借移動物聯(lián)之東風(fēng) 添綜合實踐之活力

摘 要：移動物聯(lián)技術(shù)的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今社會發(fā)展的大趨勢，物聯(lián)技術(shù)與課程整合也成為21世紀(jì)教育教學(xué)改革的新觀點。新課程背景下，綜合實踐活動課程也日益得到重視?；谶@個現(xiàn)狀，吳中區(qū)教育技術(shù)中心在轄區(qū)內(nèi)17所學(xué)校安裝了物聯(lián)網(wǎng)套件，嘗試研究物聯(lián)網(wǎng)在中小學(xué)綜合實踐課程中的應(yīng)用，那么這種新型的基于移動物聯(lián)的綜合實踐課該如何設(shè)計實施，結(jié)合《讓花變色》這一具體課例展開闡述。

關(guān)鍵詞：移動物聯(lián);綜合實踐;課例設(shè)計

移動物聯(lián)技術(shù)的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今社會發(fā)展的大趨勢，物聯(lián)技術(shù)與課程整合也成為21世紀(jì)教育教學(xué)改革的新觀點。綜合實踐活動課程是一種基于學(xué)生的直接經(jīng)驗、密切聯(lián)系學(xué)生自身生活和社會生活、體現(xiàn)對知識的綜合運用的課程形態(tài)，是以學(xué)生的直接經(jīng)驗和與生活為核心而組織起來的綜合課程。隨著新課程理念的不斷更新，綜合實踐課程也日益得到重視。基于這些現(xiàn)狀，吳中區(qū)在轄區(qū)內(nèi)的17所學(xué)校安裝了移動物聯(lián)設(shè)備，力求通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云存儲、大數(shù)據(jù)分析等多種先進的技術(shù)手段，統(tǒng)籌規(guī)劃，提升綜合實踐課程效率，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。那么，如何設(shè)計實施基于移動物聯(lián)環(huán)境下的綜合實踐課例呢？筆者將結(jié)合吳中區(qū)木瀆中心小學(xué)的課例《讓花變色》進行詳細(xì)闡述。

一、什么是移動物聯(lián)環(huán)境

移動物聯(lián)環(huán)境主要包括物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)設(shè)備兩塊內(nèi)容。移動物聯(lián)網(wǎng)是移動通信、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)三大領(lǐng)域碰撞和融合的結(jié)果，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要模式和途徑。早在2004年，歐洲相關(guān)學(xué)者就為移動物聯(lián)網(wǎng)提出了建設(shè)架構(gòu)和早期模型，即通過移動技術(shù)將移動設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的接入媒介，使得移動設(shè)備成為物聯(lián)網(wǎng)通用終端，由移動設(shè)備獲得物聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)端的信息，并通過移動網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端，由此完成服務(wù)。吳中區(qū)所用的物聯(lián)設(shè)備是指智慧生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)套件。主要由三大部分構(gòu)成，基于PAD的APP軟件，各種傳感器套箱和智慧生態(tài)罩。APP軟件主要有四大功能，各種傳感數(shù)據(jù)采集和顯示功能、模擬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)溫室大棚控制功能、語音播報功能、實時視頻觀察功能。傳感器主要包括環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、O2傳感器、pH值傳感器、土壤溫濕度傳感器。智慧生態(tài)罩是模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)大棚形成一個閉合的環(huán)境。套件的目的主要是培養(yǎng)學(xué)生的DIY動手能力和創(chuàng)客實驗設(shè)計能力，通過搭積木式的方式完成一個物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)結(jié)合實驗指導(dǎo)手冊，開展生態(tài)相關(guān)實驗。物聯(lián)網(wǎng)套件一般操作步驟是，第一步按照說明手冊圖紙要求搭積木式地完成所有的連線，完成一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)并通電;第二步打開APP軟件，按照說明書的要求，連接網(wǎng)絡(luò)和登錄系統(tǒng)，并測試所有的數(shù)據(jù)和控制是否正常;第三步在智慧生態(tài)罩里，根據(jù)實驗手冊指導(dǎo)開展相關(guān)的實驗。

二、移動物聯(lián)綜合實踐課堂與傳統(tǒng)綜合課堂的區(qū)別

（一）展現(xiàn)真實情境，實現(xiàn)體驗式學(xué)習(xí)

