基于新課標的初中信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)實踐路徑

《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》的實施，讓信息科技教育在初中階段的重要性愈發(fā)凸顯。信息科技作為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的核心課程，需要注意與時代發(fā)展接軌。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及為信息科技教學(xué)提供了豐富的資源與應(yīng)用場景，但如何將其合理融入初中教學(xué)體系尚處于探索階段，因此本文立足新課標要求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用，從教學(xué)設(shè)計、課堂實踐及評價方式出發(fā)，探討如何更好地提升學(xué)生對信息技術(shù)的理解應(yīng)用能力，同時激發(fā)他們對未來科技的興趣。

一、初中信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)的必要性

科學(xué)教育是提升國家科技競爭力、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高全民科學(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)和載體，而初中信息科技教育是科學(xué)教育的重要一環(huán)，與時俱進尤為重要。

新課標準明確提出信息科技教育注重激發(fā)學(xué)生對科學(xué)和技術(shù)的思考，課程內(nèi)容設(shè)計強調(diào)從基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)到實際應(yīng)用的拓展。而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)極大地擴展了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作空間，推動了物理世界與數(shù)字世界相互融合。

信息科技與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿科技相融合的教學(xué)方式是必要的。在融合教學(xué)中，學(xué)生主動參與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動，能根據(jù)自身的興趣和需求去探索和發(fā)現(xiàn)知識，進而在解決實際問題的過程中，構(gòu)建對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理解與應(yīng)用能力；在融合教學(xué)模式下，學(xué)生既獨立學(xué)習(xí)，也在與他人合作、交流的過程中進行知識的建構(gòu)，在團隊中分享彼此的見解，借助同伴的知識和教師的引導(dǎo)解決學(xué)習(xí)中遇到的挑戰(zhàn)，這種學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生提高綜合能力，同時也促進知識的應(yīng)用。

教師作為學(xué)生創(chuàng)新能力的引導(dǎo)者，在課程實施過程中，通過項目導(dǎo)向式學(xué)習(xí)（PBL）和問題解決式學(xué)習(xí)（IBL）的方法鼓勵學(xué)生主動探索、獨立思考與合作創(chuàng)新。學(xué)生不僅掌握了計算機操作、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等基本技能，同時還學(xué)會了信息處理、數(shù)據(jù)分析和編程設(shè)計的方法，并在實踐中鍛煉創(chuàng)新思維，全面培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)，從而更好地適應(yīng)未來社會和科技發(fā)展的變化。

二、當(dāng)前初中信息科技教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

（一）教學(xué)資源和設(shè)備不足

當(dāng)前大多數(shù)學(xué)校尤其是農(nóng)村及偏遠地區(qū)的學(xué)校，沒有足夠的軟硬件設(shè)備支持日常教學(xué)的需求，學(xué)生沒有足夠的實踐機會，制約了教學(xué)效果的提升。信息科技課程本身內(nèi)容龐雜，雖然互聯(lián)網(wǎng)資源豐富，但合理安排課程結(jié)構(gòu)并選擇合適的學(xué)習(xí)資源進行教學(xué)，對于教師的教學(xué)能力提出了更高要求。

（二）教師信息技術(shù)能力不足

信息科技專職教師的數(shù)量遠遠不足，教師雖然具備一定的計算機基礎(chǔ)知識，但專業(yè)背景與信息科技教學(xué)需求存在差距，信息科技課程的教學(xué)質(zhì)量不高，很難將信息科技的前沿知識與實際教學(xué)結(jié)合起來。在信息技術(shù)日新月異的背景下，教師若不能及時更新自身的知識儲備和教學(xué)技能，對編程、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域有充分的了解與充足的實踐經(jīng)驗，將無法應(yīng)對新的教學(xué)需求，限制學(xué)生的學(xué)習(xí)廣度，也容易影響信息科技教育的創(chuàng)新。

（三）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動機不足

信息科技課程在初中階段的內(nèi)容較為基礎(chǔ)且實踐性不強，很多學(xué)生覺得課程枯燥無味，課程中很多抽象的概念和操作步驟，學(xué)生難以理解和掌握，尤其是在沒有實際應(yīng)用場景的情況下，學(xué)生更容易產(chǎn)生抵觸心理。盡管信息科技課程本身具備豐富的實踐潛力，但因為沒有足夠的實踐機會和實驗條件，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機就會受到抑制，學(xué)習(xí)的積極性也會下降。

（四）課程設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)

