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元卓学堂｜小学信息科技教学实践：物联网智慧种植系统
发布时间：2023-07-25 14:01作者：admin来源：北师大智慧学习研究院点击量：
7月22日上午，元卓学堂“中小学信息科技教学实践案例分享”系列活动的第二期如期举行。本期活动的主题为“小学信息科技教学实践：物联网智慧种植系统”，分享嘉宾是北京市丰台区小学科学学科带头人张翼老师。
1. 为什么进行项目式学习？
张翼老师指出，我国发布的相关指导文件与新课标都在强调课程的综合与实践，强调学科之间的相互关联，培养学生的信息技术核心素养和能力。中国学生的基础知识扎实，然而在创造性问题解决方面是短板。创造性问题解决能力难以通过传统的基于讲授的教学方法习得，项目式学习为提升学生的创造性问题解决能力提供了新的可能性。
2. 如何开展项目式学习？
张翼老师提到，在项目式学习过程中，应做到“用以致学”。在开展项目式学习的过程中可以注意五个要素：真实的驱动性问题，在真实情境中对此驱动性问题展开探究，小组学习方式，运用各种工具和资源解决问题，最终产生可以公开发表的成果。基于这五个要素，从教师视角思考项目式学习的设计逻辑如下：
· 提出跨学科的真实问题；
· 选取可用于问题解决的、指向各学科核心素养的知识和能力；
· 学习不同学科的知识以持续深入地解决问题；
· 形成整合性的项目成果和新的理解。
3. 物联网智慧种植系统项目实施过程
张翼老师指出，物联网智慧种植系统项目选择科学、信息技术与劳动技术三门学科共同进行项目式学习，并设计出项目式学习1.0与2.0版本的内容。项目式学习1.0要求学生对物联网等技术有一定的认识与理解，指导学生运用物联网技术设计智慧花盆。项目式学习2.0要求学生在智慧花盆的基础上设计学校楼顶的种植园。
4. 小学信息科技教学感悟
在分享的最后，张翼老师总结了物联网智慧种植系统项目的几点感悟：在寻找哪些学科共同进行项目式学习时，应根据学生的需要给予专业性的支持，不要为跨学科而跨；在确定核心位置的学科时，从学生视角出发，所有学科的知识和技能都是解决问题的工具；在讨论信息技术的重要性体现在哪、如何培养信息技术核心素养时，最重要的是让学生在实际生活中意识到信息技术可以更好地解决问题，要重视高阶思维培养，引导学生站在上层思考问题。
交流环节
Q：这样带一个班，一个学期的硬件损耗有多少呢？
A：硬件上没有太大的损耗，因为孩子们使用这些东西的时候比较注意。搭建过程中的材料损耗不多，从成本的角度来讲，完整的箱子、传感器等所有的物料这样一套设备的成本在几百元，并且可以反复使用。
Q：物联网智慧种植系统涉及到传感器、数据收集与分析等技术，对于小学生来说，这些概念比较抽象，这种情况怎么处理呢？
A：我们的处理方式是以需求出发，倒逼学生进行思考。在引入物联网技术的时候，从楼顶的种植园导入，让学生思考楼顶有什么问题：第一，楼顶不方便到达；第二，不方便观察；第三，在假期与周末的时间段无法观察；第四，浇水等工作都无法做好。引导学生根据问题依次进行拆解，拆解完问题后学生发现，在观察方面可以使用摄像头；在浇水方面可以使用自动喷水设备，比如在公园里经常见到的自动喷水器一般设计的都是定时，并没有涉及到土壤湿度传感器。再根据定时进行拆分，比如北京的天气经常变化，学生会发现定时浇水并不完美，应该在需要浇水的时候再浇水，进而引入了土壤湿度传感器与喷淋器。学生再根据土壤湿度传感器提出问题，比如传感器是否可以直接传递信息、是否能联网等。我们对这些问题进行解答，告诉学生信息可以传递到手机上，显示此时此刻的湿度，而手机又可以操纵喷淋器。然而学生不能在学校使用手机，学生经过讨论，又引出了自动化运行的方式，进而提出了设计好自动运行的程序。在这个过程中，我们通过引导学生思考，让更多的设备进入到解决问题的过程中，其实也就是物联网，从而让学生理解抽象的物联网概念。
Q：请问是整个年级的学生都参与项目吗？完成情况怎么样？后面智慧花盆做好之后，学生有没有用智慧花盆完成一轮凤仙花种植？
A：首先，我们五年级的学生全部参与到这个项目中。其次，项目学习目前还没有结束，2.0版本尚未开展，1.0版本的智慧花盆设计正在进行，部分小组已经完成这个梯度，也有一些进度较慢或需求更多的小组没有完成。凤仙花是第二学期的内容，而我们是在凤仙花这部分内容结课后根据问题设计的项目，因此项目开展的时间较短。最后，目前还没有让学生用智慧花盆再次种植凤仙花。我们当然期待最终能让学生用智慧花盆去进行种植的实践，对比两株植物，通过编程设置变量，发现影响种植效果的因素。
Q：不同生源的学生编程技术参差不齐，那么在教学过程中，您如何平衡学生之间编程能力的差异？
A：这个问题我们遇到了。我们会在教学过程中采用分层次教学，对于没有接触过编程的学生，我们就一步一步放慢脚步让学生去做，只提供一些可视化、模块化的内容，或改一些数据就可以。然而对于已经有编程基础的学生，我们会引导学生设计更加复杂的程序，当然并不是不停地拔高，而是让有基础的孩子在同样的45分钟里能够有更丰富的收获。因此，在实践过程中，当班里快的和慢的比例相对接近的时候，我们会采用一对一的模式，同时也会分一些小组，给这些小组设计编程的题目，让有基础和没基础的孩子进行互帮互学。不同班级的方式不一样，主要还是针对不同水平的学生设置不同水平的任务。
Q：您在开展项目的过程中，有没有使用教科书呢？
A：没有教科书。后续当我们的项目设计相对成熟，会考虑设计校本教材，比如学生用书、老师用书。教科书算是未来的设想。在实践的过程中，我们发现学生会不断地提出新的需求，教科书的编写难度比较大。不过根据刚刚在座老师提出的建议，在第一阶段的过程中编写周期性的教材是有可行性的。
本期视频回放及相关资料，请访问元卓计划官网 https://yuanzhuo.bnu.edu.cn/获取。
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