基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)
——以“RFID助力班級(jí)圖書(shū)管理”項(xiàng)目為例

喻晨亮 賀森 安徽省合肥一六八玫瑰園學(xué)校

《義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》鼓勵(lì)教師采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式開(kāi)展學(xué)科教學(xué)。在教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)，初中生的自主學(xué)習(xí)能力相對(duì)較弱，知識(shí)面較為狹窄，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力較差，如何在初中信息技術(shù)課堂上組織起高效有序的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，切實(shí)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變革傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂中的技能操練為“有目標(biāo)的”技能應(yīng)用，是每位一線教師努力思考和解決的問(wèn)題。下面，筆者以“RFID助力班級(jí)圖書(shū)管理”項(xiàng)目為例，探討如何在初中物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)中融入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，并驗(yàn)證該教學(xué)模式的有效性。

●聚焦真實(shí)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

情境的創(chuàng)設(shè)要真實(shí)，反映真實(shí)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)真實(shí)問(wèn)題去建構(gòu)知識(shí)是信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)課程教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的基本要求。只有通過(guò)與生活緊密關(guān)聯(lián)的真實(shí)問(wèn)題，才能更好地幫助學(xué)生將知識(shí)的學(xué)習(xí)從課內(nèi)牽引至課外，激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣。

例如，八年級(jí)《物聯(lián)網(wǎng)與探索》的第二單元活動(dòng)1：物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)?；顒?dòng)主要包含兩部分：一是認(rèn)識(shí)射頻識(shí)別技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱RFID）及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用；二是了解射頻識(shí)別技術(shù)采集數(shù)據(jù)的基本方法。為了將射頻識(shí)別技術(shù)的工作過(guò)程和功能原理進(jìn)行提取加工并融入到一個(gè)真實(shí)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目中，筆者設(shè)計(jì)了“RFID助力班級(jí)圖書(shū)管理”的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)：每個(gè)班級(jí)的圖書(shū)角都存放了大量書(shū)籍，班級(jí)的圖書(shū)管理員通常需要定期清點(diǎn)書(shū)架上的書(shū)籍存量，來(lái)提醒教師及時(shí)補(bǔ)充。但是一本本數(shù)實(shí)在太慢。從這樣的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考如何快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出書(shū)架上的書(shū)籍存量。在課堂教學(xué)時(shí)，大部分學(xué)生對(duì)這一問(wèn)題表現(xiàn)出濃烈的興趣，能夠積極參與教師設(shè)計(jì)的各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

●明確項(xiàng)目目標(biāo)，建構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)大部分學(xué)生是陌生的，想要完成本項(xiàng)目的活動(dòng)目標(biāo)——設(shè)計(jì)一套利用射頻識(shí)別技術(shù)幫助班級(jí)圖書(shū)管理的設(shè)備，需要對(duì)此進(jìn)行更為細(xì)致的知識(shí)梳理和任務(wù)細(xì)分。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將其細(xì)化為如下的子目標(biāo)：①認(rèn)識(shí)射頻識(shí)別技術(shù)中的重要工具及其作用。②理解射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理。③通過(guò)組裝搭建簡(jiǎn)易物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)利用射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的功能。④通過(guò)對(duì)比分析深化對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中應(yīng)用的理解。再據(jù)此構(gòu)建出如圖1所示的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)明暗雙線的活動(dòng)設(shè)計(jì)，保證學(xué)生在完成項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中，內(nèi)化知識(shí)理解，提升學(xué)科核心素養(yǎng)，并能對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程有初步的認(rèn)知，逐漸形成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的班級(jí)氛圍。

圖1 課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

●組建學(xué)習(xí)小組，規(guī)劃實(shí)施項(xiàng)目

在傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂上，由于學(xué)習(xí)任務(wù)的挑戰(zhàn)性和復(fù)雜度相對(duì)較低，難以充分發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)。而在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課堂上，任務(wù)難度加劇，認(rèn)知負(fù)荷激增，小組合作學(xué)習(xí)不再流于形式，只有通過(guò)多人的共同探究與協(xié)作，才能最終完成項(xiàng)目目標(biāo)，考慮到實(shí)驗(yàn)器材、場(chǎng)地布置和任務(wù)分工，本項(xiàng)目定為三人一組，并要求每個(gè)小組推薦一位組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌安排組內(nèi)成員的工作，兩位組員分別負(fù)責(zé)組裝搭建和數(shù)據(jù)記錄。

在項(xiàng)目規(guī)劃階段，通過(guò)小組合作，學(xué)生快速地理清了項(xiàng)目制作的步驟，商議形成的實(shí)施思路記錄在學(xué)習(xí)任務(wù)單上。在動(dòng)手搭建和實(shí)驗(yàn)探究階段，以小組合作的學(xué)習(xí)方式讓每位組員在理解與建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程中，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)與能力，增加溝通的技巧與本領(lǐng)。

