小學(xué)創(chuàng)客教育的項目式學(xué)習(xí)實(shí)施初探

秦繼艷 賈明慧

摘要：面向中小學(xué)生開展創(chuàng)客教育既是時代發(fā)展的要求，也是素質(zhì)教育和人才培養(yǎng)的要求。在創(chuàng)客教育中，項目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心、圍繞特定教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行的具有探究性的教學(xué)組織形式。本文以防近視臺燈為例，總結(jié)了項目式學(xué)習(xí)在創(chuàng)客教育中的綜合運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：項目式學(xué)習(xí);創(chuàng)客教育

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）11-0060-03

隨著創(chuàng)客教育的不斷深入，如何在課堂教學(xué)活動設(shè)計中，結(jié)合項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢促進(jìn)創(chuàng)客教育活動的開展成為關(guān)注的重點(diǎn)。本文以防近視臺燈的開發(fā)為例，闡述學(xué)生如何通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，獲得知識，形成技能，提升能力，最終完成一份符合教學(xué)要求的作品的過程。

● 項目式學(xué)習(xí)的實(shí)施

項目式學(xué)習(xí)為培養(yǎng)中學(xué)生綜合素質(zhì)提供了一種可操作的方法，它符合新課程改革的精神，對當(dāng)前的學(xué)科教學(xué)、綜合實(shí)踐、研究性學(xué)習(xí)，尤其是創(chuàng)客教育的開展有著很好的參考意義。下面，筆者以防近視臺燈的搭建為例，探究項目式教學(xué)在創(chuàng)客教育中的應(yīng)用，以期為后續(xù)的教學(xué)提供思路。

1.問題產(chǎn)生的背景

對教師而言，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)與興趣，提高其學(xué)習(xí)積極性至關(guān)重要，這就要求教師結(jié)合學(xué)科性質(zhì)、特點(diǎn)，采取靈活的導(dǎo)課方式，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。筆者發(fā)現(xiàn)，隨著信息技術(shù)的普及，青少年越來越頻繁地接觸和使用電子設(shè)備，尤其是2020年新冠疫情突發(fā)后，全國中小學(xué)均采用線上授課的教學(xué)模式，但學(xué)生居家學(xué)習(xí)卻無人監(jiān)管，導(dǎo)致開學(xué)后戴眼鏡的學(xué)生明顯增多。

于是，筆者嘗試?yán)脛?chuàng)客空間已有的硬件，引導(dǎo)學(xué)生制作一臺智能讀寫守護(hù)儀，希望能夠給看書或者做作業(yè)時間過長的學(xué)生計時提醒，當(dāng)學(xué)生的讀寫姿勢不正確時進(jìn)行警告，它可以調(diào)節(jié)光線亮度，還可以讓家長進(jìn)行有效監(jiān)督。

2.方案設(shè)計

筆者采用學(xué)生分組的形式組織學(xué)習(xí)活動。學(xué)習(xí)小組的構(gòu)成遵循“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則，這樣既便于組內(nèi)幫扶，又適用于組間競爭。學(xué)生們經(jīng)過分析研究，將問題及解決方案進(jìn)行總結(jié)與闡述：

①針對持續(xù)讀寫時間過長的問題，設(shè)計了計時提醒功能，把讀寫的時長設(shè)定為40分鐘。按下綠色按鈕，開始計時，40分鐘后，會發(fā)出提示音，提醒學(xué)生休息，按下紅色按鈕，提示音停止。

②針對不能長時間保持正確讀寫姿勢的問題，設(shè)計了用超聲波傳感器測量使用者頭部和桌面之間的距離。如果距離過近，超聲波傳感器會發(fā)出提示音，提醒使用者把頭抬高一點(diǎn)，調(diào)整到正確的讀寫姿勢，等頭部調(diào)整到合適的高度，提示音就會消失。這樣有助于提醒使用者時刻保持正確的讀寫姿勢，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

③針對學(xué)習(xí)環(huán)境光線較暗，容易導(dǎo)致眼疲勞的問題，設(shè)計了用光線傳感器感應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境的光線，如果學(xué)習(xí)環(huán)境光線太暗，則光環(huán)板的燈亮起，提醒調(diào)整學(xué)習(xí)環(huán)境的光線。如果光線適宜，則光環(huán)板的燈熄滅。

④為了讓學(xué)習(xí)環(huán)境更舒適，學(xué)生還添加了溫度傳感器和顯示器。如果學(xué)習(xí)環(huán)境溫度太高，小風(fēng)扇會自動轉(zhuǎn)起，提醒調(diào)整學(xué)習(xí)環(huán)境的溫度。

⑤針對家長不能時刻監(jiān)督提醒學(xué)生養(yǎng)成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的問題，可以添加物聯(lián)網(wǎng)功能。家長可以通過網(wǎng)絡(luò)，隨時關(guān)注孩子的讀寫時長和讀寫姿勢等。

3.物聯(lián)網(wǎng)平臺的選擇

物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。簡單說來，物聯(lián)網(wǎng)就是把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換，即物物相息，以實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。本設(shè)計就是應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)信息交換和通信功能。常見的物聯(lián)網(wǎng)平臺有OneNET和阿里云等，本案例用的是OneNET。OneNET全稱為中國移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，是由中國移動打造的PaaS物聯(lián)網(wǎng)開放平臺。平臺能夠幫助開發(fā)者輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入與設(shè)備連接，提供綜合性的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。登錄網(wǎng)址為：https：//open.iot.10086.cn/intro。登錄后可以進(jìn)行項目/設(shè)備的綁定。

