基于項目式學習的初中物聯網課程設計
——以“RFID助力班級圖書管理”項目為例

喻晨亮 賀森 安徽省合肥一六八玫瑰園學校

《義務教育階段信息科技課程標準（2022年版）》鼓勵教師采用項目式學習的教學模式開展學科教學。在教學實踐中筆者發現，初中生的自主學習能力相對較弱，知識面較為狹窄，團隊協作能力較差，如何在初中信息技術課堂上組織起高效有序的項目式學習，切實提升學生的學習興趣，變革傳統信息技術課堂中的技能操練為“有目標的”技能應用，是每位一線教師努力思考和解決的問題。下面，筆者以“RFID助力班級圖書管理”項目為例，探討如何在初中物聯網課程教學中融入項目式學習，并驗證該教學模式的有效性。

●聚焦真實問題，激發學習興趣

情境的創設要真實，反映真實問題，引導學生通過真實問題去建構知識是信息科技課程標準對課程教學情境創設的基本要求。只有通過與生活緊密關聯的真實問題，才能更好地幫助學生將知識的學習從課內牽引至課外，激發起他們的學習興趣。

例如，八年級《物聯網與探索》的第二單元活動1：物聯網識別技術。活動主要包含兩部分：一是認識射頻識別技術（以下簡稱RFID）及其在物聯網中的應用；二是了解射頻識別技術采集數據的基本方法。為了將射頻識別技術的工作過程和功能原理進行提取加工并融入到一個真實的學習項目中，筆者設計了“RFID助力班級圖書管理”的項目式學習活動：每個班級的圖書角都存放了大量書籍，班級的圖書管理員通常需要定期清點書架上的書籍存量，來提醒教師及時補充。但是一本本數實在太慢。從這樣的實際問題出發，引發學生思考如何快速準確地統計出書架上的書籍存量。在課堂教學時，大部分學生對這一問題表現出濃烈的興趣，能夠積極參與教師設計的各項學習活動。

●明確項目目標，建構教學內容

對于物聯網的知識大部分學生是陌生的，想要完成本項目的活動目標——設計一套利用射頻識別技術幫助班級圖書管理的設備，需要對此進行更為細致的知識梳理和任務細分。教師在教學設計時，可以將其細化為如下的子目標：①認識射頻識別技術中的重要工具及其作用。②理解射頻識別技術的工作原理。③通過組裝搭建簡易物聯網平臺，實現利用射頻識別技術進行數據采集的功能。④通過對比分析深化對射頻識別技術在物聯網場景中應用的理解。再據此構建出如圖1所示的教學內容，通過明暗雙線的活動設計，保證學生在完成項目活動過程中，內化知識理解，提升學科核心素養，并能對項目式學習的過程有初步的認知，逐漸形成項目式學習的班級氛圍。

圖1 課程環節設計

●組建學習小組，規劃實施項目

在傳統信息技術課堂上，由于學習任務的挑戰性和復雜度相對較低，難以充分發揮小組合作學習的優勢。而在項目式學習的課堂上，任務難度加劇，認知負荷激增，小組合作學習不再流于形式，只有通過多人的共同探究與協作，才能最終完成項目目標，考慮到實驗器材、場地布置和任務分工，本項目定為三人一組，并要求每個小組推薦一位組長，負責統籌安排組內成員的工作，兩位組員分別負責組裝搭建和數據記錄。

在項目規劃階段，通過小組合作，學生快速地理清了項目制作的步驟，商議形成的實施思路記錄在學習任務單上。在動手搭建和實驗探究階段，以小組合作的學習方式讓每位組員在理解與建構知識的過程中，提升團隊協作的意識與能力，增加溝通的技巧與本領。

●自主探究實踐，制作項目作品

學生憑借對利用射頻識別技術進行數據采集的基本過程及重要工具的初步認識，梳理出利用這些工具進行班級圖書管理系統制作的基本流程。接下來，每個小組利用事先準備好的實驗工具箱，開始動手制作項目作品。

1.連接硬件，采集數據

在此環節中，學生需要完成三項任務：①將電子標簽貼在對應的書籍上。②連接好掌控板、讀寫器和天線等硬件設備。③利用數據采集裝置嘗試讀取電子標簽里的信息。

在動手實踐的過程中，學生提出了很多寶貴的問題，如書籍和電子標簽是如何產生關聯的？為什么采集到的數據是一串數字？這串數字是什么？在意識到這些數字是電子標簽的UID信息后，他們又繼續發問：如何才能將這些UID信息轉換為書籍信息？這種學生主動發問，利用學習任務單上的學習支架和小組內的商議討論，讓課堂充滿趣味性。

2.程序控制，萬物互聯

在理解了射頻識別技術與物聯網的關系后，學生渴望通過改進掌控板中的控制程序，最終實現對電子標簽中數據的采集，于是教師演示如何為掌控板刷入新程序，并引導學生嘗試利用項目活動手冊中的“項目支持”來讀懂掌控板中的控制程序（如下頁圖2）。

圖2 項目活動手冊

編寫程序雖然不是本節課的教學目標，但是借助注釋說明，讀懂程序的涵義對學生理解射頻識別技術與物聯網的關系大有裨益，同時，閱讀程序的過程也是對學生計算思維培養的過程，通過代碼的執行，學生能夠進一步理解物聯網是如何通過UID信息返回書籍信息的。

●展示項目成果，豐富評價方式

通過了解原理—認識硬件—連接裝置—輸入程序，每個小組都完成了本節課的項目任務，制作出了可以檢測書籍信息的射頻識別工具。在接下來的項目展示環節中，各小組輪流為大家講解他們完成項目任務的過程，除了匯報成果外，還對項目制作過程中遇到的困難，以及解決的過程進行分享。

在學生們展示結束后，教師引導大家在項目活動手冊的項目評價中對自己本節課的學習效果進行自我評價。

●初中物聯網課程設計與實施經驗總結

1.用真實的項目主題引領學生的學習興趣

學生對物聯網的知識既熟悉又陌生，在紛繁蕪雜的學習主題中，只有最貼近學生實際生活和學習情境的項目主題才能激發學生的學習興趣。教師可以通過日常教學觀察、學生訪談、查閱資料等途徑，對項目主題進行甄別篩選，將科學嚴謹的知識內容與趣味十足的真實問題巧妙結合，最終形成挑戰性和實踐性并重的項目主題。

2.用團結的學習小組提升項目的完成效率

為了提升項目式學習的效率，教師必須組建相對固定、職責分工明確的學習小組。小組中的組長和組員具有固定的角色職責和根據興趣特長或課程內容而形成的臨時分工。通過一定時間的協作配合，小組內的成員將逐漸形成默契、和諧的人際關系，多樣的溝通方式有利于提升項目的完成效率。

3.用多元的學習評價促進學生的全面發展

在項目式學習的課堂中，不僅要有針對項目制作的終結性評價，更要注重項目實施的過程性評價，不僅要有教師對學生的點評式評價，更要注重學生自己的反思性評價，豐富多元的評價方式既能保障學習活動的有效開展，也能促進學生的深度學習與元認知的形成。