小學創客教育的項目式學習實施初探

秦繼艷 賈明慧

摘要：面向中小學生開展創客教育既是時代發展的要求，也是素質教育和人才培養的要求。在創客教育中，項目式學習是一種以學生為中心、圍繞特定教學內容進行的具有探究性的教學組織形式。本文以防近視臺燈為例，總結了項目式學習在創客教育中的綜合運用。

關鍵詞：項目式學習;創客教育

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

隨著創客教育的不斷深入，如何在課堂教學活動設計中，結合項目式學習的優勢促進創客教育活動的開展成為關注的重點。本文以防近視臺燈的開發為例，闡述學生如何通過發現問題、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要求的作品的過程。

● 項目式學習的實施

項目式學習為培養中學生綜合素質提供了一種可操作的方法，它符合新課程改革的精神，對當前的學科教學、綜合實踐、研究性學習，尤其是創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，探究項目式教學在創客教育中的應用，以期為后續的教學提供思路。

1.問題產生的背景

對教師而言，激發學生的學習動機與興趣，提高其學習積極性至關重要，這就要求教師結合學科性質、特點，采取靈活的導課方式，為學生創設學習情境。筆者發現，隨著信息技術的普及，青少年越來越頻繁地接觸和使用電子設備，尤其是2020年新冠疫情突發后，全國中小學均采用線上授課的教學模式，但學生居家學習卻無人監管，導致開學后戴眼鏡的學生明顯增多。

于是，筆者嘗試利用創客空間已有的硬件，引導學生制作一臺智能讀寫守護儀，希望能夠給看書或者做作業時間過長的學生計時提醒，當學生的讀寫姿勢不正確時進行警告，它可以調節光線亮度，還可以讓家長進行有效監督。

2.方案設計

筆者采用學生分組的形式組織學習活動。學習小組的構成遵循“組內異質，組間同質”的原則，這樣既便于組內幫扶，又適用于組間競爭。學生們經過分析研究，將問題及解決方案進行總結與闡述：

①針對持續讀寫時間過長的問題，設計了計時提醒功能，把讀寫的時長設定為40分鐘。按下綠色按鈕，開始計時，40分鐘后，會發出提示音，提醒學生休息，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，超聲波傳感器會發出提示音，提醒使用者把頭抬高一點，調整到正確的讀寫姿勢，等頭部調整到合適的高度，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，養成良好的學習習慣。

③針對學習環境光線較暗，容易導致眼疲勞的問題，設計了用光線傳感器感應學習環境的光線，如果學習環境光線太暗，則光環板的燈亮起，提醒調整學習環境的光線。如果光線適宜，則光環板的燈熄滅。

④為了讓學習環境更舒適，學生還添加了溫度傳感器和顯示器。如果學習環境溫度太高，小風扇會自動轉起，提醒調整學習環境的溫度。

⑤針對家長不能時刻監督提醒學生養成良好學習習慣的問題，可以添加物聯網功能。家長可以通過網絡，隨時關注孩子的讀寫時長和讀寫姿勢等。

3.物聯網平臺的選擇

物聯網是指通過信息傳感設備，按約定的協議，將任何物體與網絡相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能。簡單說來，物聯網就是把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來，進行信息交換，即物物相息，以實現智能化識別和管理。本設計就是應用了物聯網平臺的數據信息交換和通信功能。常見的物聯網平臺有OneNET和阿里云等，本案例用的是OneNET。OneNET全稱為中國移動互聯網平臺，是由中國移動打造的PaaS物聯網開放平臺。平臺能夠幫助開發者輕松實現設備接入與設備連接，提供綜合性的物聯網解決方案，實現物聯網功能。登錄網址為：https：//open.iot.10086.cn/intro。登錄后可以進行項目/設備的綁定。

4.具體實施步驟

（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）、光環板（1塊）、溫度傳感器（1個）、溫度顯示器（1個）、小電機（1個）、數據線（若干）、手工材料（若干）。

（2）設計搭建

①組裝掌控板1及相關接線。

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，負責計時及提醒。

③安裝超聲波傳感器，與掌控板1連接，負責測量使用者頭部和桌面之間的距離。

④輸入程序，進行測試（如圖1、圖2）。

⑤安裝光線傳感器，與掌控版2連接，時刻測量學習環境的光線值。

⑥將光環板與掌控板2連接，當光線強度太弱時，光環板燈亮起，調整學習環境的光線亮度。

⑦將溫度傳感器與掌控板2連接，并添加溫度顯示器，實時顯示學習環境的溫度。

⑧安裝小電機和3D打印的風扇，設定在環境溫度過高時，風扇自動轉動。

⑨在掌控板2中，設置家長遠程監測功能，輸入如下頁圖3所示的程序。家長注冊并登錄OneNET——中國移動物聯網開放平臺，找到學生讀寫守護儀，通過觀察設計的兩個參數，就可以掌握孩子的學習情況。其中，數據流num1表示學生距離書本的距離;數據流num2表示學習助手前是否有學生，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）進行測試。

（3）完善外觀

（4）“防近視臺燈”測試及結構優化

該項目針對現有臺燈功能單一的現狀，做了較多優化：

①可以對學生讀書作業的時長進行計時，提醒注意勞逸結合。

②時刻監督學生在學習的時候要時刻保持正確的讀寫姿勢。

③時刻監測學習環境的光線和溫度，當光線太暗的時候，光環板的燈亮，提醒要注意補充光線。

④當溫度太高的時候，小風扇轉起，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平臺關注孩子是否在學習，以及學習狀態下孩子的讀寫姿勢情況。

但本設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展諸多功能，但是在實際操作中，利用率未可知，培養一種習慣很難，糾正一種習慣更難，當學生已經有了不好的讀寫習慣時，改正的過程中一定充滿坎坷，被監督也會成為學生的心理負擔，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，雖然實現的功能復雜化，但提高了臺燈出問題的幾率，后期維護如果再有資本投入或過程煩瑣，往往不會得到受眾支持。

● 項目式學習在創客教育中的優勢

在本項目的開展過程中，項目式學習與創客教育教學有以下幾方面的融合：

第一，在項目學習中，認知目標的實現已不是唯一的教學目標，項目學習更側重于讓學習發現知識、表述知識和應用知識，學生在探究的過程中，利用自主探究、小組合作、動手實踐等解決了實際問題，提升了自己的能力。

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

第三，創客教育中的教師是引導者，因為學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，引導學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劃。

需要注意的是，傳統教學模式依然存在不可取代的優越性，學生可以通過自主探究提升動手能力創新能力，將想法付諸行動變為現實，但是這一系列的操作必須有扎實的基礎知識做基礎，學生可以憑借自己豐富的個人經歷對項目式教學提供創意想法，但也不能缺少傳統課堂的知識傳授。如何將兩者合理地結合起來，依舊是教師努力的方向。