楊琳玲 鄭立新

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）選擇性必修課程“模塊2：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”中專門設(shè)置了“物聯(lián)網(wǎng)”部分內(nèi)容，為對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感興趣并有能力深入學(xué)習(xí)的學(xué)生搭建平臺(tái)，為學(xué)生未來的工作、生活乃至進(jìn)入高校繼續(xù)開展與“物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)方向的學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。廣大教師應(yīng)在深入理解《課標(biāo)》要求、認(rèn)真分析教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，積極穩(wěn)妥開展“物聯(lián)網(wǎng)”部分內(nèi)容的教學(xué)實(shí)施，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

● 課標(biāo)要求理解

《課標(biāo)》選擇性必修課程“模塊2：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”中對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”部分內(nèi)容提出了明確要求，包括：掌握物聯(lián)網(wǎng)的概念及其發(fā)展歷程;了解與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備及其功能，描述其工作原理;體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”以及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)在日常生活學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，探討創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對(duì)人們未來生活、工作與學(xué)習(xí)的影響。

根據(jù)以上要求，物聯(lián)網(wǎng)部分的教學(xué)應(yīng)通過分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機(jī)制，為學(xué)生提供從信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃到軟硬件操作的實(shí)踐機(jī)會(huì)，從而了解其背后的技術(shù)原理，提高對(duì)信息系統(tǒng)價(jià)值的認(rèn)識(shí)及利用信息系統(tǒng)解決問題的能力，探討物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”以及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)對(duì)人們未來生活、工作與學(xué)習(xí)的影響，深入理解數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會(huì)等學(xué)科大概念。

要使學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，提升自身學(xué)科核心素養(yǎng)：通過理解物聯(lián)網(wǎng)的概念，認(rèn)識(shí)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用，增強(qiáng)信息意識(shí);在掌握使用基本網(wǎng)絡(luò)命令查詢聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、配置情況及發(fā)現(xiàn)故障的操作過程中，發(fā)展計(jì)算思維;理解創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的意義，列舉日常生活中與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備，描述其工作原理，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力;能判斷日常網(wǎng)絡(luò)使用中不安全問題產(chǎn)生的原因，掌握構(gòu)建個(gè)人安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基本方法，樹立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀和責(zé)任感，培養(yǎng)信息社會(huì)責(zé)任。

● 教材內(nèi)容分析

針對(duì)選擇性必修課程“模塊2：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”中“物聯(lián)網(wǎng)”部分內(nèi)容，各版本教材在內(nèi)容編排上同時(shí)兼顧了知識(shí)性內(nèi)容對(duì)學(xué)生終身發(fā)展，以及時(shí)代性內(nèi)容對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力提升的重要作用，但角度不同，各具特色。下頁表列出了人教-中圖版、浙教版以及粵教版教材的內(nèi)容編排情況。

由表可看出，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)展方向等方面，各版本教材相對(duì)比較一致，分別對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展、組成以及應(yīng)用進(jìn)行總體的論述，對(duì)傳感器、識(shí)別、定位等感測技術(shù)以及藍(lán)牙、近場通信（NFC）等短距離通信技術(shù)進(jìn)行技術(shù)原理分析和應(yīng)用場景介紹，同時(shí)在不同的章節(jié)通過不同表述形式將“互聯(lián)網(wǎng)+”以及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行了介紹和展望。根據(jù)不同的項(xiàng)目特點(diǎn)，各版本教材落腳點(diǎn)不也盡相同，如人教-中圖版是創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與隱私保護(hù)，浙教版是物聯(lián)網(wǎng)搭建實(shí)例，而粵教版則是物聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)與防范策略和“互聯(lián)網(wǎng)+”及其應(yīng)用與影響。

筆者認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心還是互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，只是將信息交換和通信的端點(diǎn)由人擴(kuò)展到了物品。因此，具體的應(yīng)用服務(wù)、資源共享和安全防范可以和互聯(lián)網(wǎng)一起來探討，而物聯(lián)網(wǎng)部分內(nèi)容可以作為新興技術(shù)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思考?？蛇x擇適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目主題，如智慧教室、智慧安防或智慧居家等，從基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)技術(shù)、安全策略以及應(yīng)用展望等方面開展項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)與實(shí)踐，如下圖所示。

● 教學(xué)實(shí)施建議

1.根據(jù)設(shè)施設(shè)備情況選擇教學(xué)內(nèi)容

必要的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)軟硬件配置是物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)正常實(shí)施的前提，教師應(yīng)根據(jù)本校設(shè)施設(shè)備情況規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。例如，一些多功能開源軟硬件平臺(tái)，如果能夠擴(kuò)展一定量的傳感器和通信模塊，便能夠滿足基本教學(xué)需求，目前除了Arduino、樹莓派等開源硬件外，還有一些國內(nèi)公司對(duì)現(xiàn)有開源平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，形成符合中國學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的軟件和配套教程，方便學(xué)校教學(xué)。另外，還有通過射頻識(shí)別讀寫、傳感器、攝像頭、主控器，搭建模擬智能物流、智能商店、智能安全模擬等物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱等。建議教師在課前對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、實(shí)驗(yàn)，以備教學(xué)中對(duì)學(xué)生遇到的實(shí)踐問題進(jìn)行指導(dǎo)和處理。

