[摘 要] 繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)再度掀起了一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。作為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了“物”與“物”之間的信息交換與通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會生活中的廣泛應(yīng)用，教育教學(xué)領(lǐng)域也掀起了新一輪的課程教學(xué)改革，尤其是在中小學(xué)。根據(jù)目前小學(xué)課程改革的教學(xué)現(xiàn)狀，以江蘇省蘇州市M小學(xué)開展的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生物課程“讓花變色”為例，在體驗式學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計課程教學(xué)模型，分析物聯(lián)網(wǎng)課程的教學(xué)應(yīng)用情況，嘗試構(gòu)建完整的信息化課堂教學(xué)體系，追尋智慧生態(tài)教育課程的未來發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng);生物課程;智慧教育

[作者簡介] 姚躍躍（1995—），女，浙江余姚人，碩士，研究方向為教育傳播。

[中圖分類號] G622.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0356-03 ? ?[收稿日期] 2019-09-28

一、引言

在教育信息化的背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中小學(xué)校園中的應(yīng)用越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型信息技術(shù)的教學(xué)手段，引領(lǐng)了教學(xué)改革，為現(xiàn)代的課堂增添了蓬勃生機，不僅優(yōu)化提升了智慧校園的基礎(chǔ)建設(shè)管理，而且創(chuàng)新改革了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式，營造了良好的智能學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的興趣，對于提升中小學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量與培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，具有重要的意義。

二、校園移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備介紹

蘇州市M小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)基地包含“自適應(yīng)大棚探究系統(tǒng)、多元化大自然探究系統(tǒng)和智慧生態(tài)創(chuàng)客實驗室”。為植物創(chuàng)造“棚外”和“棚內(nèi)”生長環(huán)境，實現(xiàn)對土壤、環(huán)境參數(shù)的感知，在“棚內(nèi)”實現(xiàn)智能控制等功能。通過種植，觀測植物的生長情況，學(xué)生可在移動學(xué)習(xí)終端或者PC端對植物生長狀態(tài)以及環(huán)境狀態(tài)，進行實時監(jiān)測并記錄歷史數(shù)據(jù)，進行探究性學(xué)習(xí)。同時在智慧生態(tài)創(chuàng)客實驗室應(yīng)用微生態(tài)創(chuàng)客實驗箱，完成相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客活動。

移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算和傳感技術(shù)緊密結(jié)合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動收集，遠程傳輸、自動分析，為對比觀察研究等提供了智能的方法和手段，打破了學(xué)科的藩籬，在真實情景中，輔助學(xué)生基于問題或項目開展學(xué)習(xí)。

三、教學(xué)課程（例）設(shè)計

蘇州市M小學(xué)借助移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，與我院合作，創(chuàng)作探討創(chuàng)客課例設(shè)計，經(jīng)過多次的教學(xué)理論修改與反復(fù)實踐，成功開展了一堂別開生面的物聯(lián)網(wǎng)植物教學(xué)課程——“讓花變色”。該課例教學(xué)設(shè)計依據(jù)大衛(wèi)·庫伯的體驗式學(xué)習(xí)理論模型，按照課前導(dǎo)入、課中和課后三個部分，整堂課共分為五個環(huán)節(jié)，分別是“說一說”“看一看”“學(xué)一學(xué)”“做一做”和“賽一賽”。

在課前導(dǎo)入部分，教師播放音樂，展示校園種植基地，向?qū)W生提問并介紹移動智能物聯(lián)設(shè)備特征，讓學(xué)生熟悉“物聯(lián)網(wǎng)基地”環(huán)境。隨后，教師播放視頻，學(xué)生觀看五顏六色的花兒生長過程的延時攝影。伴隨著教師的提問：花朵的顏色很美麗，但是如果這朵花的顏色你不喜歡，可以變色嗎？由此引入主題——讓花變色。

在課中探究環(huán)節(jié)，教師向?qū)W生展示風(fēng)信子植物。隨后，提出第一個問題：為什么花兒有這么多顏色？要求學(xué)生通過Pad上網(wǎng)查閱知識，明白是花中含有花青素、胡蘿卜素、類胡蘿卜素等物質(zhì)。接下來，教師提出第二個問題：花青素有哪些特點？再次要求學(xué)生通過Pad端上網(wǎng)查閱知識，了解到花青素遇堿變藍、遇酸變紅的特點。基于網(wǎng)絡(luò)資源的探究式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生獲取了花青素的知識。

