智能物联网情境下青少年科普探究活动的设计研究

李泽文 陈晓柱

[摘 要] 智能物联网技术在突破探究资源、环境的局限从而构建青少年科学探究环境方面有着巨大的优势，对青少年学习科学，亲历科学探究过程是极为重要的。该文对智能物联网环境下的青少年科学探究活动设计原则、目标导向、活动设计和活动评价等方面进行了具体的阐述，以期通过引导青少年主动参与到探究活动，最终提高青少年科普活动的价值与深度。

[关键词] 智能物联网;青少年科普;探究活动设计

[基金项目] 2019年度广州市青少年科技教育项目“‘智能物联网探究科技教育体验活动”（KP201909603）

[作者简介] 李泽文（1979—），女，广州城市职业学院信息技术系信息系统项目管理师，主要从事计算机应用研究;陈晓柱（1977—），男，广州城市职业学院信息技术系讲师，主要从事计算机网络研究。

[中图分类号] G431    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）17-0156-02    [收稿日期] 2019-10-21

一、引言

随着科学普及项目的不断延伸，青少年科普探究活动将越来越走近青少年学生的生活，成为青少年获取科学前沿知识的一个重要的途径。作为传统课堂学习的有效补充，互动式青少年科普探究活动越来越重要，将从内容上、形式上更加贴近青少年的生活，最大程度地激发青少年的兴趣和热情，从而做到科普知识最大限度的传达。

二、背景分析

（一）智能物联网技术的由来与发展趋势

根据《2016—2045年新兴科技趋势报告》，最保守的预测，认为在2045年后将会有超过1千亿的设备连接在互联网上。人们将可以利用物联网的信息来加深对世界以及自己生活的了解，并且做出更加合适的决定。利用最新的智能物联网技术来开展青少年科普活动，对于拓展青少年的前沿科技视野和认知领域是非常必要的。

（二）科普探究活动的现状

众所周知，青少年科普教育，在丰富青少年精神生活、启迪青少年智力等方面发挥着不可替代的作用。当前的科普教育活动或多或少还存在一些问题：

1.缺乏科普意识：由于升学压力，当代青少年平时疲于应对课内作业与课外补习，无暇关注科学这类看似可有可无的副学科。但殊不知，科学素质已成为继道德素质、身体素质之后再受重视的公民素质指标，与欧盟、美、日、加拿大等发达地区相比，我国青少年的基本科学素质还有待提高。

2.缺乏科普深度：虽然很多学校都已经开展科普教育活动，但是学习形式缺乏新意，往往是固定的几个环节和步骤，难以充分调动学生学习的积极性。基于这种表面化的认识，科普设计的程序和步骤就不可避免陷入流于形式的境地，科普效果也就差强人意了。这样的科普探究活动，使青少年学生的科普探究流于表面，科普探究的深度无从谈起。对青少年来说，形成科学理性的反思能力，比掌握某种或某几种科学知识更为重要，因此科普的深度有待进一步探索。

（三）智能物联网技术为科学探究活动创造了良好环境

现在网络成为人们生活中不可或缺的一部分，如果能够配合实体展览搭建“物联网智能家居”为主题的展览展示的网站或APP环境，通过网络化延伸延续科普探究活动的内涵和外延，既是探究活动内容的最有效补充，也是对展览展示的一种交互体验形式，最终为青少年学生带来更加体贴的用户体验。

三、智能物联网环境下青少年科普探究活动的构建与研究

（一）科普探究活动设计原则

1.以青少年为主体。（1）启发性原则。在科普教育活动中，笔者发现科普方式越有启发性，科普过程越有趣味，青少年学习的积极性、效率就越高。科普教育者应正确认识青少年的主体性，根据其兴趣爱好、个性特征等精心设计探究活动流程。（2）新颖性原则。科普教育主要以培养青少年科学素质为教育目的，旨在加强青少年理论与实践结合的能力，并调动青少年参与科普教育的積极性。因此，在设计、规划实践活动时，应重点考虑青少年学生对于科普活动新奇有趣的需求，使其有动主动参与科普知识学习，感知学习科普知识的乐趣。（3）参与性原则。在开展青少年科普教育时，科普教育者应坚持适于青少年参与的原则，尽量选择青少年参与度高并贴近青少年实际生活的互动小实验，使青少年在轻松愉悦的氛围中提升科学素养。