當(dāng)前大多數(shù)初中信息科技課程仍然是基礎(chǔ)和單一的計算機操作，不能激發(fā)學(xué)生對高階技能的興趣，無法與信息技術(shù)領(lǐng)域的前沿發(fā)展相接軌。在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)日益普及的今天，初中信息科技教學(xué)無法及時將這些前沿領(lǐng)域納入課程體系，導(dǎo)致學(xué)生對信息技術(shù)的了解局限在傳統(tǒng)技術(shù)范疇，難以拓展視野。課程內(nèi)容的脫節(jié)讓學(xué)生在面對未來科技發(fā)展時沒有足夠的知識儲備和應(yīng)對能力，這就容易影響學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

三、基于新課標的初中信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)實踐路向

（一）情境創(chuàng)設(shè)與項目導(dǎo)向教學(xué)

1.情境創(chuàng)設(shè)

首先，情境創(chuàng)設(shè)要緊密結(jié)合學(xué)生的實際生活和未來發(fā)展需求。這樣能增強學(xué)生的代入感和學(xué)習(xí)動力。新課標提倡通過情境的創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生進人“真實世界\"中，重視利用模擬和實踐任務(wù)來讓學(xué)生體驗學(xué)習(xí)的實際意義。針對信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合的教學(xué)，教師可根據(jù)學(xué)生所接觸到的現(xiàn)實世界中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景來設(shè)計情境。例如設(shè)計“智能家居控制系統(tǒng)\"項目，教師為學(xué)生構(gòu)建一個情境：家中需要利用手機遠程控制燈光、空調(diào)等設(shè)備滿足節(jié)能需求。課程開始時播放實際智能家居應(yīng)用的短視頻，讓學(xué)生感受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給生活帶來的便利，了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何在家庭生活中發(fā)揮作用。學(xué)生可以學(xué)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)知識，了解到技術(shù)背后的原理和應(yīng)用價值。

其次，情境創(chuàng)設(shè)要注意層次性。根據(jù)學(xué)生的知識掌握情況逐步增加情境的復(fù)雜度，讓學(xué)生在逐步深人的過程中始終保持學(xué)習(xí)的興趣，這種情境創(chuàng)設(shè)的方式讓學(xué)生感受到知識與現(xiàn)實的聯(lián)系，培養(yǎng)他們的實際問題解決能力。在上例中，分組引導(dǎo)學(xué)生通過Arduino平臺，利用傳感器、控制板和簡單的編程設(shè)計出智能家居模型，例如可以設(shè)計一個基于紅外傳感器的燈光控制系統(tǒng)，燈光根據(jù)房間內(nèi)是否有人自動開啟或關(guān)閉。課程結(jié)束時，每組學(xué)生展示項目成果并進行數(shù)據(jù)分析，例如通過編程日志記錄燈光響應(yīng)時間、功耗數(shù)據(jù)，可以了解其模型的效率。

2.項目導(dǎo)向教學(xué)

首先，項目導(dǎo)向教學(xué)的核心是設(shè)置實際問題。學(xué)生圍繞這些實際問題展開自主協(xié)作。教師在設(shè)計項目時必須保證項目任務(wù)能調(diào)動學(xué)生的積極性，既能挑戰(zhàn)學(xué)生的現(xiàn)有知識和能力，又能提供足夠的支持和引導(dǎo)。在信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)中，教師設(shè)計一個“智慧校園管理系統(tǒng)\"的項目，讓學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息科技知識設(shè)計一個解決校園日常管理問題的方案。在這一項目中，學(xué)生要掌握如何使用傳感器收集數(shù)據(jù)、如何分析數(shù)據(jù)，還要在實際操作中運用編程技能解決技術(shù)難題，在解決實際問題的過程中鞏固所學(xué)知識，同時提升團隊協(xié)作能力。

其次，在項目導(dǎo)向教學(xué)過程中教師要及時提供幫助。教師要注意根據(jù)學(xué)生的實際情況，及時解決學(xué)生在項目實施中遇到的困難，同時激勵學(xué)生，結(jié)合鼓勵與反饋引導(dǎo)他們創(chuàng)新。教師在這一過程中要有敏銳的觀察力，準確判斷學(xué)生在項目中的需求和出現(xiàn)的問題，并根據(jù)這些情況調(diào)整教學(xué)策略。教師要注意避免過度干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，給學(xué)生留足夠的自主探索空間，讓他們在實際操作中體驗到成就感，從而提高他們解決問題的能力。