隨后，教師開始講授實驗研究方法——水溶液提取法，測試花青素與酸堿反應(yīng)的不同效果。每個小組桌上有燒杯、試管、滴管、pH傳感器、花青素汁、白醋、肥皂水等實驗工具，教師要求學(xué)生在花青素汁中分別滴入白醋和肥皂水，并用pH傳感器測量，觀察酸堿反應(yīng)程度，得出結(jié)論：pH值<7，呈酸性;pH值>7，呈堿性;pH值=7，呈中性。pH值色度差別：pH酸性程度數(shù)值越小，酸性越強;pH堿性程度數(shù)值越大，堿性越強。

接下來的實驗步驟中，教師要求學(xué)生用白醋做滴管實驗，比較不同的酸性程度。比如，滴一滴白醋與滴幾滴白醋的酸性程度區(qū)別，將結(jié)果記錄、拍照并上傳到pad端。通過這次實驗，得出結(jié)論：花青素遇酸變紅，酸性越強，顏色越深。在第二次實驗中，教師要求學(xué)生用肥皂水做滴管實驗，比較不同的堿性程度。比如，滴一滴肥皂水與滴幾滴肥皂水的堿性程度區(qū)別，將結(jié)果記錄、拍照并上傳到pad端。通過這次實驗，得出結(jié)論：肥皂水遇堿變藍，堿性越強，顏色越藍。

在課堂的尾聲，教師總結(jié)當(dāng)堂課所學(xué)知識要點，試著變魔術(shù)：噴水讓紙花變色。在含有花青素汁的紙花上分別噴灑肥皂水和白醋，產(chǎn)生不同的紅藍兩種顏色，啟發(fā)學(xué)生思考。

在課后拓展環(huán)節(jié)，教師給學(xué)生布置任務(wù)：小組分工完成給風(fēng)信子花噴溶液變色的實驗，觀察并記錄結(jié)果、拍照上傳至Pad端，保持后續(xù)追蹤。

四、教學(xué)設(shè)計模型

（一）理論基礎(chǔ)——體驗式學(xué)習(xí)理論

體驗式學(xué)習(xí)理論源自美國20世紀二三十年代的“經(jīng)驗學(xué)習(xí)”，其研究史可追溯至杜威、皮亞杰、勒溫、詹姆斯、榮格、弗萊爾與羅杰斯等人，在國外的發(fā)展源遠流長。組織心理學(xué)家大衛(wèi)·庫伯在繼承前人的基礎(chǔ)上，提出了著名的四階段“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”。

大衛(wèi)·庫伯認為，學(xué)習(xí)不是內(nèi)容的獲得與傳遞，而是通過經(jīng)驗的轉(zhuǎn)換從而創(chuàng)造知識的過程。根據(jù)其“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”，學(xué)習(xí)過程劃分成相互獨立卻聯(lián)系密切的四個環(huán)節(jié)，即具體的體驗是學(xué)習(xí)者在真實情景中活動，獲得各種知識，產(chǎn)生相應(yīng)感悟的過程，觀察反思是學(xué)習(xí)者回顧自己的經(jīng)歷，并對其進行分析和反思的過程，形成抽象的概念是學(xué)習(xí)者從感性上升到理性的認識過程，意義建構(gòu)概念和理論的過程，在新情景中去測試是學(xué)生在新的學(xué)習(xí)情境中對自己假設(shè)進行積極實驗和驗證的過程。同時，庫伯也認為學(xué)習(xí)過程并非要從具體的感知開始，甚至可以從四個階段的任意環(huán)節(jié)開始，并通過循環(huán)往復(fù)螺旋上升的方式進行。該“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”彌補了傳統(tǒng)課堂中知識、經(jīng)驗、情境、應(yīng)用之間相互割裂的狀態(tài)，對于教育教學(xué)改革具有重要的實踐指導(dǎo)意義。

（二）“讓花變色”課程教學(xué)設(shè)計模型分析

1.教學(xué)設(shè)計分析。在設(shè)計課程開始前，首先要明確教學(xué)目標本位思想。根據(jù)布魯姆認知層次教學(xué)目標分類，在認知領(lǐng)域可分為知道、理解、應(yīng)用、分析、綜合與評價六個層次。在本課程教學(xué)案例中，教學(xué)目標如下表所示。

同時，基于大衛(wèi)·庫伯的四階段“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”，設(shè)計了本課程的第一堂課例“讓花變色”，共分成五個教學(xué)環(huán)節(jié)——“說一說”“看一看”“學(xué)一學(xué)”“做一做”和“賽一賽”。課前導(dǎo)入部分的“說一說”環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”第一階段“具體體驗”含義，即創(chuàng)設(shè)情境，連接新舊知識的橋梁。教師在此環(huán)節(jié)中首先提問：校園的物聯(lián)網(wǎng)基地有什么特征？展示并介紹校園物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作。隨后教師再次提問：為什么花兒可以在這里盛開呢？再次強調(diào)現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)基地的教學(xué)作用與意義。