相比于傳統(tǒng)的枯燥死板的課堂書本教學(xué)，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下搭建的真實情境的觀察教學(xué)更能調(diào)動學(xué)生的興趣，激發(fā)他們探究的熱情。通過攝像頭可以觀察到真實的植物生長狀態(tài);可以記錄真實的植物生長影響因素，用數(shù)據(jù)說話。相比于傳統(tǒng)的仿真的簡易的演示實驗，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下搭建的多樣化探究實驗更能培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，開展各種主題型、差異性、對比型等科學(xué)小實驗和合作性探究，真正實現(xiàn)體驗式學(xué)習(xí)。

（二）不受時空限制，提升教學(xué)效果

傳統(tǒng)的中小學(xué)綜合實踐活動課程多為集中實體式學(xué)習(xí)，時間為40分鐘以內(nèi)，在有限的時間內(nèi)老師必須完成設(shè)定好的教學(xué)任務(wù)，沒有多余的時間進行課前導(dǎo)學(xué)或課后拓展。傳統(tǒng)的綜合實踐課程多在校內(nèi)課內(nèi)完成，是綜合課程教師的“獨角戲”，想要把這出戲唱好，顯然力不從心。利用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云存儲等技術(shù)手段就可以為解決以上問題提供很大的空間，創(chuàng)造無限的可能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過物聯(lián)網(wǎng)平臺進行簽到學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生實現(xiàn)隨時隨地的觀察。課后可以邀請家長協(xié)助學(xué)生完成記錄、交流和分享學(xué)習(xí)成果，將細(xì)微的變化展示在互聯(lián)網(wǎng)平臺上。

（三）積累過程資料，形成學(xué)習(xí)檔案

傳統(tǒng)的綜合實踐課程中，老師和學(xué)生都僅僅停留在完成教學(xué)任務(wù)的起始階段，對于學(xué)生的作業(yè)、觀察記錄、學(xué)習(xí)成果等方面都沒有過程性的積累，等到學(xué)期結(jié)束，學(xué)生得到的就是一個冷冰冰的成績。借助移動物聯(lián)平臺，這些問題就迎刃而解了。學(xué)生的任務(wù)單、實驗單、實驗照片、實驗成果等資料都可以上傳到云端，需要的時候就可以下載打印，形成一本厚實的學(xué)習(xí)檔案。

三、移動物聯(lián)環(huán)境下的課例設(shè)計

（一）課前生成問題，激發(fā)探究興趣

傳統(tǒng)的課例設(shè)計主要是圍繞課堂40分鐘或45分鐘如何設(shè)計教學(xué)活動而展開，但是移動物聯(lián)環(huán)境下的課例設(shè)計強調(diào)的是問題的發(fā)現(xiàn)—探究—解決—再發(fā)現(xiàn)—再探究—再解決的良性循環(huán)過程，重在培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，團隊合作能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。課前的學(xué)習(xí)主要鼓勵學(xué)生通過觀察身邊的事物或者在線觀測發(fā)現(xiàn)問題，列出問題清單，再通過小組討論決定最想解決的問題。

在吳中區(qū)木瀆中心小學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)種植基地有一個花房，里面種滿了各式各樣的鮮花，顏色鮮艷，形態(tài)各異。它與普通花房最大的區(qū)別是它有高科技的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和物聯(lián)網(wǎng)套件，用平板就可以隨時操控基地里的水、電和遮陽簾，還可以24小時觀察植物的生長情況。屋頂還安裝了藍白補充燈，可以配合植物的生長需求，這是學(xué)生閑暇最愿意去的地方。課前學(xué)生確定了討論的主題是花的顏色，不同顏色的花可以變色嗎？花為什么會變色？影響花變色的因素是什么等。

