小学综合实践活动“物联网”主题课程的开发与实施

【摘 要】综合实践活动是国家义务教育和普通高中课程方案规定的必修课程，与学科课程并列设置，是基础教育课程体系的重要组成部分。综合实践活动要从学生的真实生活和发展需求出发，从生活情境中发现问题，并转化为活动主题。开发“物联网”主题活动，既源于学生的真实生活需求，又是时代发展的需要，能提升学生的创新精神与主动实践能力，为培养适应未来社会发展的高素质人才打下基础。

【关键词】综合实践活动;物联网;小学

【中图分类号】G623.58  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）16-0228-02

2009年8月，中国物联网发源地——无锡提出尽快建立中国的传感信息中心——“感知中国”中心。支撑“感知中国”战略的关键技术就是“物联网”技术。《物联网“十二五”发展规划》圈定9大领域的重点示范工程，分别是：智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智慧环保、智能安防、智能医疗、智能家居。

物联网与人们的生活联系密切，我国的物联网教育早已在高校开展，很多院校设立了相关专业，而基础教育阶段对相关知识还不够重视。只有将物联网项目内容实行课程化、系统化教育，才能更大程度地为培养物联网人才服务。因此，在基础教育阶段，结合学科建设，尤其是信息技术和STEM课程的内容，开发以“物联网”为主题的综合实践活动校本课程，是学校课程建设的一个重要方向。

1   课程设置的理论和实践依据

1.1  国家战略发展需要

2010年，教育部办公厅《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》指出，要加大新兴产业人才培养力度，加快课程体系、教学内容、教学方法、管理与运行机制的创新，大力培养新兴产业相关专业人才，以满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求。除了在高校开设物联网相关专业外，在小学阶段开设物联网课程也是建设创新型国家发展战略的需要，可以为培养适应未来社会发展的高素质人才打下基础。

1.2  培养核心素养，强调跨学科融合

物联网是一门综合性学科，知识层面涉及计算机、电子技术、数学等专业，学习方式与科学、STEM等课程也有相似之处。因此，在小学开设“物联网”综合实践活动课程有利于培养和发展学生的核心素养。

1.3  新课程的核心理念体现“以学生为中心”

物联网知识体系的结构可以分为应用层、网络层、感知层三个层面。鉴于小学生的专业知识储备基础、理解能力、学习方式以及课程标准的要求，可选择和学生日常生活关系密切的智能家居为主题，针对现实场景设定学习任务，让学生在交互式教学环境中主动参与学习，亲身体验物联网技术带来的技术革新，以激发学生的学习兴趣，充分体现学生的主体作用[1]。

2   构建体系化的教学内容

以物联网智能家居体验馆、智能教室、物联网科普长廊为硬件载体，以学校名师团队、本地物联网企业以及国内专业课程机构共同组成的物联网课程开发中心为核心力量，可针对五年级全体学生开设每周1课时，每学期14课时，每学年28课时的物联网综合实践活动课程体系，坚持循序渐进原则，实施从认知到验证再到设计和综合性实验的教学体系。

2.1  课程场地建设

2.1.1  物联网智能教室及智能家居体验馆建设

如笔者所在学校，由本地物联网企业对智能家居体验馆和智能教室进行整体规划设计，主要配置包括智能控制终端、灯光控制系统、窗帘控制系统、家电控制系统、空气监测、净化系统、室内安防系统等。

2.1.2  物联网科普文化长廊建设

物联网科普文化长廊内容以图文资料为主，主要包括物联网概念的介绍、历史溯源、核心技术、应用领域、应用案例以及发展前景等。

2.2  主要课程内容安排

2.2.1  物联网基础知识及应用

通过课程，让学生知道物联网是通过各种环境感知设备，如各类传感器、射频识别、GPS等，按约定的协议，把“物品”与互联网连接起来进行信息交互、通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络，最终目标是实现物理世界、信息世界和人类社会的连接与融通。

学生需知道物联网涉及四个基本层面：信息感知、信息传输、信息处理和领域应用、支撑应用的物联网安全和控制理论及技术。物联网工程专业是研究以上四个基本层面的综合性的新专业。笔者在教学设计中，結合学生身边的案例，基于所在学校已有的物联网教室的硬件配置，让学生对相关知识有初步了解和掌握。

