摘要：物聯網教學是信息技術教育的重要內容之一，在實際教學中，強調培養學生的計算思維能力。因此，本文以物聯網教學為例，以計算思維能力培養為基礎，對物聯網應用探究式教學設計進行了分析，討論了教學設計思路，構建了教學框架，并提出了探究式學習任務路徑方法，以期能夠為相關研究提供一定的參考。關鍵詞：計算思維能力；物聯網；探究任務；教學設計計算思維能力是一種高階思維能力，在物聯網應用學習中有著非常重要的作用。所以，在信息技術教學中，應重視對計算思維的培養，遵循分階段動態螺旋發展的規律，并以探究任務為載體，開展物聯網應用教學，引導學生不斷地探索實踐，感知、學習、理解計算思維，最終形成計算思維習慣，提升學生的信息素養，助力學生未來實現更好的發展。物聯網應用教學中培養學生計算思維能力的必要性物聯網應用是信息技術課程的重要內容之一，該部分內容組成復雜，知識理念抽象，綜合性強，知識層次豐富，知識內容跨度較大，且與信息科技課程其他知識均有不同程度的關聯。因此，在物聯網應用教學中，有必要培養學生計算思維能力，幫助學生更好地學習理解物聯網知識內容，了解物聯網的運行過程，提升學生學習效率。物聯網應用任務探究式教學設計思路在物聯網應用教學中，若通過加強探究式任務教學設計來培養計算思維能力，應明確具體的教學設計思路：首先，在實際開展教學時，以真實的問題解決為探究任務，讓學生通過任務探究學習的方式進行問題解決，促進學生進行知識應用實踐，形成正確的思想價值觀念，順利實現計算思維能力培養。其次，以數據信息為基礎，對學習內容進行結構化處理，針對不同的結構知識內容，構建相應的探究任務，建立不同物聯網知識的關鍵連接，引導學生進行整體思考，使其對物聯網知識有更加完整的理解與認識，促進學生形成完整的學科觀念，培養并提升計算思維能力，形成信息技術學科核心素養。最后，在循序漸進學習理念的指導下，以探究任務為重要載體，建立系統化的教學思路框架，框架內容包括場景分析、知識理解、應用實踐。物聯網應用任務探究式教學框架構建1.利用現有知識經驗，初步理解物聯網如今的學生，生于并長于信息技術飛速發展的時代，他們本身是“網絡沖浪主力軍”，所以對互聯網及其相關的信息技術并不陌生。在進行物聯網知識學習前，學生已經掌握了一些信息技術知識，對物聯網基本概念也有所了解，再加上前期信息技術的學習，了解了數據以及信息編碼的過程，掌握了一些簡單的計算機語言應用技巧，能夠自主進行簡單的程序設計。在日常學習中，很多學生也會應用互聯網信息技術搜索學習資料，這說明學生已經具備了扎實的物聯網知識學習基礎。[1]所以，在實際開展前期物聯網教學設計時，教師可以適當地加快教學節奏，補充一些與物聯網相關的知識概念，激活學生關于計算機、互聯網的知識經驗，最終幫助學生對物聯網有一個整體的感知與了解，為后續進行物聯網知識深度學習創造有利的條件。2.以物聯網重點內容為核心，深度學習并理解物聯網知識在實際進行教學時，教師應以物聯網重點內容為核心，并融入計算思維，引導學生在學習物聯網重點知識內容的同時，通過教學任務解決實際問題，最終形成完整的計算思維能力。在這一過程中，教師應結合實際需求，對物聯網核心知識內容進行結構化處理[2]，并在此基礎上，設計相應的學習任務主題活動，讓學生在進行學習任務探究的過程中，完成對物聯網知識由淺到深的認識，通過進行深入推理與分析，經歷應用計算思維解決實際問題的過程，從而進行深入的思考，加深對物聯網知識的理解。最后，教師還可以指導學生對所學的知識進行總結歸納，逐漸完成對物聯網知識體系的構建，分析提煉解決任務問題的思維方法，找出一般的規律，最終在上述過程中實現計算思維能力的培養。3.實現物聯網知識遷移應用，解決實際問題學生計算思維能力的培養，同樣離不開生活實踐場景，教師要引導學生在場景中解決實際問題，幫助學生形成計算思維能力。在引導學生進行物聯網知識遷移應用的過程中，教師要設計針對性較強的主題任務，為學生帶來更好的探索實踐空間，使學生在真實的生活化、主題化、場景化情境中，完成對物聯網知識的實踐，運用自己的互聯網思維，進行問題的解決。