摘要：微項目學習是以項目為載體，借助實驗教學法，提出問題、做出假設、開展實驗、得出結論、優(yōu)化方案，促進了課堂有效學習的發(fā)生，是一種值得探索的初中信息科技課堂教學模式。本文以“老人跌倒報警腰帶”項目為例，闡述了微項目學習在初中信息科技課堂教學中的實施路徑，以及提高學生的實踐能力和計算思維等核心素養(yǎng)的方法。

關鍵詞：微項目學習；實驗教學；初中信息科技

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）19-0077-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）要求：創(chuàng)新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經(jīng)歷原理運用過程，提升問題解決能力；鼓勵“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”。[1]項目式學習是目前初中信息科技學科普遍使用的教學方式，但常見的項目式學習流程耗時較長，對于初中生來說，信息科技周課時一般都只有一節(jié)，很容易出現(xiàn)項目目標難以達成的情況。那么，如何從信息科技實踐應用出發(fā)，提升學生對基本概念和基本原理的理解，完成從知識到生活的遷移，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力呢？

針對上述問題，筆者嘗試將學科知識與日常生活相聯(lián)系，結合生活中的真實問題，以微項目學習方式開展實驗教學，下面以“老人跌倒報警腰帶”項目為例，闡述基于微項目學習的信息科技實驗教學設計思路。

微項目學習的流程

微項目學習的核心是設計可行的驅動性任務。驅動性任務的設計要以信息科技學科知識的理解、應用以及遷徙為目標，體現(xiàn)信息科技核心素養(yǎng)，貼合真實社會情境，以解決日常生活中真實存在的痛點問題為基本要求，將抽象的難以理解的學科知識轉換成為一個個具體的微項目探究。以“老人跌倒報警腰帶”項目為例，采用微項目學習的課堂流程設計如下頁圖1所示。通過深入分析調研真實生活情境，立足生活實際問題，明確項目目標，針對真實問題，提出解決猜想，通過實驗探究，驗證解決猜想，將發(fā)現(xiàn)的問題進一步優(yōu)化完善，最終實現(xiàn)項目的拓展與完善。

微項目學習模式下的實驗教學設計過程

1.設計背景

（1）教學內容分析

本課的內yoFholi1PBHNcD6y5NDFfA==容是根據(jù)初中信息技術八年級下冊第四單元活動2物聯(lián)網(wǎng)絡連萬物演化而來，對標初中信息科技實驗教學基本目錄中的物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索模塊。為解決老人獨自居住或行動不便，不慎摔倒后難以及時就醫(yī)導致終身臥床或各種事故的社會痛點問題，依托為老人制作跌倒報警腰帶的項目目標，通過一系列的實驗探究，培養(yǎng)學生運用信息科技解決實際問題的能力。

（2）學生學情分析

本節(jié)課面向八年級無人機社團的學生開展，通過之前的學習，他們知道加速度傳感器，具備本節(jié)課程所需要的程序編寫以及硬件搭建能力，他們思維活躍，有很強的自主學習和實踐動手能力，具有強烈的探知欲和好奇心。

（3）課程教具準備

本節(jié)課所用到的教具有三軸加速度傳感器、Arduino主控板、OLED顯示屏、按鍵開關模塊以及掌控板。

（4）課程教學目標

①通過使用加速度傳感器實現(xiàn)跌倒檢測，了解傳感器的原理，感受物聯(lián)網(wǎng)給人們生活帶來的改變。

②通過增加傳感器的翻轉檢測，消除上下樓梯對傳感器檢測跌倒的影響，提高腰帶檢測跌倒的準確性，解決實際問題。

③通過選擇圖形、數(shù)字或數(shù)值范圍的方式顯示加速度，讓實驗數(shù)據(jù)可視化，探究信息科技支持數(shù)字化學習的新方法、新模式。

④合理使用技術，為老人制作跌倒報警腰帶，培養(yǎng)科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和關愛特殊群體的社會責任。

（5）課程教學重難點

重點：了解傳感器的原理，使用加速度傳感器實現(xiàn)跌倒檢測。

難點：探究跌倒檢測準確性的影響因素，完善跌倒報警腰帶的功能。

2.項目設計主題

大數(shù)據(jù)顯示，跌倒是我國傷害死亡位列第四的原因，而在65歲以上的老年人中則為首位，除了導致死亡外，跌倒還可能會導致嚴重的損傷甚至是殘疾，如髖骨骨折等。針對老人跌倒危害大這一問題，市場上各種產品應運而生，如居家跌倒報警器、跌倒報警手環(huán)、胸牌式跌倒救助器。經(jīng)過市場調研，此類產品存在的問題是操作過于復雜不適用于老年人、檢測準確性低很容易誤報、多需要老人主動操作、不具備設備主動報警的功能?；诖?，引入項目的探究主題——為老人制作一款跌倒報警腰帶，實現(xiàn)跌倒檢測準。

3.項目設計過程

“老人跌倒報警腰帶”一課的活動流程設計如下頁圖2所示。

以“老人跌倒報警腰帶”為項目主題，通過“為老人制作跌倒報警腰帶，實現(xiàn)跌倒檢測準”的驅動任務，引入問題：用什么來實現(xiàn)跌倒檢測準？學生經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)，跌倒具有速度變化快、姿勢多樣化的特點。結合其無人機的學習經(jīng)驗，學生提出猜想：可以使用加速度傳感器來實現(xiàn)跌倒檢測準。

