关注信息科技学科实践 | 面向自主可控的“共创物联家园”实践项目实施探索

学科实践是本轮基础教育课程改革所倡导的学习方式转型。对于信息科技学科来说，学科实践是信息科技教师必须坚持和践行的一种理念。信息科技课程在走出“技能训练”的泥潭之后，也要防止掉入“坐而论道”的陷阱。

本期专题特别邀请了多位一线名师针对信息科技学科实践给出了多形态的具体的解决方案和实际案例。

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》在具体内容模块中明确了信息科技课程旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观。作者通过实践证明，面向自主可控的初中信息科技“共创物联家园”实践项目能提升中学生自主可控意识，让中学生认识到自主可控技术对国家持续性发展的重要性，并将自主可控及科技强国意识根植于心，全面培养学生的核心素养。

当前，通过初中信息科技课程培养学生的自主创新能力和信息安全意识尤为重要。自《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）实施以来，笔者结合区域学科发展的实际，在初中信息科技学科教学中展开了“共创物联家园”项目化教学的实践与探索，以期能够为区域全学段学科发展提供可借鉴的经验。

知识准备

1.自主可控意义。

与传统的信息技术课程相比，新课标不仅在具体内容模块中融入了过程与控制、互联网应用与创新、物联网实践与探索等前沿的内容，更是明确了信息科技课程旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能这一根本的课程性质。

青少年是祖国的未来，因此，应通过信息科技课程增强青少年的自主可控意识，使其树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。

2.技术储备。

研发“共创物联家园”项目，通过系列项目式任务驱动和STEAM教学活动，引导学生了解自主可控，认识智能物联，通过调研知悉及区分常见的自主可控平台，并掌控自主可控智能物联平台。

“共创物联家园”实践项目实施

“共创物联家园”项目共包括六个子项目，涵盖新课标八年级“物联网实践与探索”板块相关的教学内容（如下图）。

子项目1：走进自主可控，认识智能物联

通过“中美芯片大事件”引入，列举中美芯片大战造成的影响，引导学生思考其背后的深层原因，知道自主可控技术对国家安全的重要意义。

学生收集平时生活中使用到的主控芯片，如电脑、手机、平板、投影仪、电视剧、开源硬件主控板等，通过查阅相关参数信息，认知自主可控，判断该主控芯片是否自主可控，是否有信息泄露等风险，通过对父母、教师、同学、朋友等不同人群的调查访谈，询问其对自主可控的认识和观点。

通过搜集信息与访谈，学生们提升了自我及访谈人的信息安全意识，对自主可控的重要性有了更深的认识。

子项目2：掌控智能物联，成为创客能手

为培养学生的科技实践能力，本方案选择了某自主可控开源硬件平台，规划了6个课时进行学习。

第1课时进行方法论的学习，培养相关技术能力，学习平台和工具，掌握适用的开发平台和工具对于创造智能物联解决方案至关重要。

第2~4课时选择了基于行空板的智能灯设计、智能种植箱、空巢老人守护助手等实践项目，要求学生以小组合作的方式开展，提供学习资源、项目合作和创意启发，帮助其不断提高和成长，并在每个实践项目中，让学生进行流程图的绘制、实施过程的记录，培养学生良好的科学实践习惯。

第5课时通过3D设计与激光切割，将想象转换为事物，在动手操作中让学生进一步提升解决实际问题的能力。

第6课时让学生进行研究报告及科技小论文的撰写。在撰写研究报告的过程中，学生需要合理运用逻辑推理和批判思维，从多个角度对问题进行分析和评估，培养独立思考和深入思考的能力，这样也有助于学生回顾和检视自己的研究过程，提高研究质量和效果，从而完成知识准备。

子项目3：“共创物联家园”创意设计

子项目3和子项目4以创意设计及项目实现为主要内容，学生们创意构思项目，然后通过所学的开源硬件及激光切割知识，编写程序及调试，最终完成项目模型的制作。

创作主题：“共创物联家园”。 今天的小创客，明天的发明家！ 请同学们结合自己生活中的所看、所想，发挥创意，结合所学的物联自主可控平台，设计与制作表达对生活的想法或解决问题的创意智造作品：

在家庭生活方面，如我的家庭生活小帮手等；

在学校生活方面，如学校智能小设备等。

作品要突出创新，突出与常见物品相比有明显改进的设计，避免与常见作品的雷同，并完成“共创物联家园”创意项目构思表。

子项目4：“共创物联家园”项目实现

根据创意构思表，列出材料清单（如下表），其中包含选择必要的自主可控芯片平台，输入传感器，输出执行器、传输方式等，然后进行程序设计与调试，将软件和硬件结合起来进行调试。

子项目5：“共创物联家园”成果展示交流

在学生已物化成果的基础上，组织学生参加青少年科技类赛事，通过赛前集训、技术解决及项目调试、赛中答辩与演示、赛后反思与总结，让学生在活动中成长与收获，最终激发学生对科技创新的热爱，并愿意投身到科技强国的建设中。“共创物联家园”系列活动与STEAM对应要素如下表所示。

子项目6：成果总结提升，立志科技强国

在面向自主可控的初中信息科技项目式学习过程中，学生学会了科学研究的一般流程，掌握了一定的研究方法及工具，取得了部分成果并树立了投身科技强国的志向。

1.成果物化

根据“共创物联家园”主题，得到物化成果，其中有面向自主可控平台的物联家园实物作品，及研究报告、演示视频等。

2.科学研究的提升

通过实践，学生学会了科学探究的一般流程，掌握了一定的研究方法及工具，对科学研究有了更深入的认知。构建了学生对自主可控技术的理论基础。利用案例教学，加深了学生对物联网技术的认识。

3.育人价值

通过实践一系列智能物联项目，从简单的温度监测系统到复杂的“共创物联家园”解决方案，不仅加深了学生对物联网的理解，还培养了学生解决问题和创新的能力，使其养成利用信息科技开展数字化学习与交流的行为习惯。

4.信息社会责任自主可控意识

面向自主可控的初中信息科技“共创物联家园”实践项目，让学生认识到原始创新对国家可持续发展的重要性，培养了其信息社会责任。

实践项目实施探索的问题与反思

“共创物联家园”实践项目有效培养了学生的数字化学习与创新能力，但对教师也提出了更高的要求。

在具体实施过程中，笔者也发现了一些值得思考和需要改进的问题，如：

如何在项目式教学中调动学生的主观能动性，让学生全程参与，真实践，获得真成长；

如何在活动过程中注重学生的参与度。

笔者期望通过“共创物联家园”实践项目的实施探索，能够让学生在理解自主可控技术的重要性的同时，提升自身的信息科技素养，为成为未来的科技创新人才打下坚实的基础。

本文作者：

张元立

重庆一中寄宿学校

文章刊登于《中国信息技术教育》2024年第09期

引用请注明参考文献：

张元立.面向自主可控的“共创物联家园”实践项目实施探索[J].中国信息技术教育，2024（09）：13-15.

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