基于微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)摘要：微項(xiàng)目學(xué)習(xí)是以項(xiàng)目為載體，借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，提出問(wèn)題、做出假設(shè)、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、優(yōu)化方案，促進(jìn)了課堂有效學(xué)習(xí)的發(fā)生，是一種值得探索的初中信息科技課堂教學(xué)模式。本文以“老人跌倒報(bào)警腰帶”項(xiàng)目為例，闡述了微項(xiàng)目學(xué)習(xí)在初中信息科技課堂教學(xué)中的實(shí)施路徑，以及提高學(xué)生的實(shí)踐能力和計(jì)算思維等核心素養(yǎng)的方法。中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A論文編號(hào)：1674-2117（2024）19-0077-04針對(duì)上述問(wèn)題，筆者嘗試將學(xué)科知識(shí)與日常生活相聯(lián)系，結(jié)合生活中的真實(shí)問(wèn)題，以微項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，下面以“老人跌倒報(bào)警腰帶”項(xiàng)目為例，闡述基于微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的流程微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的核心是設(shè)計(jì)可行的驅(qū)動(dòng)性任務(wù)。驅(qū)動(dòng)性任務(wù)的設(shè)計(jì)要以信息科技學(xué)科知識(shí)的理解、應(yīng)用以及遷徙為目標(biāo)，體現(xiàn)信息科技核心素養(yǎng)，貼合真實(shí)社會(huì)情境，以解決日常生活中真實(shí)存在的痛點(diǎn)問(wèn)題為基本要求，將抽象的難以理解的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)換成為一個(gè)個(gè)具體的微項(xiàng)目探究。以“老人跌倒報(bào)警腰帶”項(xiàng)目為例，采用微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的課堂流程設(shè)計(jì)如下頁(yè)圖1所示。通過(guò)深入分析調(diào)研真實(shí)生活情境，立足生活實(shí)際問(wèn)題，明確項(xiàng)目目標(biāo)，針對(duì)真實(shí)問(wèn)題，提出解決猜想，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證解決猜想，將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)一步優(yōu)化完善，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的拓展與完善。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程1.設(shè)計(jì)背景（1）教學(xué)內(nèi)容分析（2）學(xué)生學(xué)情分析（3）課程教具準(zhǔn)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(kāi)關(guān)模塊以及掌控板。（4）課程教學(xué)目標(biāo)①通過(guò)使用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)，了解傳感器的原理，感受物聯(lián)網(wǎng)給人們生活帶來(lái)的改變。②通過(guò)增加傳感器的翻轉(zhuǎn)檢測(cè)，消除上下樓梯對(duì)傳感器檢測(cè)跌倒的影響，提高腰帶檢測(cè)跌倒的準(zhǔn)確性，解決實(shí)際問(wèn)題。③通過(guò)選擇圖形、數(shù)字或數(shù)值范圍的方式顯示加速度，讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化，探究信息科技支持?jǐn)?shù)字化學(xué)習(xí)的新方法、新模式。④合理使用技術(shù)，為老人制作跌倒報(bào)警腰帶，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和關(guān)愛(ài)特殊群體的社會(huì)責(zé)任。（5）課程教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：了解傳感器的原理，使用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)。難點(diǎn)：探究跌倒檢測(cè)準(zhǔn)確性的影響因素，完善跌倒報(bào)警腰帶的功能。2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)主題3.項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程“老人跌倒報(bào)警腰帶”一課的活動(dòng)流程設(shè)計(jì)如下頁(yè)圖2所示。以“老人跌倒報(bào)警腰帶”為項(xiàng)目主題，通過(guò)“為老人制作跌倒報(bào)警腰帶，實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)準(zhǔn)”的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，引入問(wèn)題：用什么來(lái)實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)準(zhǔn)？學(xué)生經(jīng)過(guò)討論發(fā)現(xiàn)，跌倒具有速度變化快、姿勢(shì)多樣化的特點(diǎn)。結(jié)合其無(wú)人機(jī)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生提出猜想：可以使用加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)一：探究加速度傳感器的原理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證加速度傳感器是否可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)。提出假設(shè)：當(dāng)老人跌倒時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不同方向上速度的急速變化，因此會(huì)引起加速度變化，加速度傳感器可以檢測(cè)出不同方向上加速度的變化。