2.2.2  空气净化系统

空气净化是用传感器检测空气中PM2.5及二氧化碳等含量，当相关物质的含量达到一定值后，系统会自动启动净化装置。待空气中有害物质含量降低到一定比值后，净化系统会自动关闭。学生在学习过程中将学到有害物质的组成、如何对人体构成危害、专业传感器工作和检测原理、统计和分析相关知识、净化装置有关原理等知识。该主题课程包括了科学、信息、数学等相关知识[2]。

2.2.3  煤气泄漏监测

本主题包括了煤气包含哪些成分、对人体有哪些危害、如何用专业传感器检测煤气、达到什么比值后需要报警、报警程序如何启动、程序如何编写等知识，涵盖了科学、信息（编程）、数学等有关知识。

2.2.4  消防报警系统

消防报警从对人身安全危害最大的烟雾入手，包括对烟雾（一氧化碳为主）的检测、烟雾的特征、如何报警、如何逃生和救援等知识，涵盖科学、信息等学科知识。

3   课程实施方法

3.1  实地考察探究

通过参观社会相关企业，了解物联网在生活中的运用，知道如何通过网络实现物物相连，了解物联网给人们生活带来的便利，关注物联网前景的发展，激发学生的学习兴趣和求知欲，为活动的开展奠定基础。

3.2  项目化教学

项目式学习（Project-based Learning，简称PBL）是一种以学生为中心，以解决问题为核心的教学模式，让学生从现实世界的基本问题出发，围绕复杂的、来自真实情境的问题，以小组的形式进行较長周期的开放性探究活动，并完成一系列包括设计、计划、问题解决、决策、作品创建以及结果交流等的学习任务，最终达成知识建构与能力提升的目标。

项目式学习培养的是学生内在的兴趣、独立思考、动手能力等，旨在教会学生如何主动学习。通过学习，学生掌握的并不是某个知识点，而是整个知识面，能锻炼学生的综合能力，使物联网课程更有价值，这也是教师培养适应未来社会发展的学生最应该关注的重点。

4   课程预期成果

4.1  提升学生的创新精神与主动实践能力

（1）在物联网的整个教学过程中穿插智能家居系统的结构和功能分析，能使学生了解物联网课程的每一部分知识在实际工程项目中是如何运用的，教师要引导学生有目的地学习物联网相关知识。

（2）在知识更新速度飞快的时代，学生必须具备自主学习的能力才能跟上社会发展的步伐。“物联网”主题课程的构建基于学生生活，能激发学生的学习兴趣，使学生通过项目式学习养成自主学习的习惯。

（3）创新主要在现有规则的基础上进行，学生创新能力的培养和提高需要立足于实际的学习。创新的路径应建立在掌握基础知识的基础上，经过反复实践、修改、检验，而这个过程能够逐渐提升学生的实践能力，培养其创新精神。

4.2  形成多维度的立体的课程评测体系及评估报告

开放的评价模式包括学生自评、小组评价及教师评价，能更有效地培养学生的核心素养。多维度的评价标准包括动手能力、观察能力、创新能力、团队合作、语言表达、领导能力等，能以此对学生的学习进行全方位综合评价。建立多维度的评价方法包括发展性评价维度、评价对象多元化、评价主体多样化、多维时空评价模式。对学生的评价应利用信息化与人工智能等手段，建立过程性的、个性化的、德智体美劳全面关注的评价系统。

4.3  促进教师队伍成长

人工智能、物联网时代，为适应科技的变革，教师角色应有所转变，教师应该有一种资源整合意识，在教学中融合多学科知识，有意识提高自身的课程开发意识及课程开发能力。为响应国家“互联网+”行动和发展人工智能的目标，学校需要有专业、优秀的教学团队以及良好的资源供给，充分整合学校的可利用资源将美好愿景落地，用课程的研发带动教师队伍的成长，从而推动教育事业的发展，帮助学生更好地面向未来。

4.4  提升学校文化品格

文化是一所学校的灵魂。很多学校都在打造体现本校特色的校园文化，物联网体现了未来社会的发展趋势，有助于提升校园文化的时代性和科学性。“物联网”主题校本课程的建设着眼于“基于儿童，发展儿童”的成长目标，致力于培养具有个性化思维、现代化技能、国际化视野并能积极应对未来社会发展的精英少年，帮助学校形成指向未来、指向学生发展的教学特色，促进学校文化品格的提升。

【参考文献】

[1]刘景福，钟志贤.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002（11）.

[2]柯清超.超越与变革：翻转课堂与项目学习[M].北京：高等教育出版社，2016.

【作者简介】

王敏（1984～），女，汉族，江苏宿迁人，本科，中小学一级。研究方向：综合实践活动及劳动教育。