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1、【課程設(shè)計(jì)論文】物聯(lián)網(wǎng)校本課程設(shè)計(jì)與實(shí)施
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用影響人們生活的方方面面,不僅帶來了生活方式的變革,也對(duì)教育教學(xué)產(chǎn)生了很大的影響。在開發(fā)校本課程過程中,筆者依托比特實(shí)驗(yàn)室,以創(chuàng)客教育理念引導(dǎo)學(xué)生,借助信息技術(shù)手段不斷拓展教學(xué)內(nèi)容,將設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)作品同實(shí)際生活、實(shí)際問題相聯(lián)系,構(gòu)建了具有一定特質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)校本課體系,并采用SEDS教學(xué)模式開展物聯(lián)網(wǎng)課堂教學(xué),以拓寬學(xué)生視野,發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)。
一、物聯(lián)網(wǎng)課程體系設(shè)計(jì)
創(chuàng)客教育是一種利用技術(shù)手段,通過特定課程或活動(dòng),以讓學(xué)生從內(nèi)心領(lǐng)悟創(chuàng)新和分享是人生最大快樂為目標(biāo)的教育。我校開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)校本課程依托比特
2、實(shí)驗(yàn)室,通過課程訓(xùn)練拓展學(xué)生眼界,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,強(qiáng)化學(xué)生的手腦并用,發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力,改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。經(jīng)過近3年的課程教學(xué)實(shí)踐,我校建設(shè)了以“創(chuàng)客教育—比特實(shí)驗(yàn)室”為基礎(chǔ)的智慧型教室,教師們開發(fā)了以物聯(lián)網(wǎng)傳感電子技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)傳感電子交互體驗(yàn)式訓(xùn)練課程體系。在課堂上,筆者讓學(xué)生組合不同功能的模塊,不僅使原來枯燥復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)變得生動(dòng)有趣,簡明易懂,而且激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造靈感,自由地發(fā)揮自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)造的能力方便地搭建自己獨(dú)特的電子系統(tǒng)。該物聯(lián)網(wǎng)校本課程具有制作數(shù)字化、教學(xué)積木化、作業(yè)個(gè)性化、過程游戲化、展示整合化等五大應(yīng)用特征。教師通過培養(yǎng)
3、學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和熱情,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
二、物聯(lián)網(wǎng)課程SEDS教學(xué)模式
教學(xué)模式是指依據(jù)一定的教學(xué)思想與理論,建立起來的穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序。創(chuàng)客教育是一種秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)”的理念,融合應(yīng)用信息技術(shù),以“創(chuàng)中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式,以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式。作為一所九年一貫制農(nóng)村學(xué)校,我校開發(fā)了適應(yīng)自身實(shí)際情況的SEDS教學(xué)模式。SEDS是故事(Story)、實(shí)驗(yàn)(Experiment)、設(shè)計(jì)(Design)和展示(Show)4個(gè)詞的英文首字母拼寫。故事指通過構(gòu)思故事情節(jié)引導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)的展開;實(shí)驗(yàn)指在
4、理論闡述過程中,以實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證和講解,更有說服力;設(shè)計(jì)是要求學(xué)生在理論的基礎(chǔ)上發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力,設(shè)計(jì)出自己的作品;展示是在作品完成后,進(jìn)行交流展示。SEDS教學(xué)模式的特色是在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手,通過實(shí)驗(yàn)操作,增強(qiáng)學(xué)生信心,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí),使學(xué)生的綜合能力得到提高,更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。
三、物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)實(shí)施
課程教學(xué)從一個(gè)個(gè)生動(dòng)的故事開始。教師讓學(xué)生聆聽故事,啟發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。作品通常是以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式完成,這樣可以鍛煉學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)和合作能力,而且在提高動(dòng)手能力和想象力的同時(shí),學(xué)生通過作品的展示與表達(dá)來提高語言表達(dá)能力和審美能力。下面,以“超聲
5、波航海船”為例,闡述在SEDS教學(xué)模式下開展物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)的操作方法和步驟。
(一)故事情境引入課題
故事情境教學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中能有效吸引學(xué)生注意力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣,幫助學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),并在故事情境的引導(dǎo)下主動(dòng)地進(jìn)行思考與想象,這對(duì)于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意思維起著不容小覷的作用。在“超聲波測距儀”這一課的課堂教學(xué)引入環(huán)節(jié),教師安排學(xué)生觀看一段預(yù)先準(zhǔn)備好的《非凡動(dòng)物》第一季第六集《超聲波海豚》視頻,引導(dǎo)學(xué)生討論海豚交流方式(聲音交流),通過情境引入課題內(nèi)容超聲波,進(jìn)而講解超聲波的基本概念并與學(xué)生一起探討超聲波的應(yīng)用和發(fā)展史,為本節(jié)課的后續(xù)教學(xué)活動(dòng)作鋪墊。學(xué)生在感興趣的故