實(shí)驗(yàn)方案：將加速度傳感器連接至電腦，以不同的方式來(lái)移動(dòng)傳感器，觀察電腦所顯示的波形圖變化。實(shí)驗(yàn)器材：筆記本、ArduinoIDE軟件、自制實(shí)驗(yàn)教具（如圖3）。教具采用3D打印技術(shù)，集合了加速度傳感器、Arduino主控板、OLED顯示屏、按鍵開(kāi)關(guān)模塊。當(dāng)移動(dòng)教具時(shí)，顯示屏可以實(shí)時(shí)或以數(shù)值范圍的方式來(lái)顯示傳感器所檢測(cè)到的加速度數(shù)值。第一步，打開(kāi)ArduinoIDE軟件，將自制實(shí)驗(yàn)教具連接至電腦，前后快速移動(dòng)教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結(jié)論：當(dāng)前后快速移動(dòng)傳感器時(shí)，x軸上的加速度值變化較為明顯。第二步，左右快速移動(dòng)教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結(jié)論：當(dāng)左右快速移動(dòng)傳感器時(shí)，y軸上的加速度值變化較為明顯。第三步，上下快速移動(dòng)教具，觀察電腦所顯示的波形圖變化，得出結(jié)論：當(dāng)左右快速移動(dòng)傳感器時(shí)，z軸上的加速度值變化較為明顯。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加速度傳感器對(duì)加速度的檢測(cè)是三維的，且數(shù)值存在正負(fù)值，正負(fù)值體現(xiàn)的是運(yùn)動(dòng)的方向。老人跌倒的速度變化及姿勢(shì)多樣化，可以使用x/y/z軸上的加速度數(shù)值來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)二：探究老人跌倒時(shí)加速度的取值范圍。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄砍黾铀俣鹊娜≈捣秶鸀槎嗌贂r(shí)可以認(rèn)定老人跌倒。提出假設(shè)：老人的日常運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生x/y/z軸上的加速度，當(dāng)加速度大于日?；顒?dòng)時(shí)可以判定為老人跌倒。實(shí)驗(yàn)方案：模擬老人生活中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，記錄產(chǎn)生的加速度值范圍。實(shí)驗(yàn)器材：自制實(shí)驗(yàn)教具。實(shí)驗(yàn)流程：分別模擬老人來(lái)回走動(dòng)、蹲下起立、坐下起來(lái)、躺下起身的生活狀態(tài)，多次實(shí)驗(yàn)，記錄正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的加速度值范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：日常運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生x/y/z三個(gè)方向上的加速度，當(dāng)加速度的值大于范圍最大值或小于范圍最小值時(shí)可判定為跌倒。實(shí)驗(yàn)任務(wù)三：探究外界因素對(duì)傳感器檢測(cè)加速度的影響。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄砍隹赡軙?huì)影響腰帶檢測(cè)準(zhǔn)確性的外界因素。提出假設(shè)：佩戴腰帶的老人身高不同，不同的人佩戴腰帶時(shí)傳感器所在的位置不同，老人隨身攜帶的手機(jī)會(huì)不會(huì)造成干擾？遇到上下樓梯的情況會(huì)不會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果？實(shí)驗(yàn)器材：自制實(shí)驗(yàn)教具。實(shí)驗(yàn)流程：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，高度組將傳感器佩戴在不同的高度，多次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)值。方位組將傳感器佩戴在腰的不同位置進(jìn)行觀察，多次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)值。手機(jī)組將攜帶手機(jī)以及未攜帶手機(jī)的教具所檢測(cè)到的加速度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，多次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)值。樓梯組通過(guò)模擬真實(shí)的上下樓梯情境，多次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只有上下樓梯產(chǎn)生了傳感器自身的震動(dòng)會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。4.項(xiàng)目?jī)?yōu)化拓展（1）項(xiàng)目?jī)?yōu)化為消除上下樓梯產(chǎn)生傳感器自身震動(dòng)對(duì)腰帶檢測(cè)準(zhǔn)確性的影響，學(xué)生思考討論，當(dāng)傳感器正常佩戴在腰間時(shí)，z軸會(huì)垂直地面，受到重力影響z軸的值會(huì)始終大于0.7，但是當(dāng)老人摔倒以后，z軸不再垂直地面，值會(huì)趨近于0。因此，可以增加z軸值的檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證老人是否摔倒。只有當(dāng)z軸的值趨近于0且加速度的值超出了日常運(yùn)動(dòng)的范圍時(shí)才判定為老人跌倒。（2）項(xiàng)目拓展可以考慮從以下方面進(jìn)行功能優(yōu)化拓展：①增加定位功能?？梢愿鶕?jù)定位功能觀測(cè)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(guān)注。②增加心率監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)的心率監(jiān)測(cè)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(cè)。高血壓是老人中最常見(jiàn)的一種慢性病，也是導(dǎo)致老人摔倒的罪魁禍?zhǔn)字?，血壓的監(jiān)測(cè)可以讓老人自己時(shí)刻注意血壓，進(jìn)而減少摔倒的風(fēng)險(xiǎn)，也可以讓家人時(shí)刻了解老人的