4.具體實(shí)施步驟

（1）硬件清單

掌控板（2塊）、計時器（1個）、計時顯示器（1個）、超聲波傳感器（1個）、光線傳感器（1個）、光環(huán)板（1塊）、溫度傳感器（1個）、溫度顯示器（1個）、小電機(jī)（1個）、數(shù)據(jù)線（若干）、手工材料（若干）。

（2）設(shè)計搭建

①組裝掌控板1及相關(guān)接線。

②將計時顯示器、開始計時和停止計時按鈕裝置與掌控板1連接，負(fù)責(zé)計時及提醒。

③安裝超聲波傳感器，與掌控板1連接，負(fù)責(zé)測量使用者頭部和桌面之間的距離。

④輸入程序，進(jìn)行測試（如圖1、圖2）。

⑤安裝光線傳感器，與掌控版2連接，時刻測量學(xué)習(xí)環(huán)境的光線值。

⑥將光環(huán)板與掌控板2連接，當(dāng)光線強(qiáng)度太弱時，光環(huán)板燈亮起，調(diào)整學(xué)習(xí)環(huán)境的光線亮度。

⑦將溫度傳感器與掌控板2連接，并添加溫度顯示器，實(shí)時顯示學(xué)習(xí)環(huán)境的溫度。

⑧安裝小電機(jī)和3D打印的風(fēng)扇，設(shè)定在環(huán)境溫度過高時，風(fēng)扇自動轉(zhuǎn)動。

⑨在掌控板2中，設(shè)置家長遠(yuǎn)程監(jiān)測功能，輸入如下頁圖3所示的程序。家長注冊并登錄OneNET——中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺，找到學(xué)生讀寫守護(hù)儀，通過觀察設(shè)計的兩個參數(shù)，就可以掌握孩子的學(xué)習(xí)情況。其中，數(shù)據(jù)流num1表示學(xué)生距離書本的距離;數(shù)據(jù)流num2表示學(xué)習(xí)助手前是否有學(xué)生，0表示沒有人，1表示有人。

⑩在掌控板2中輸入程序（如下頁圖4）進(jìn)行測試。

（3）完善外觀

（4）“防近視臺燈”測試及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

該項目針對現(xiàn)有臺燈功能單一的現(xiàn)狀，做了較多優(yōu)化：

①可以對學(xué)生讀書作業(yè)的時長進(jìn)行計時，提醒注意勞逸結(jié)合。

②時刻監(jiān)督學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候要時刻保持正確的讀寫姿勢。

③時刻監(jiān)測學(xué)習(xí)環(huán)境的光線和溫度，當(dāng)光線太暗的時候，光環(huán)板的燈亮，提醒要注意補(bǔ)充光線。

④當(dāng)溫度太高的時候，小風(fēng)扇轉(zhuǎn)起，提醒需降溫。

最重要的是，父母即使不在身邊陪伴，也可以通過OneNET平臺關(guān)注孩子是否在學(xué)習(xí)，以及學(xué)習(xí)狀態(tài)下孩子的讀寫姿勢情況。

但本設(shè)計仍存在一定的不足：

①臺燈體積過大。小巧輕便某種程度上也是大家選擇某款臺燈的決定因素，體積大不方便擺放將制約其推廣。

②臺燈成本過高。電子元件固然可以擴(kuò)展諸多功能，但是在實(shí)際操作中，利用率未可知，培養(yǎng)一種習(xí)慣很難，糾正一種習(xí)慣更難，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)有了不好的讀寫習(xí)慣時，改正的過程中一定充滿坎坷，被監(jiān)督也會成為學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，高成本、低體驗感的受眾可能并不會對這款臺燈有過多的熱情。

③臺燈電子原件過多，雖然實(shí)現(xiàn)的功能復(fù)雜化，但提高了臺燈出問題的幾率，后期維護(hù)如果再有資本投入或過程煩瑣，往往不會得到受眾支持。

● 項目式學(xué)習(xí)在創(chuàng)客教育中的優(yōu)勢

在本項目的開展過程中，項目式學(xué)習(xí)與創(chuàng)客教育教學(xué)有以下幾方面的融合：

第一，在項目學(xué)習(xí)中，認(rèn)知目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)已不是唯一的教學(xué)目標(biāo)，項目學(xué)習(xí)更側(cè)重于讓學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)知識、表述知識和應(yīng)用知識，學(xué)生在探究的過程中，利用自主探究、小組合作、動手實(shí)踐等解決了實(shí)際問題，提升了自己的能力。

第二，在本項目的實(shí)施過程中，教師以現(xiàn)有的電子元件為基礎(chǔ)，通過讓學(xué)生觀察、提出問題、找出解決方案等多種方式，讓每個學(xué)生參與其中。學(xué)生在課下認(rèn)真觀察，搜集資料，探索解決方案，在課堂上設(shè)計圖紙，連接線路，充分展開了自主學(xué)習(xí)，通過完成項目任務(wù)提升了合作探究以及溝通交流的能力。

第三，創(chuàng)客教育中的教師是引導(dǎo)者，因為學(xué)生多途徑獲取的知識甚至要超越教師，教師需要扮演的是項目啟動的策劃者和組織者，引導(dǎo)學(xué)生獲取項目問題及解決方案，教師還是項目過程的管理者，對組員和整個探究過程有具體的規(guī)劃。

需要注意的是，傳統(tǒng)教學(xué)模式依然存在不可取代的優(yōu)越性，學(xué)生可以通過自主探究提升動手能力創(chuàng)新能力，將想法付諸行動變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，但是這一系列的操作必須有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識做基礎(chǔ)，學(xué)生可以憑借自己豐富的個人經(jīng)歷對項目式教學(xué)提供創(chuàng)意想法，但也不能缺少傳統(tǒng)課堂的知識傳授。如何將兩者合理地結(jié)合起來，依舊是教師努力的方向。