6、事情境中會(huì)主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng),這為教學(xué)活動(dòng)的后續(xù)開展奠定了良好基礎(chǔ)。
(二)實(shí)驗(yàn)探究合理建構(gòu)
在學(xué)生學(xué)習(xí)了超聲波的基本知識(shí)后,教師接下來要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作,依據(jù)超聲波原理初步完成超聲波測距儀的制作。
1.原理分析
物聯(lián)網(wǎng)課程最大的特色是鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)腦發(fā)揮創(chuàng)意和想象力來完成作品。在“超聲波測距儀”這一課的教學(xué)中,教師首先要與學(xué)生一起對(duì)聲波測距儀的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析,啟發(fā)學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)和比特實(shí)驗(yàn)室裝備實(shí)現(xiàn)超聲波測距智能化的創(chuàng)意思維。超聲波測距儀工作原理是利用超聲波收發(fā)模塊發(fā)射一定頻率的超聲波,在空氣中傳播,到達(dá)被測
7、物體或障礙物后反射回來,由超聲波收發(fā)器模塊接收脈沖,其所經(jīng)歷的時(shí)間是往返時(shí)間,這個(gè)時(shí)間與超聲波傳播的路程有關(guān)。因此,利用公式s=vt,通過測試傳輸時(shí)間就可以測得距離。但由于超聲波是聽不見、看不到的,在裝置上安裝激光燈,就能很好地分辨被測物體。
2.連接裝備
“不聞不若聞之,聞之不若見之,見之不若知之,知之不若行之,學(xué)至于行而止也。”(《荀子儒效》)物聯(lián)網(wǎng)課程是一門強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力、注重實(shí)踐操作的課程。在了解超聲波測距儀的基本原理后,教師可以安排學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材說明表在比特實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)物箱中找到相應(yīng)的傳感器模塊和其他裝備,然后按照實(shí)驗(yàn)電路連接圖拼接
8、完成,并準(zhǔn)備檢測功能是否正常。學(xué)生通過拼裝組合設(shè)計(jì),在實(shí)驗(yàn)中對(duì)電子系統(tǒng)的整體功能及模塊結(jié)構(gòu)會(huì)有更深入的了解。
3.實(shí)踐檢驗(yàn)
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在完成超聲波測距儀組裝后,學(xué)生必須通過實(shí)踐操作來檢驗(yàn)超聲波測距儀能否正常工作。學(xué)生接通電源,將電池按照正負(fù)極準(zhǔn)確裝入電池盒并打開電源開關(guān)。電源提示燈亮,同時(shí)激光燈點(diǎn)亮,說明儀器目前處于可工作的待機(jī)狀態(tài)。接著,學(xué)生開始測距,確定測量物體后單擊按鈕。如果所測物體在量程范圍內(nèi),則語音播報(bào)物體距離儀器的距離;如果物體距離儀器太近(5m),則發(fā)出警報(bào)聲,表明不適合測量。這個(gè)量程是在前期研發(fā)階段程序設(shè)置的,可以根據(jù)實(shí)際需求重新
9、編程設(shè)置。
(三)設(shè)計(jì)造型合作組裝
有了結(jié)合生活實(shí)際的創(chuàng)意情境,就有了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的腳本。筆者認(rèn)為:物聯(lián)網(wǎng)課堂是以學(xué)生為中心,以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為依托,通過小組合作的形式開展真實(shí)的體驗(yàn),完成作品的創(chuàng)作,強(qiáng)調(diào)對(duì)創(chuàng)新精神、問題解決等綜合能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育平臺(tái)。在設(shè)計(jì)造型環(huán)節(jié),小組成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作,深入分析確定造型,依靠團(tuán)隊(duì)的智慧提出各種解決方案,通過搭建亞克力交互積木、測試篩選驗(yàn)證其可行性,最終設(shè)計(jì)出新穎創(chuàng)意的三維造型模塊。學(xué)生將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)尤為重要,它是學(xué)生完成作品的前提。設(shè)計(jì)的過程就是學(xué)生鍛煉藝術(shù)設(shè)計(jì)、審美想象、語言表達(dá)以及動(dòng)手制作能力的創(chuàng)新過程。
10、
(四)展示交流多元評(píng)價(jià)
教師應(yīng)倡導(dǎo)“立足過程,促進(jìn)發(fā)展”的學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià),運(yùn)用多樣化的評(píng)價(jià)方法,促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性化地發(fā)展。展示評(píng)價(jià)是教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié),教師讓學(xué)生針對(duì)5W(When、What、Where、Who、Why)設(shè)計(jì)并講解自己作品是什么、怎么想的、做什么用。5W設(shè)計(jì)鏈條是為鍛煉學(xué)生的語言溝通能力特意設(shè)計(jì)的,是為了讓學(xué)生深刻理解創(chuàng)新思維的過程,養(yǎng)成做事情有條理、有規(guī)律的良好習(xí)慣。在“超聲波測距儀”這課中,學(xué)生采用創(chuàng)意演講形式進(jìn)行展示評(píng)價(jià)。在演講展示前,學(xué)生要準(zhǔn)備好作品、PPT等,展示時(shí)著重表述作品從操作設(shè)計(jì)到建構(gòu)作品的過程。物聯(lián)網(wǎng)校本課程評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建旨在培
11、養(yǎng)學(xué)生的思維擴(kuò)展能力,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)和方法解決實(shí)際問題的能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的欲望,從而培養(yǎng)出全方位發(fā)展的創(chuàng)新型人才。
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