2.根據(jù)學(xué)情制訂教學(xué)策略

在明確教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師要根據(jù)具體學(xué)情，制訂有針對(duì)性的教學(xué)策略。

例如，在必修“模塊2：信息系統(tǒng)與社會(huì)”的學(xué)習(xí)中，學(xué)生體驗(yàn)過基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感、控制和連接，以及從信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃到軟硬件操作的過程，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的組成、應(yīng)用及常見技術(shù)已有感性認(rèn)識(shí)，但多以模仿為主，較少創(chuàng)造性利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決生活、學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題。學(xué)習(xí)選擇性必修課程“模塊2：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”的學(xué)生，一般對(duì)必修階段這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí)，有進(jìn)一步學(xué)習(xí)的意愿，基于走馬觀花式的知識(shí)講解和技術(shù)介紹不符合這部分學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，也很難激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。而通過本模塊前兩個(gè)部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)、組建局域網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)安全等內(nèi)容進(jìn)行了較系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)，這為學(xué)生在本部分學(xué)習(xí)感測技術(shù)和通信技術(shù)原理奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生經(jīng)過前期的必修課程和部分選擇性必修模塊的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對(duì)如何進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)有了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。

建議教師在教學(xué)前，對(duì)主題討論、問題鏈設(shè)計(jì)、探究方式、硬軟件支持、資源共享方式和交流反饋等進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)設(shè)計(jì)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中要做好知識(shí)和任務(wù)引導(dǎo)、流程指導(dǎo)、技術(shù)支持和評(píng)價(jià)反饋等。為發(fā)揮學(xué)生個(gè)人優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)成員互補(bǔ)，更好地解決生活、學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題，教師還要搭建學(xué)習(xí)環(huán)境鼓勵(lì)學(xué)生合作完成項(xiàng)目。當(dāng)然，不同學(xué)校、班級(jí)的學(xué)生情況會(huì)有差距，在知識(shí)基礎(chǔ)、感興趣的主題、更適合自主學(xué)習(xí)還是合作學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)支撐搭建的需求度等方面各不相同，理想的做法應(yīng)是“一班一策”。

3.以案例分析實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)和任務(wù)引導(dǎo)

在本部分教學(xué)中，可以借助前期必修課的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生利用之前了解或體驗(yàn)過的案例進(jìn)行思考和分析，深入理解物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展、組成及應(yīng)用。教師可根據(jù)所在學(xué)校的設(shè)備條件，確定物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方向，學(xué)生通過小組討論明確物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)主題。在案例分析中，教師可以選擇學(xué)生之前模擬的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如小型智能家居系統(tǒng)，或農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、安防物聯(lián)網(wǎng)等;而在主題方向方面，建議教師盡量選擇情境真實(shí)、內(nèi)容寬泛且與社會(huì)聯(lián)系密切的主題，如關(guān)愛老人、健康生活、綠色出行等。

4.以互聯(lián)網(wǎng)共享實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)資源互通

在進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過程中，如果學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作出現(xiàn)問題會(huì)影響項(xiàng)目實(shí)施。要解決這些問題，就需要教師在項(xiàng)目實(shí)施之前向?qū)W生明確相對(duì)固定的互聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)，如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、資源云盤以及在線文檔等工具。目前，很多在線平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)辦公文檔、流程圖、思維導(dǎo)圖等多人協(xié)作的在線編輯，以及文件夾共享和文件上傳，在教師建立好分組文件夾和相關(guān)在線編輯文檔后，學(xué)生便可以實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)資源共享互通，教師也可以實(shí)時(shí)在線瀏覽和批閱。

5.以多元展示交流實(shí)現(xiàn)正向評(píng)價(jià)反饋

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)注重學(xué)習(xí)成果的交流展示，同時(shí)也注重學(xué)習(xí)過程的實(shí)時(shí)獲得，重要的是引導(dǎo)學(xué)生更好地利用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決生活、學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題。教師可以在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行成果展示評(píng)價(jià)和小組合作評(píng)價(jià)，也可以通過如UMU等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)展示階段性的成果，進(jìn)行優(yōu)秀主題設(shè)計(jì)投票、和諧團(tuán)隊(duì)選拔、優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案甄選等評(píng)價(jià)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正向評(píng)價(jià)反饋。教師也可以讓各組將展示介紹的視頻放在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，由學(xué)生和教師在課下進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋，優(yōu)秀作品還可以在學(xué)校的公眾平臺(tái)上進(jìn)行展示，或者為學(xué)生搭建外出參賽和交流的平臺(tái)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)利用信息技術(shù)改變生活的成就感。

在物聯(lián)網(wǎng)部分的教學(xué)中，還可以引入更多值得學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的技術(shù)和問題，如區(qū)塊鏈技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化問題、人工智能等，這就需要教師更多地去關(guān)注信息技術(shù)的前沿發(fā)展情況，不斷提升自身的專業(yè)水平，真正成為學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新思維及能力的引路人。