（二）課上解決問題，培養(yǎng)合作能力

定下了主題之后，課上主要采用小組合作的方式解決問題。教師的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)。以木瀆中心小學(xué)的課為例，這節(jié)課主要包括五個環(huán)節(jié)，分別是“說一說”“看一看”“學(xué)一學(xué)”“做一做”“賽一賽”。在第一環(huán)節(jié)中，老師通過與學(xué)生之間的對話熱身引入課堂情境并提出問題“花兒會變色嗎”，目的是連接學(xué)生頭腦中的舊知識與課堂上的新知識。第二環(huán)節(jié)是通過播放一段花兒變色的視頻，讓學(xué)生直觀地看到假設(shè)的情境。第三環(huán)節(jié)是學(xué)一學(xué)，也是整節(jié)課的重點之一，目的是讓學(xué)生了解影響花兒變色的因素。學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)查閱了花的顏色是由花瓣細(xì)胞里的色素決定的，花瓣細(xì)胞里的色素種類很多，與花的顏色有關(guān)的主要是花青素和類胡蘿卜素。那么花青素如何提取呢？學(xué)生再次合作上網(wǎng)搜索答案。老師總結(jié)：同學(xué)們通過平板上網(wǎng)搜索的方法耗時又復(fù)雜，我們的能力和器材有限，所以我們用富含花青素的紫甘藍汁來代替。引出問題花青素是如何讓花變色的。第四環(huán)節(jié)是做一做，這也是學(xué)生最感興趣的一個環(huán)節(jié)——花青素遇酸堿變色實驗。實驗材料：試管、滴管、白醋、肥皂水、紫甘藍液、物聯(lián)網(wǎng)套件、紙花、平板。實驗步驟：每個小組桌上有兩杯白醋和兩杯肥皂水，先用物聯(lián)網(wǎng)套件中的pH傳感器測試它們的酸堿度并做好記錄;然后分別將白醋1、白醋2，肥皂水1、肥皂水2滴入等量的紫甘藍液中，觀察并記錄結(jié)果，拍照上傳至平臺。學(xué)生以小組為單位，團隊合作，一人負(fù)責(zé)拍照，兩人負(fù)責(zé)完成實驗，一人負(fù)責(zé)通過物聯(lián)網(wǎng)套件讀取酸堿度數(shù)據(jù)，一人負(fù)責(zé)記錄實驗記錄單。最后每個小組派一個代表匯報結(jié)果：我們是 小組，通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)花青素遇 會變 。酸性越強，顏色越 。堿性越強，顏色越 。第五環(huán)節(jié)是“賽一賽”。老師準(zhǔn)備好兩朵一模一樣的紙花，這兩張紙都是由同樣濃度的紫甘藍液浸泡過的。分別用噴水壺噴上醋和肥皂水，會發(fā)現(xiàn)兩朵紙花變成了不同的顏色。引導(dǎo)學(xué)生提出問題，一學(xué)生提問：如果將同樣的醋和肥皂水噴在真花上，會變色嗎？另一同學(xué)提出問題：噴在真花的花瓣上變色快還是噴在根部變色快呢，等等。教師總結(jié)：請每一個小組認(rèn)領(lǐng)一株真的風(fēng)信子，做好記號，并且小組討論決定噴白醋還是肥皂水，噴在什么部位，通過物聯(lián)網(wǎng)和空余時間每天觀察并做好記錄。下周我們一起來討論研究結(jié)果。

（三）課后延伸問題，展示研究成果

課后，小組成員可以隨時上傳自己的學(xué)習(xí)作品，開展遠程在線觀測，在線學(xué)習(xí)或觀察，寫寫研究日記，展示探究成果等。以本節(jié)課為例，小組成員的課后任務(wù)是通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每天觀察并記錄風(fēng)信子的變色情況，可以拍照截圖形成一個觀察日記，或畫成一個小報或者寫成日志。等下一節(jié)課的時候就可以呈現(xiàn)各自的研究成果，圖文并茂，有理有據(jù)，同時鍛煉了學(xué)生的演講能力和表現(xiàn)力。

基于物聯(lián)網(wǎng)的綜合實踐課例還在起步摸索階段，雖然我們在實踐中發(fā)現(xiàn)了它帶給課堂的生機和變革，但是同時我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題，例如教師習(xí)慣了一支粉筆、一本書的傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣，不愿意或者少有精力去學(xué)習(xí)新事物;家長只關(guān)注學(xué)生學(xué)科成績的高低，而不在乎實踐能力的培養(yǎng)……但是我們堅信，移動物聯(lián)與課程融合的大趨勢不可逆轉(zhuǎn)，勢必會給我們的綜合實踐課程帶來新的生機和活力。

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作者簡介：胡曉琴，江蘇省蘇州市吳中區(qū)教育技術(shù)中心電教研究員，中學(xué)一級教師，主要從事中小學(xué)信息技術(shù)與課程融合應(yīng)用研究。