行為習慣。

4.信息社會責任自主可控意識。面向自主可控的初中信息科技“共創物聯家園”實踐項目，讓學生認識到原始創新對國家可持續發展的重要性，培養了其信息社會責任。

實踐項目實施探索的問題與反思

“共創物聯家園”實踐項目有效培養了學生的數字化學習與創新能力，但對教師也提出了更高的要求。在具體實施過程中，筆者也發現了一些值得思考和需要改進的問題，如：如何在項目式教學中調動學生的主觀能動性，讓學生全程參與，真實踐，獲得真成長；如何在活動過程中注重學生的參與度。筆者期望通過“共創物聯家園”實踐項目的實施探索，能夠讓學生在理解自主可控技術的重要性的同時，提升自身的信息科技素養，為成為未來的科技創新人才打下堅實的基礎。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.