●自主探究實(shí)踐，制作項(xiàng)目作品

學(xué)生憑借對(duì)利用射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的基本過(guò)程及重要工具的初步認(rèn)識(shí)，梳理出利用這些工具進(jìn)行班級(jí)圖書(shū)管理系統(tǒng)制作的基本流程。接下來(lái)，每個(gè)小組利用事先準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)工具箱，開(kāi)始動(dòng)手制作項(xiàng)目作品。

1.連接硬件，采集數(shù)據(jù)

在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要完成三項(xiàng)任務(wù)：①將電子標(biāo)簽貼在對(duì)應(yīng)的書(shū)籍上。②連接好掌控板、讀寫(xiě)器和天線等硬件設(shè)備。③利用數(shù)據(jù)采集裝置嘗試讀取電子標(biāo)簽里的信息。

在動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中，學(xué)生提出了很多寶貴的問(wèn)題，如書(shū)籍和電子標(biāo)簽是如何產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的？為什么采集到的數(shù)據(jù)是一串?dāng)?shù)字？這串?dāng)?shù)字是什么？在意識(shí)到這些數(shù)字是電子標(biāo)簽的UID信息后，他們又繼續(xù)發(fā)問(wèn)：如何才能將這些UID信息轉(zhuǎn)換為書(shū)籍信息？這種學(xué)生主動(dòng)發(fā)問(wèn)，利用學(xué)習(xí)任務(wù)單上的學(xué)習(xí)支架和小組內(nèi)的商議討論，讓課堂充滿趣味性。

2.程序控制，萬(wàn)物互聯(lián)

在理解了射頻識(shí)別技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系后，學(xué)生渴望通過(guò)改進(jìn)掌控板中的控制程序，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的采集，于是教師演示如何為掌控板刷入新程序，并引導(dǎo)學(xué)生嘗試?yán)庙?xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)中的“項(xiàng)目支持”來(lái)讀懂掌控板中的控制程序（如下頁(yè)圖2）。

圖2 項(xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)

編寫(xiě)程序雖然不是本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，但是借助注釋說(shuō)明，讀懂程序的涵義對(duì)學(xué)生理解射頻識(shí)別技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系大有裨益，同時(shí)，閱讀程序的過(guò)程也是對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的過(guò)程，通過(guò)代碼的執(zhí)行，學(xué)生能夠進(jìn)一步理解物聯(lián)網(wǎng)是如何通過(guò)UID信息返回書(shū)籍信息的。

●展示項(xiàng)目成果，豐富評(píng)價(jià)方式

通過(guò)了解原理—認(rèn)識(shí)硬件—連接裝置—輸入程序，每個(gè)小組都完成了本節(jié)課的項(xiàng)目任務(wù)，制作出了可以檢測(cè)書(shū)籍信息的射頻識(shí)別工具。在接下來(lái)的項(xiàng)目展示環(huán)節(jié)中，各小組輪流為大家講解他們完成項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程，除了匯報(bào)成果外，還對(duì)項(xiàng)目制作過(guò)程中遇到的困難，以及解決的過(guò)程進(jìn)行分享。

在學(xué)生們展示結(jié)束后，教師引導(dǎo)大家在項(xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)的項(xiàng)目評(píng)價(jià)中對(duì)自己本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。

●初中物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計(jì)與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1.用真實(shí)的項(xiàng)目主題引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)既熟悉又陌生，在紛繁蕪雜的學(xué)習(xí)主題中，只有最貼近學(xué)生實(shí)際生活和學(xué)習(xí)情境的項(xiàng)目主題才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以通過(guò)日常教學(xué)觀察、學(xué)生訪談、查閱資料等途徑，對(duì)項(xiàng)目主題進(jìn)行甄別篩選，將科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)內(nèi)容與趣味十足的真實(shí)問(wèn)題巧妙結(jié)合，最終形成挑戰(zhàn)性和實(shí)踐性并重的項(xiàng)目主題。

2.用團(tuán)結(jié)的學(xué)習(xí)小組提升項(xiàng)目的完成效率

為了提升項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的效率，教師必須組建相對(duì)固定、職責(zé)分工明確的學(xué)習(xí)小組。小組中的組長(zhǎng)和組員具有固定的角色職責(zé)和根據(jù)興趣特長(zhǎng)或課程內(nèi)容而形成的臨時(shí)分工。通過(guò)一定時(shí)間的協(xié)作配合，小組內(nèi)的成員將逐漸形成默契、和諧的人際關(guān)系，多樣的溝通方式有利于提升項(xiàng)目的完成效率。

3.用多元的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課堂中，不僅要有針對(duì)項(xiàng)目制作的終結(jié)性評(píng)價(jià)，更要注重項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程性評(píng)價(jià)，不僅要有教師對(duì)學(xué)生的點(diǎn)評(píng)式評(píng)價(jià)，更要注重學(xué)生自己的反思性評(píng)價(jià)，豐富多元的評(píng)價(jià)方式既能保障學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效開(kāi)展，也能促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)與元認(rèn)知的形成。