課堂問卷調(diào)查結(jié)果顯示， 80% 的學(xué)生認為情境設(shè)計激發(fā)學(xué)習(xí)興趣， 85% 的學(xué)生成功完成項目任務(wù)，進一步增強了他們對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理解。

總之，精心營造情境，讓學(xué)生置身于真實的問題場景中，激發(fā)其探索欲望和學(xué)習(xí)熱情。以項目為導(dǎo)向，讓學(xué)生在實際操作中深入理解知識，并將其靈活應(yīng)用到具體項自中，從而有效提升解決實際問題的能力。

（二）加強學(xué)科整合與合作學(xué)習(xí)

1.學(xué)科整合

基于新課標的初中信息科技與物聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)要打破學(xué)科的獨立性，通過跨學(xué)科整合來培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。物聯(lián)網(wǎng)涉及計算機科學(xué)、電子學(xué)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析學(xué)科知識，而這些知識在實際應(yīng)用中是交織在一起的。

設(shè)計跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，將數(shù)學(xué)、物理、信息科技知識進行有機結(jié)合，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解單一學(xué)科的知識，并感受到各學(xué)科知識在實際應(yīng)用中的交互性。例如教師將物聯(lián)網(wǎng)傳感器的工作原理與物理學(xué)中的電路知識結(jié)合起來，幫助學(xué)生理解傳感器如何工作，同時運用數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析知識對傳感器收集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，這種跨學(xué)科整合能加深學(xué)生對各學(xué)科知識的理解。以“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在垃圾分類中的應(yīng)用\"跨學(xué)科項目為例，將信息科技與地理、科學(xué)學(xué)科相結(jié)合，提出一個探究性問題：如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升垃圾分類的效率？學(xué)生分組分別負責(zé)一個子任務(wù)：設(shè)計垃圾桶的傳感器模塊、分析垃圾分類對環(huán)境的影響、計算傳感器成本及使用周期等。在合作學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)設(shè)計出一個智能垃圾分類系統(tǒng)：垃圾桶通過RFID標簽和傳感器自動識別垃圾類型并進行分類。結(jié)合地理和科學(xué)學(xué)科知識，學(xué)生分析了垃圾分類對本地生態(tài)的影響，并用數(shù)據(jù)展示其潛在效果。一組學(xué)生預(yù)測：小區(qū)采用智能垃圾分類系統(tǒng)可將垃圾分類正確率提升至 85% ，減少 30% 的不可降解垃圾流入環(huán)境。

當(dāng)然，教師在進行跨學(xué)科教學(xué)時深厚的學(xué)科基礎(chǔ)必不可少。教師要根據(jù)課程內(nèi)容的特點和學(xué)生的認知水平將不同學(xué)科的知識點進行整合，在實際操作中注重設(shè)計一些跨學(xué)科的項目任務(wù)，讓學(xué)生在實踐中將不同學(xué)科的知識有機結(jié)合起來，達到提高學(xué)生的綜合能力的目標。

2.合作學(xué)習(xí)

在跨學(xué)科整合的基礎(chǔ)上，利用合作學(xué)習(xí)進一步促進學(xué)生之間的互動協(xié)作，激發(fā)他們的團隊合作精神，促進集體智慧的生成。在物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)過程中，要求學(xué)生掌握信息科技和物理、數(shù)學(xué)學(xué)科的知識，在實際項目中進行團隊合作，解決實際問題。合作學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢與不足，學(xué)會傾聽他人的意見，以此逐步提升他們的溝通能力；團隊成員之間的知識共享和經(jīng)驗交流可以激發(fā)創(chuàng)新思維，促進學(xué)生更好地完成項目任務(wù)。根據(jù)課后調(diào)查結(jié)果，超過 80% 的學(xué)生表示在跨學(xué)科合作中學(xué)到了新知識， 70% 的學(xué)生認為團隊合作增強了他們解決復(fù)雜問題的能力。這表明學(xué)科整合和合作學(xué)習(xí)在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面具有良好的效果。

總之，學(xué)科整合打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力和創(chuàng)新意識，使他們能夠從多維度、多角度去認識和解決問題。合作學(xué)習(xí)有利于學(xué)生培養(yǎng)團隊協(xié)作能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提升問題解決能力，促進知識共享，為學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升和適應(yīng)未來社會發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（三）構(gòu)建多元評價與反思機制

