小学创客教育的项目式学习实施初探

秦继艳 贾明慧

摘要：面向中小学生开展创客教育既是时代发展的要求，也是素质教育和人才培养的要求。在创客教育中，项目式学习是一种以学生为中心、围绕特定教学内容进行的具有探究性的教学组织形式。本文以防近视台灯为例，总结了项目式学习在创客教育中的综合运用。

关键词：项目式学习;创客教育

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）11-0060-03

随着创客教育的不断深入，如何在课堂教学活动设计中，结合项目式学习的优势促进创客教育活动的开展成为关注的重点。本文以防近视台灯的开发为例，阐述学生如何通过发现问题、解决问题，获得知识，形成技能，提升能力，最终完成一份符合教学要求的作品的过程。

● 项目式学习的实施

项目式学习为培养中学生综合素质提供了一种可操作的方法，它符合新课程改革的精神，对当前的学科教学、综合实践、研究性学习，尤其是创客教育的开展有着很好的参考意义。下面，笔者以防近视台灯的搭建为例，探究项目式教学在创客教育中的应用，以期为后续的教学提供思路。

1.问题产生的背景

对教师而言，激发学生的学习动机与兴趣，提高其学习积极性至关重要，这就要求教师结合学科性质、特点，采取灵活的导课方式，为学生创设学习情境。笔者发现，随着信息技术的普及，青少年越来越频繁地接触和使用电子设备，尤其是2020年新冠疫情突发后，全国中小学均采用线上授课的教学模式，但学生居家学习却无人监管，导致开学后戴眼镜的学生明显增多。

于是，笔者尝试利用创客空间已有的硬件，引导学生制作一台智能读写守护仪，希望能够给看书或者做作业时间过长的学生计时提醒，当学生的读写姿势不正确时进行警告，它可以调节光线亮度，还可以让家长进行有效监督。

2.方案设计

笔者采用学生分组的形式组织学习活动。学习小组的构成遵循“组内异质，组间同质”的原则，这样既便于组内帮扶，又适用于组间竞争。学生们经过分析研究，将问题及解决方案进行总结与阐述：

①针对持续读写时间过长的问题，设计了计时提醒功能，把读写的时长设定为40分钟。按下绿色按钮，开始计时，40分钟后，会发出提示音，提醒学生休息，按下红色按钮，提示音停止。

②针对不能长时间保持正确读写姿势的问题，设计了用超声波传感器测量使用者头部和桌面之间的距离。如果距离过近，超声波传感器会发出提示音，提醒使用者把头抬高一点，调整到正确的读写姿势，等头部调整到合适的高度，提示音就会消失。这样有助于提醒使用者时刻保持正确的读写姿势，养成良好的学习习惯。

③针对学习环境光线较暗，容易导致眼疲劳的问题，设计了用光线传感器感应学习环境的光线，如果学习环境光线太暗，则光环板的灯亮起，提醒调整学习环境的光线。如果光线适宜，则光环板的灯熄灭。

④为了让学习环境更舒适，学生还添加了温度传感器和显示器。如果学习环境温度太高，小风扇会自动转起，提醒调整学习环境的温度。

⑤针对家长不能时刻监督提醒学生养成良好学习习惯的问题，可以添加物联网功能。家长可以通过网络，随时关注孩子的读写时长和读写姿势等。

3.物联网平台的选择

物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。简单说来，物联网就是把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相息，以实现智能化识别和管理。本设计就是应用了物联网平台的数据信息交换和通信功能。常见的物联网平台有OneNET和阿里云等，本案例用的是OneNET。OneNET全称为中国移动互联网平台，是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，提供综合性的物联网解决方案，实现物联网功能。登录网址为：https：//open.iot.10086.cn/intro。登录后可以进行项目/设备的绑定。

4.具体实施步骤

（1）硬件清单

掌控板（2块）、计时器（1个）、计时显示器（1个）、超声波传感器（1个）、光线传感器（1个）、光环板（1块）、温度传感器（1个）、温度显示器（1个）、小电机（1个）、数据线（若干）、手工材料（若干）。