在“看一看”環(huán)節(jié)中，教師請學(xué)生觀看五顏六色的花兒生長過程的視頻，并提問：花朵的顏色很美麗，但是如果這朵花的顏色你不喜歡，可以變色嗎？通過問題引入法，讓學(xué)生在真實的情境中尋找疑惑，進入本堂課主題。此環(huán)節(jié)對應(yīng)了“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”的第二階段“觀察反思”。

在第三步“學(xué)一學(xué)”環(huán)節(jié)中，教師先讓學(xué)生學(xué)習(xí)花青素的知識，分別提出兩個疑問：為什么花兒有這么多顏色？以及花青素有哪些特點？隨后，教師介紹花青素的提取實驗方法。此環(huán)節(jié)對應(yīng)了“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”的第三階段的“抽象概念”，通過上一步的觀察反思，學(xué)生意識到自己缺乏解決這個情境問題的知識，在教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主題的雙主式教學(xué)下，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。

在學(xué)生充分理解上述知識后，“做一做”環(huán)節(jié)則體現(xiàn)了布魯姆“應(yīng)用”的教學(xué)層次目標，教師要求學(xué)生小組分工合作，分別用白醋和肥皂水，測試花青素汁遇到酸和堿的不同程度效果，然后進行拍照、記錄并上傳至Pad客戶端。學(xué)生通過動手探索試驗，嘗試自己去解釋、評價、歸納、總結(jié)。此外，該環(huán)節(jié)也可使用量杯等實驗器材，測試不同的濃度、不同的量或者不同的配比，對花青素汁變色實驗的影響，這就使得課堂的實驗結(jié)果豐富多樣化，而不是所有小組做出來的實驗結(jié)果都是單一的情況。此環(huán)節(jié)對應(yīng)了“體驗式學(xué)習(xí)圈模型”的第四階段——積極試驗。

最后“賽一賽”環(huán)節(jié)，屬于課后拓展部分，布置風(fēng)信子花噴溶液變色的實驗任務(wù)，目的是展示學(xué)生的創(chuàng)作成果。既然花青素汁遇到酸堿會變成不同的顏色，那么，是否可以在鮮活的植物上實現(xiàn)變色？啟發(fā)學(xué)生課后思考，利用物聯(lián)網(wǎng)套件設(shè)備，開展后續(xù)的探索實驗。此處，充分體現(xiàn)了信息技術(shù)與課程的深度融合。

2.設(shè)備應(yīng)用分析。該校配置的三套智慧物聯(lián)設(shè)備，在教學(xué)實踐中體現(xiàn)的最大特點優(yōu)勢就是真實。比如，攝像頭的觀察記錄，體現(xiàn)了真實的植物/動物的生長狀態(tài);平臺上呈現(xiàn)的圖表形式，反映了真實的植物/動物生長影響因素的數(shù)據(jù)?？偠灾?，智慧物聯(lián)設(shè)備創(chuàng)造了真實情境的觀察教學(xué)，多樣化的探究實驗以及自主設(shè)計、驗證性的創(chuàng)新實驗。那么在課程的后續(xù)進行中，可以繼續(xù)發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的優(yōu)勢，開展線上與線下的混合式探究。線上可以進行周期性的觀察記錄，線下展示觀察結(jié)果報告。

五、結(jié)語

蘇州市M小學(xué)基于本校的移動智慧物聯(lián)設(shè)備套件，基于體驗式學(xué)習(xí)理論，創(chuàng)設(shè)開展物聯(lián)網(wǎng)生物教學(xué)的課例設(shè)計“讓花變色”，注重課堂學(xué)習(xí)的情境性、反思性與學(xué)生的自主性，既反映了信息技術(shù)教學(xué)手段與課程的深度融合，也體現(xiàn)了生物、數(shù)學(xué)、語文、信息技術(shù)等跨學(xué)科的多元結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富了課堂教學(xué)體驗，培養(yǎng)了學(xué)生思考與動手實踐的能力。實踐證明，“讓花變色”課程教學(xué)模型能夠有效地指導(dǎo)課程教學(xué)的開展，初步建構(gòu)一個完整系統(tǒng)的信息化教學(xué)體系，為中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)課程提供教學(xué)參考。

參考文獻

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