為了適應(yīng)新課標對學(xué)生全面素質(zhì)培養(yǎng)的要求，教師應(yīng)將評價的重點從單純的結(jié)果導(dǎo)向轉(zhuǎn)向過程和發(fā)展導(dǎo)向，在信息科技與物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)實踐中，通過項目設(shè)計、實踐活動和課題研究形式觀察學(xué)生在實際操作中的表現(xiàn)。在設(shè)計一個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的項目過程中，教師要注意評估學(xué)生最終提交的系統(tǒng)方案，關(guān)注學(xué)生在項目實施過程中的思考，包括學(xué)生在小組討論時的貢獻、任務(wù)分配的合理性等。這些過程性評價將幫助教師了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的成長軌跡，鼓勵學(xué)生更加關(guān)注自己的學(xué)習(xí)過程。

除了過程性評價，還要注意構(gòu)建反思機制。反思是學(xué)習(xí)過程中不可或缺的一部分，它可以幫助學(xué)生從實際經(jīng)驗中總結(jié)出規(guī)律，提升自我意識，從而實現(xiàn)知識的內(nèi)化。在信息科技與物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的各個環(huán)節(jié)進行反思，尤其是在項目實施后組織學(xué)生進行集體反思，讓學(xué)生回顧項目的完成過程，以此分析自己和團隊成員的表現(xiàn)，總結(jié)成功的經(jīng)驗和存在的不足。在一次“智能家居安防系統(tǒng)\"項目評價中，教師采用了多元評價方式。除了關(guān)注系統(tǒng)功能是否完善，還對學(xué)生在項目中的團隊協(xié)作、問題解決思路、創(chuàng)新點等方面進行評分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過過程性評價引導(dǎo)，學(xué)生在后續(xù)項目中的團隊協(xié)作效率提升了 30% ，問題解決能力也提高了很多。同時，在項目后的集體反思環(huán)節(jié)，學(xué)生總結(jié)出了20多條優(yōu)化改進建議，為今后的學(xué)習(xí)積累了寶貴經(jīng)驗，有效促進了知識的內(nèi)化與應(yīng)用。

（四）加強對信息技術(shù)工具和智能平臺的使用

信息技術(shù)工具的使用可以打破學(xué)習(xí)方式單一的局限，提供多元化的學(xué)習(xí)途徑。教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎或在線學(xué)習(xí)平臺讓學(xué)生獲取到全球范圍內(nèi)的最新科技成果和研究動態(tài)，利用信息技術(shù)工具讓學(xué)生在課外擴展自己的知識面，在課堂內(nèi)外隨時查找和學(xué)習(xí)相關(guān)的資源，這為他們自主學(xué)習(xí)提供了廣闊的空間。尤其是在物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以結(jié)合Arduino等硬件平臺進行編程、連接傳感器和執(zhí)行實際任務(wù)。通過這樣的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生將理論與實踐緊密結(jié)合，真正理解物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點和應(yīng)用。

除了硬件平臺，也要注意使用智能平臺，比如信息科技平臺、智慧課堂等。結(jié)合智能平臺讓學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進度和興趣，選擇適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)，進行自主學(xué)習(xí)探索。智能平臺還可以實時記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和問題，提供個性化的學(xué)習(xí)建議。平臺數(shù)據(jù)顯示，引入物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)學(xué)習(xí)資源后，初中學(xué)生在該平臺的月均學(xué)習(xí)時長從5小時增長至8小時，學(xué)習(xí)活躍度提升了60% 。同時，使用Arduino硬件平臺開展實踐教學(xué)的學(xué)校反饋，學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)知識的理解深度有所增加，應(yīng)用能力明顯增強。

綜上所述，信息科技與物聯(lián)網(wǎng)的融合教學(xué)具有重大的時代意義和價值。其根本目的在于全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)并培育他們的創(chuàng)新思維與實踐能力，鼓勵學(xué)生“做中學(xué)\"“用中學(xué)\"“創(chuàng)中學(xué)”，這與新時代教育理念高度契合。新課標所強調(diào)的培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標，為信息科技與物聯(lián)網(wǎng)的融合教學(xué)提供了堅實的理論支撐和方向指引。為此，教師要注重做好情境創(chuàng)設(shè)、學(xué)科整合、項目導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生在實際操作中理解知識并將其應(yīng)用到具體的項目中，提升解決實際問題的能力。同時，充分發(fā)揮信息技術(shù)工具和智能平臺的輔助作用，為學(xué)生打造更加個性化的學(xué)習(xí)體驗，極大地增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力。這不僅有助于提高教學(xué)效果，更順應(yīng)了教育智能化、個性化的發(fā)展趨勢，為培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才奠定堅實基礎(chǔ)。

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責(zé)任編輯：丁蔚