（2）设计搭建

①組装掌控板1及相关接线。

②将计时显示器、开始计时和停止计时按钮装置与掌控板1连接，负责计时及提醒。

③安装超声波传感器，与掌控板1连接，负责测量使用者头部和桌面之间的距离。

④输入程序，进行测试（如图1、图2）。

⑤安装光线传感器，与掌控版2连接，时刻测量学习环境的光线值。

⑥将光环板与掌控板2连接，当光线强度太弱时，光环板灯亮起，调整学习环境的光线亮度。

⑦将温度传感器与掌控板2连接，并添加温度显示器，实时显示学习环境的温度。

⑧安装小电机和3D打印的风扇，设定在环境温度过高时，风扇自动转动。

⑨在掌控板2中，设置家长远程监测功能，输入如下页图3所示的程序。家长注册并登录OneNET——中国移动物联网开放平台，找到学生读写守护仪，通过观察设计的两个参数，就可以掌握孩子的学习情况。其中，数据流num1表示学生距离书本的距离;数据流num2表示学习助手前是否有学生，0表示没有人，1表示有人。

⑩在掌控板2中输入程序（如下页图4）进行测试。

（3）完善外观

（4）“防近视台灯”测试及结构优化

该项目针对现有台灯功能单一的现状，做了较多优化：

①可以对学生读书作业的时长进行计时，提醒注意劳逸结合。

②时刻监督学生在学习的时候要时刻保持正确的读写姿势。

③时刻监测学习环境的光线和温度，当光线太暗的时候，光环板的灯亮，提醒要注意补充光线。

④当温度太高的时候，小风扇转起，提醒需降温。

最重要的是，父母即使不在身边陪伴，也可以通过OneNET平台关注孩子是否在学习，以及学习状态下孩子的读写姿势情况。

但本设计仍存在一定的不足：

①台灯体积过大。小巧轻便某种程度上也是大家选择某款台灯的决定因素，体积大不方便摆放将制约其推广。

②台灯成本过高。电子元件固然可以扩展诸多功能，但是在实际操作中，利用率未可知，培养一种习惯很难，纠正一种习惯更难，当学生已经有了不好的读写习惯时，改正的过程中一定充满坎坷，被监督也会成为学生的心理负担，高成本、低体验感的受众可能并不会对这款台灯有过多的热情。

③台灯电子原件过多，虽然实现的功能复杂化，但提高了台灯出问题的几率，后期维护如果再有资本投入或过程烦琐，往往不会得到受众支持。

● 项目式学习在创客教育中的优势

在本项目的开展过程中，项目式学习与创客教育教学有以下几方面的融合：

第一，在项目学习中，认知目标的实现已不是唯一的教学目标，项目学习更侧重于让学习发现知识、表述知识和应用知识，学生在探究的过程中，利用自主探究、小组合作、动手实践等解决了实际问题，提升了自己的能力。

第二，在本项目的实施过程中，教师以现有的电子元件为基础，通过让学生观察、提出问题、找出解决方案等多种方式，让每个学生参与其中。学生在课下认真观察，搜集资料，探索解决方案，在课堂上设计图纸，连接线路，充分展开了自主学习，通过完成项目任务提升了合作探究以及沟通交流的能力。

第三，创客教育中的教師是引导者，因为学生多途径获取的知识甚至要超越教师，教师需要扮演的是项目启动的策划者和组织者，引导学生获取项目问题及解决方案，教师还是项目过程的管理者，对组员和整个探究过程有具体的规划。

需要注意的是，传统教学模式依然存在不可取代的优越性，学生可以通过自主探究提升动手能力创新能力，将想法付诸行动变为现实，但是这一系列的操作必须有扎实的基础知识做基础，学生可以凭借自己丰富的个人经历对项目式教学提供创意想法，但也不能缺少传统课堂的知识传授。如何将两者合理地结合起来，依旧是教师努力的方向。