2.以探究为核心。探究是青少年的天性，是我们进行探究活动设计所应遵循的指导思想。青少年科学探究活动的核心是探究，青少年科学教育的目标是促进青少年的全面发展，突出以探究为核心正体现了科学本质与科学教育本质的结合。要真正在青少年科学探究活动设计中做到以探究为核心，除了充分发挥青少年的主体性外，还应努力做到以下几点：（1）形成探究主题。青少年主动探究的前提是要有一个感兴趣的主题，比如可以针对某一问题鼓励大家进行发散思维，然后选择出有意义的主题。还可以利用呈现给青少年的活动材料，通过观察、实验引发青少年提出有探究价值的问题。（2）强调探究过程。在活动的过程中处处体现探究科学探究活动，应根据探究发生的条件、过程来设计活动的各个环节。活动过程强调的重点是探究，而不仅仅是去验证已经知道的答案，在这个过程中可以引导青少年以小组为单位做好数据的观察和记录，并在此基础上进行分析。

（二）科普探究活动目标的设计

1.探究活动目标的设计。探究活动目标是整个探究活动的灵魂，也是科学探究活动的起点和归宿，决定着活动的走向，探究活动每个环节的设计也都必须指向探究目标。如果缺乏清晰的目标，整个探究活动就会变得盲目起来，最终探究也将成为不可能。

2.探究活动内容的选择。探究活动内容是探究活动目标的载体，是构建探究环境、安排活动过程和选择学习策略的重要依据。例如我们所进行的青少年科学探究活动，青少年内在动机的激发是探究活动能够一直进行下去的动力源泉。那么选择什么样的探究内容才能引起青少年的探究兴趣？笔者认为，应该是那些能够满足青少年现实需要、贴近生活的内容。比如使用温度传感器和湿度传感器采集环境当中的温度、湿度信息，使用烟雾传感器采集家居内部的气体浓度信息，使用照度传感器采集当前环境中的光照强度信息等。这种对于超越常规但又在掌控之中的内容也能够激发青少年的探究欲望，青少年也可以尝试探究具有一定难度的问题。

（三）科普探究活动过程的设计

以主题探究为中心的探究過程。探究活动可以围绕“智能家居物联网”这一主题展开一系列完整而具体的子活动。从预先组织好的探究材料入手，使青少年由浅入深、逐步达到对主题的深化理解。其活动过程大致按照确定主题、制定计划、实施探究、交流成果的顺序展开。以主题探究为主的探究过程要求我们注意以循序渐进的方式，一步步迈向探究目标。

四、结语

青少年科普探究活动是青少年学习科学，亲历科学的探究过程。设计科普探究活动，需要更细致的思考和更敏锐的感悟;有效挖掘科普活动的内涵;精心设计科学探究活动程序;合理安排科学探究活动阶段;不断引领青少年的思维向纵深发展，要在活动的各个环节都能为青少年提供亲历探究的机会，在理解科学探究本质的同时，掌握科学探究的技能，培养科学探究的思维，引导青少年主动参与到探究活动，最终提高青少年科普活动的价值与深度。

参考文献

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Abstract：Smart iot technology in the limitation of resources and environment in breakthrough research to build teenagers science inquiry environment has a huge advantage，for teenagers to learn science，through scientific inquiry process，obtain first-hand information is extremely important.In this paper，the design principles，goal orientation，activity design and activity evaluation of teenagers' scientific inquiry activities under the environment of intelligent Internet of things are elaborated in detail，so as to guide teenagers to take the initiative to participate in the inquiry activities and ultimately improve the value and depth of teenagers' scientific popularization activities.

Key words：Intelligent Internet of things;Popular science among teenagers;Design of inquiry activity