基于项目式学习的初中物联网课程设计——以“RFID助力班级图书管理”项目为例

喻晨亮 贺森 安徽省合肥一六八玫瑰园学校

《义务教育阶段信息科技课程标准（2022年版）》鼓励教师采用项目式学习的教学模式开展学科教学。在教学实践中笔者发现，初中生的自主学习能力相对较弱，知识面较为狭窄，团队协作能力较差，如何在初中信息技术课堂上组织起高效有序的项目式学习，切实提升学生的学习兴趣，变革传统信息技术课堂中的技能操练为“有目标的”技能应用，是每位一线教师努力思考和解决的问题。下面，笔者以“RFID助力班级图书管理”项目为例，探讨如何在初中物联网课程教学中融入项目式学习，并验证该教学模式的有效性。

●聚焦真实问题，激发学习兴趣

情境的创设要真实，反映真实问题，引导学生通过真实问题去建构知识是信息科技课程标准对课程教学情境创设的基本要求。只有通过与生活紧密关联的真实问题，才能更好地帮助学生将知识的学习从课内牵引至课外，激发起他们的学习兴趣。

例如，八年级《物联网与探索》的第二单元活动1：物联网识别技术。活动主要包含两部分：一是认识射频识别技术（以下简称RFID）及其在物联网中的应用；二是了解射频识别技术采集数据的基本方法。为了将射频识别技术的工作过程和功能原理进行提取加工并融入到一个真实的学习项目中，笔者设计了“RFID助力班级图书管理”的项目式学习活动：每个班级的图书角都存放了大量书籍，班级的图书管理员通常需要定期清点书架上的书籍存量，来提醒教师及时补充。但是一本本数实在太慢。从这样的实际问题出发，引发学生思考如何快速准确地统计出书架上的书籍存量。在课堂教学时，大部分学生对这一问题表现出浓烈的兴趣，能够积极参与教师设计的各项学习活动。

●明确项目目标，建构教学内容

对于物联网的知识大部分学生是陌生的，想要完成本项目的活动目标——设计一套利用射频识别技术帮助班级图书管理的设备，需要对此进行更为细致的知识梳理和任务细分。教师在教学设计时，可以将其细化为如下的子目标：①认识射频识别技术中的重要工具及其作用。②理解射频识别技术的工作原理。③通过组装搭建简易物联网平台，实现利用射频识别技术进行数据采集的功能。④通过对比分析深化对射频识别技术在物联网场景中应用的理解。再据此构建出如图1所示的教学内容，通过明暗双线的活动设计，保证学生在完成项目活动过程中，内化知识理解，提升学科核心素养，并能对项目式学习的过程有初步的认知，逐渐形成项目式学习的班级氛围。

图1 课程环节设计

●组建学习小组，规划实施项目

在传统信息技术课堂上，由于学习任务的挑战性和复杂度相对较低，难以充分发挥小组合作学习的优势。而在项目式学习的课堂上，任务难度加剧，认知负荷激增，小组合作学习不再流于形式，只有通过多人的共同探究与协作，才能最终完成项目目标，考虑到实验器材、场地布置和任务分工，本项目定为三人一组，并要求每个小组推荐一位组长，负责统筹安排组内成员的工作，两位组员分别负责组装搭建和数据记录。

在项目规划阶段，通过小组合作，学生快速地理清了项目制作的步骤，商议形成的实施思路记录在学习任务单上。在动手搭建和实验探究阶段，以小组合作的学习方式让每位组员在理解与建构知识的过程中，提升团队协作的意识与能力，增加沟通的技巧与本领。

●自主探究实践，制作项目作品

学生凭借对利用射频识别技术进行数据采集的基本过程及重要工具的初步认识，梳理出利用这些工具进行班级图书管理系统制作的基本流程。接下来，每个小组利用事先准备好的实验工具箱，开始动手制作项目作品。

1.连接硬件，采集数据

在此环节中，学生需要完成三项任务：①将电子标签贴在对应的书籍上。②连接好掌控板、读写器和天线等硬件设备。③利用数据采集装置尝试读取电子标签里的信息。

在动手实践的过程中，学生提出了很多宝贵的问题，如书籍和电子标签是如何产生关联的？为什么采集到的数据是一串数字？这串数字是什么？在意识到这些数字是电子标签的UID信息后，他们又继续发问：如何才能将这些UID信息转换为书籍信息？这种学生主动发问，利用学习任务单上的学习支架和小组内的商议讨论，让课堂充满趣味性。

2.程序控制，万物互联

在理解了射频识别技术与物联网的关系后，学生渴望通过改进掌控板中的控制程序，最终实现对电子标签中数据的采集，于是教师演示如何为掌控板刷入新程序，并引导学生尝试利用项目活动手册中的“项目支持”来读懂掌控板中的控制程序（如下页图2）。

图2 项目活动手册

编写程序虽然不是本节课的教学目标，但是借助注释说明，读懂程序的涵义对学生理解射频识别技术与物联网的关系大有裨益，同时，阅读程序的过程也是对学生计算思维培养的过程，通过代码的执行，学生能够进一步理解物联网是如何通过UID信息返回书籍信息的。

●展示项目成果，丰富评价方式

通过了解原理—认识硬件—连接装置—输入程序，每个小组都完成了本节课的项目任务，制作出了可以检测书籍信息的射频识别工具。在接下来的项目展示环节中，各小组轮流为大家讲解他们完成项目任务的过程，除了汇报成果外，还对项目制作过程中遇到的困难，以及解决的过程进行分享。

在学生们展示结束后，教师引导大家在项目活动手册的项目评价中对自己本节课的学习效果进行自我评价。

●初中物联网课程设计与实施经验总结

1.用真实的项目主题引领学生的学习兴趣

学生对物联网的知识既熟悉又陌生，在纷繁芜杂的学习主题中，只有最贴近学生实际生活和学习情境的项目主题才能激发学生的学习兴趣。教师可以通过日常教学观察、学生访谈、查阅资料等途径，对项目主题进行甄别筛选，将科学严谨的知识内容与趣味十足的真实问题巧妙结合，最终形成挑战性和实践性并重的项目主题。

2.用团结的学习小组提升项目的完成效率

为了提升项目式学习的效率，教师必须组建相对固定、职责分工明确的学习小组。小组中的组长和组员具有固定的角色职责和根据兴趣特长或课程内容而形成的临时分工。通过一定时间的协作配合，小组内的成员将逐渐形成默契、和谐的人际关系，多样的沟通方式有利于提升项目的完成效率。

3.用多元的学习评价促进学生的全面发展

在项目式学习的课堂中，不仅要有针对项目制作的终结性评价，更要注重项目实施的过程性评价，不仅要有教师对学生的点评式评价，更要注重学生自己的反思性评价，丰富多元的评价方式既能保障学习活动的有效开展，也能促进学生的深度学习与元认知的形成。