借移動物聯之東風 添綜合實踐之活力

摘 要：移動物聯技術的廣泛應用是當今社會發展的大趨勢，物聯技術與課程整合也成為21世紀教育教學改革的新觀點。新課程背景下，綜合實踐活動課程也日益得到重視。基于這個現狀，吳中區教育技術中心在轄區內17所學校安裝了物聯網套件，嘗試研究物聯網在中小學綜合實踐課程中的應用，那么這種新型的基于移動物聯的綜合實踐課該如何設計實施，結合《讓花變色》這一具體課例展開闡述。

關鍵詞：移動物聯;綜合實踐;課例設計

移動物聯技術的廣泛應用是當今社會發展的大趨勢，物聯技術與課程整合也成為21世紀教育教學改革的新觀點。綜合實踐活動課程是一種基于學生的直接經驗、密切聯系學生自身生活和社會生活、體現對知識的綜合運用的課程形態，是以學生的直接經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。基于這些現狀，吳中區在轄區內的17所學校安裝了移動物聯設備，力求通過利用物聯網技術、互聯網技術、云存儲、大數據分析等多種先進的技術手段，統籌規劃，提升綜合實踐課程效率，培養學生的實踐能力。那么，如何設計實施基于移動物聯環境下的綜合實踐課例呢？筆者將結合吳中區木瀆中心小學的課例《讓花變色》進行詳細闡述。

一、什么是移動物聯環境

移動物聯環境主要包括物聯網和物聯設備兩塊內容。移動物聯網是移動通信、移動終端、物聯網三大領域碰撞和融合的結果，是物聯網發展的重要模式和途徑。早在2004年，歐洲相關學者就為移動物聯網提出了建設架構和早期模型，即通過移動技術將移動設備作為物聯網的接入媒介，使得移動設備成為物聯網通用終端，由移動設備獲得物聯網目標端的信息，并通過移動網絡傳輸到服務器端，由此完成服務。吳中區所用的物聯設備是指智慧生態物聯網套件。主要由三大部分構成，基于PAD的APP軟件，各種傳感器套箱和智慧生態罩。APP軟件主要有四大功能，各種傳感數據采集和顯示功能、模擬現代農業溫室大棚控制功能、語音播報功能、實時視頻觀察功能。傳感器主要包括環境溫度傳感器、環境濕度傳感器、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。智慧生態罩是模擬農業生態大棚形成一個閉合的環境。套件的目的主要是培養學生的DIY動手能力和創客實驗設計能力，通過搭積木式的方式完成一個物聯網的生態數據采集系統，并利用該系統結合實驗指導手冊，開展生態相關實驗。物聯網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，完成一個物聯網系統并通電;第二步打開APP軟件，按照說明書的要求，連接網絡和登錄系統，并測試所有的數據和控制是否正常;第三步在智慧生態罩里，根據實驗手冊指導開展相關的實驗。

二、移動物聯綜合實踐課堂與傳統綜合課堂的區別

（一）展現真實情境，實現體驗式學習

相比于傳統的枯燥死板的課堂書本教學，物聯網環境下搭建的真實情境的觀察教學更能調動學生的興趣，激發他們探究的熱情。通過攝像頭可以觀察到真實的植物生長狀態;可以記錄真實的植物生長影響因素，用數據說話。相比于傳統的仿真的簡易的演示實驗，物聯網環境下搭建的多樣化探究實驗更能培養學生的探究能力，開展各種主題型、差異性、對比型等科學小實驗和合作性探究，真正實現體驗式學習。

（二）不受時空限制，提升教學效果

傳統的中小學綜合實踐活動課程多為集中實體式學習，時間為40分鐘以內，在有限的時間內老師必須完成設定好的教學任務，沒有多余的時間進行課前導學或課后拓展。傳統的綜合實踐課程多在校內課內完成，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。利用物聯網、移動互聯網、云存儲等技術手段就可以為解決以上問題提供很大的空間，創造無限的可能。教師可以引導學生通過物聯網平臺進行簽到學習，幫助學生實現隨時隨地的觀察。課后可以邀請家長協助學生完成記錄、交流和分享學習成果，將細微的變化展示在互聯網平臺上。

（三）積累過程資料，形成學習檔案

傳統的綜合實踐課程中，老師和學生都僅僅停留在完成教學任務的起始階段，對于學生的作業、觀察記錄、學習成果等方面都沒有過程性的積累，等到學期結束，學生得到的就是一個冷冰冰的成績。借助移動物聯平臺，這些問題就迎刃而解了。學生的任務單、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，形成一本厚實的學習檔案。

三、移動物聯環境下的課例設計

（一）課前生成問題，激發探究興趣

傳統的課例設計主要是圍繞課堂40分鐘或45分鐘如何設計教學活動而展開，但是移動物聯環境下的課例設計強調的是問題的發現—探究—解決—再發現—再探究—再解決的良性循環過程，重在培養學生的探究精神，團隊合作能力和發現問題、解決問題的能力。課前的學習主要鼓勵學生通過觀察身邊的事物或者在線觀測發現問題，列出問題清單，再通過小組討論決定最想解決的問題。

在吳中區木瀆中心小學的物聯網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，形態各異。它與普通花房最大的區別是它有高科技的物聯網環境和物聯網套件，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，這是學生閑暇最愿意去的地方。課前學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。教師的任務是引導學生開展探究學習。以木瀆中心小學的課為例，這節課主要包括五個環節，分別是“說一說”“看一看”“學一學”“做一做”“賽一賽”。在第一環節中，老師通過與學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”，目的是連接學生頭腦中的舊知識與課堂上的新知識。第二環節是通過播放一段花兒變色的視頻，讓學生直觀地看到假設的情境。第三環節是學一學，也是整節課的重點之一，目的是讓學生了解影響花兒變色的因素。學生通過互聯網查閱了花的顏色是由花瓣細胞里的色素決定的，花瓣細胞里的色素種類很多，與花的顏色有關的主要是花青素和類胡蘿卜素。那么花青素如何提取呢？學生再次合作上網搜索答案。老師總結：同學們通過平板上網搜索的方法耗時又復雜，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。第四環節是做一做，這也是學生最感興趣的一個環節——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、物聯網套件、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，先用物聯網套件中的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，觀察并記錄結果，拍照上傳至平臺。學生以小組為單位，團隊合作，一人負責拍照，兩人負責完成實驗，一人負責通過物聯網套件讀取酸堿度數據，一人負責記錄實驗記錄單。最后每個小組派一個代表匯報結果：我們是 小組，通過實驗，我們發現花青素遇 會變 。酸性越強，顏色越 。堿性越強，顏色越 。第五環節是“賽一賽”。老師準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，會發現兩朵紙花變成了不同的顏色。引導學生提出問題，一學生提問：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：請每一個小組認領一株真的風信子，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，通過物聯網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習作品，開展遠程在線觀測，在線學習或觀察，寫寫研究日記，展示探究成果等。以本節課為例，小組成員的課后任務是通過物聯網設備每天觀察并記錄風信子的變色情況，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。等下一節課的時候就可以呈現各自的研究成果，圖文并茂，有理有據，同時鍛煉了學生的演講能力和表現力。

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

參考文獻：

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作者簡介：胡曉琴，江蘇省蘇州市吳中區教育技術中心電教研究員，中學一級教師，主要從事中小學信息技術與課程融合應用研究。