最后，通過總結反思，不斷完善提升學生的互聯網思維能力，并對學生的學習效果進行檢驗。物聯網應用任務探究式教學設計途徑1.從物聯網重點知識入手，完成課程內容階段劃分在物聯網教學內容方面，教師要找出重點的知識內容，如物聯網的數據傳輸、采集以及分析，并找出計算思維能力與物聯網知識之間的連接融合點，基于不同的教學階段，合理劃分相應的物聯網教學內容。具體來說要做到以下幾點：一是注重情境構思與創設，引導學生了解現實生活中的物聯網。在教學時，教師可以選擇可用的開源實驗設備與軟件平臺，引導學生進行物聯網知識探索實踐。在這一過程中，學生可以基于不同的傳感器，了解相應的數據獲取方式，提升學習效率。二是帶領學生從實踐出發，搭建簡易的物聯網系統。在這一過程中，學生可以根據所學知識與教師的引導，合理選擇物聯網協議，編寫簡單的程序，實現物聯網系統模塊功能，還可以嘗試自主進行物聯網系統的調試與修正，迭代優化程序，并在上述實踐任務活動中，完成對核心知識的進階學習。[3]三是運用所學知識解決任務問題。在這一過程中，需要立足整個物聯網運行過程，分析相關環節存在的問題，運用mPython技術知識解決相應的問題，進一步優化完善物聯網系統搭建流程，運用物聯網系統獲取數據信息，再進行物聯網知識學習總結，梳理問題，形成方法模型。四是創設現實生活化場景，運用所學的物聯網知識解決現實生活中遇到的新問題，實現對物聯網知識的遷移與運用，最終在上述整個探索實踐中完成對計算思維能力的培養。2.完成任務群設計，喚醒學生的知識經驗任務群設計的概念，最早來自語文學科，是一種創新性學習方法。在任務群中，基于不同任務，會有對應的情境主題。在設計物聯網教學探究任務時，會涉及物聯網的各種概念知識與方法，相關方法包括如何進行物聯網數據信息的采集等，引導學生在真實的情境下，完成對知識的學習與運用。在任務群設計方面，教師要從學生已有的知識經驗出發，讓學生在探索中完成對物聯網的整體感知，認識傳感器采集數據的過程，體驗數字平臺的作用，從而為后續學習創造良好的認知條件。物聯網探究式主題任務包括以下內容。探究任務1：從現實生活出發，找一找物聯網應用痕跡，設計任務主題為“生活中的物聯網”。教師帶領學生一起尋找生活中的物聯網存在與使用的痕跡，從整體上實現對物聯網的初步感知與認識，了解物聯網給生活帶來了哪些便利與影響，對物聯網“萬物互聯”有一個基本的認識。探究任務2：教師為學生提供實驗硬件、軟件設備支持，了解物聯網數據采集的過程，設計任務主題為“物聯網的數據采集與傳輸”。例如，教師可以引導學生使用按鍵傳感器完成音樂播放功能的控制，還可以引導學生利用實驗平臺，嘗試進行傳感器數據的采集，學習其中的數據采集程序語句。探究任務3：在教師的引導下，學生自主實踐聲控燈的設計，設計任務主題為“聲控燈的設計”。在這一過程中，學生自主探索，了解各種試驗設備、平臺的功能，對傳感器環境變量狀態檢測進行探究分析，了解反饋值的變化特點，總結數據傳感器采集的思路與程序語句。探究任務4：從現實場景出發，引導學生按照攝像頭識別模塊，探索攝像頭車牌識別的過程，設計任務主題為“生活中攝像頭車牌識別設計”。教師通過引導學生進行攝像頭識別模塊探究分析，體驗認識生活中智能傳感設備應用場景，將物聯網應用與現實生活聯系在一起。3.設計生活化情境主題任務，解決現實生活問題教師可以設計如下幾點生活化情境主題任務。生活主題任務1：與互聯網連接，實時獲取最新的天氣變化信息。在該生活主題任務探究過程中，學生需要學習了解互聯網絡連接方法，并從云服務平臺中獲取信息，完成數據的讀取，再通過編程，在設備上顯示反饋的數據信息。生活主題任務2：在線吃藥提醒器設計。在完成該探究式主題任務的過程中，學生需要學習了解MQTT協議工作原理，并基于該協議，建立本地物聯網平臺[4]，最后通過該平臺，完成生活化吃藥情境分析，明確不同的吃藥需求，然后進行編程設計，通過服務平臺完成消息訂閱，實現患者吃藥智能化提醒的功能。生活