實驗任務一：探究加速度傳感器的原理。

實驗目的：驗證加速度傳感器是否可以用來實現(xiàn)跌倒檢測。

提出假設：當老人跌倒時，會出現(xiàn)不同方向上速度的急速變化，因此會引起加速度變化，加速度傳感器可以檢測出不同方向上加速度的變化。

實驗方案：將加速度傳感器連接至電腦，以不同的方式來移動傳感器，觀察電腦所顯示的波形圖變化。

實驗器材：筆記本、Arduino IDE軟件、自制實驗教具（如圖3）。教具采用3D打印技術，集合了加速度傳感器、Arduino主控板、OLED顯示屏、按鍵開關模塊。當移動教具時，顯示屏可以實時或以數(shù)值范圍的方式來顯示傳感器所檢測到的加速度數(shù)值。

實驗流程：

第一步，打開Arduino IDE軟件，將自制實驗教具連接至電腦，前后快速移動教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結論：當前后快速移動傳感器時，x軸上的加速度值變化較為明顯。

第二步，左右快速移動教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結論：當左右快速移動傳感器時，y軸上的加速度值變化較為明顯。

第三步，上下快速移動教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結論：當左右快速移動傳感器時，z軸上的加速度值變化較為明顯。

實驗結論：加速度傳感器對加速度的檢測是三維的，且數(shù)值存在正負值，正負值體現(xiàn)的是運動的方向。老人跌倒的速度變化及姿勢多樣化，可以使用x/y/z軸上的加速度數(shù)值來進行檢測。

實驗任務二：探究老人跌倒時加速度的取值范圍。

實驗目的：探究出加速度的取值范圍為多少時可以認定老人跌倒。

提出假設：老人的日常運動會產生x/y/z軸上的加速度，當加速度大于日常活動時可以判定為老人跌倒。

實驗方案：模擬老人生活中常見的運動狀態(tài)，記錄產生的加速度值范圍。

實驗器材：自制實驗教具。

實驗流程：分別模擬老人來回走動、蹲下起立、坐下起來、躺下起身的生活狀態(tài)，多次實驗，記錄正常運動狀態(tài)時的加速度值范圍。

實驗結論：日常運動會產生x/y/z三個方向上的加速度，當加速度的值大于范圍最大值或小于范圍最小值時可判定為跌倒。

實驗任務三：探究外界因素對傳感器檢測加速度的影響。

實驗目的：探究出可能會影響腰帶檢測準確性的外界因素。

提出假設：佩戴腰帶的老人身高不同，不同的人佩戴腰帶時傳感器所在的位置不同，老人隨身攜帶的手機會不會造成干擾？遇到上下樓梯的情況會不會影響檢測結果？

實驗器材：自制實驗教具。

實驗流程：分組進行實驗探究，高度組將傳感器佩戴在不同的高度，多次實驗記錄數(shù)值。方位組將傳感器佩戴在腰的不同位置進行觀察，多次實驗記錄數(shù)值。手機組將攜帶手機以及未攜帶手機的教具所檢測到的加速度數(shù)值進行對比，多次實驗記錄數(shù)值。樓梯組通過模擬真實的上下樓梯情境，多次實驗記錄數(shù)值。

實驗結論：只有上下樓梯產生了傳感器自身的震動會對檢測結果產生影響。

4.項目優(yōu)化拓展

（1）項目優(yōu)化

為消除上下樓梯產生傳感器自身震動對腰帶檢測準確性的影響，學生思考討論，當傳感器正常佩戴在腰間時，z軸會垂直地面，受到重力影響z軸的值會始終大于0.7，但是當老人摔倒以后，z軸不再垂直地面，值會趨近于0。因此，可以增加z軸值的檢測來驗證老人是否摔倒。只有當z軸的值趨近于0且加速度的值超出了日常運動的范圍時才判定為老人跌倒。

（2）項目拓展

可以考慮從以下方面進行功能優(yōu)化拓展：①增加定位功能。可以根據(jù)定位功能觀測老人位置的改變，若位置持續(xù)不變則可以推送信息至家人處，以便家人予以關注。②增加心率監(jiān)測。實時的心率監(jiān)測可以讓老人了解自己的健康狀況，為老人多提供一份安全保障。③增加血壓監(jiān)測。高血壓是老人中最常見的一種慢性病，也是導致老人摔倒的罪魁禍首之一，血壓的監(jiān)測可以讓老人自己時刻注意血壓，進而減少摔倒的風險，也可以讓家人時刻了解老人的身體健康狀況。

反思與啟示

微項目學習以項目驅動課堂，以實踐探究的教學策略組織課堂，更加注重課堂活動進行中的生成性問題，可以使學生深度參與到課堂中，有助于計算思維的養(yǎng)成。結合課堂實踐不難發(fā)現(xiàn)，在實驗探究過程中，小組合作的分工模式，激發(fā)了學生的責任感，培養(yǎng)了學生的溝通能力以及團隊協(xié)作精神。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022．