中国现代教育装备
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刊号:CN11-4994/T(国内) ISSN1672-1438(国际)
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 实验室建设  
基于数据体验的“气温和气温变化”实测实验教学
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2023-9-29 16:29:54
  [导读]通过不同时间尺度的气温变化数据(日、年、150年以来、5 000年以来、500万年以来)、不同空间尺度的气温分布数据(大到全球、小到校园的某个点)来开展“气温和气温变化”的教学。基于单片机、传感器、物联网、3D打印机设计了自制物联网空气监测装置,收集校园实测气温数据,让学生对“熟悉”的校园环境形成新的数据化认知。

  新技术给教育教学带来了诸多变化,其中便有以体验为特征的学习环境。工业社会的巨大惯性使得今天的大多数学校仍然采用流水线的方式教授教科书上的固定知识。随着知识经济时代的到来,知识不再稀缺,教育开始从常规群体教学向个体化学习转变。这意味着学习者需要在面对一个需要解决的问题时,利用已有的经验提取有效的信息,尝试不同的方式,然后在解决问题后,通过反馈和反思,沉淀出新形成的经验,实现个体知识体系的迭代。这个完整的学习过程被称为体验。

  因为体验,学习者对一个新事物或新概念会形成自己的理解;也因为体验,每个学习者的差异就会显露出来,教师也能有针对性地进行指导;还因为有了体验,学生才会形成正确的关于失败或成功的反思,也才会形成方法和策略—人的创造力会在这个过程中迸发出来。

  “气温和气温变化”的教学既是一节补充课,也是一节拓展课;既是对七年级上册地理教材中“气温”这个概念的补充,又是对学生认知和认知方法的拓展。本课例旨在让学生通过气象学中气温的观测条件和方法,理解“气温”这一科学概念;通过不同时间尺度的气温数据描述气温随时间的变化规律,更客观地认识当下,认识世界;通过比较不同条件下的实测气温数据,感知地理环境的差异,并分析其可能的原因;对比不同条件下获得的温度数据,感受设备的选配设计、放置环境对测量数据的影响。

  本课例通过实验活动综合得出“气温”的科学测量条件和其他现实因素,让学生尝试分小组设计校园气象站建设方案。因此,这也是一节数据驱动的“气温”课,可利用不同时间尺度的气温变化数据(日、年、150年以来、5 000年以来、500万年以来)和不同空间尺度的气温分布数据(大到全球、小到校园的某个点)来全面认识气温的分布与变化,引导学生用数据说话,用数据解释,用数据认识;提升他们用数据认知地理环境的能力。本课的重点在科学地认识“气温”这个概念,难点是学生数据思维、科学思维的发展。

  一、校园实测数据的获取

  二、教学过程及反思

  信息技术的介入解决的一定是以往教学解决不了的问题。基于单片机、传感器、物联网、3D打印机的自制物联网空气监测装置,可以让学生在“熟悉”的校园环境中获得新的数据化体验。这种体验既熟悉又陌生,所以对学生有吸引力、学生参与感强。

  本课例的教学安排打破学科界限、打破常规模式,基于真实的问题和情境,通过技术驱动解决问题。教师基于自己的研究来教学,把学生引入研究中。学生参与到装置的组装(包括传感器选型、程序代码设置驱动等)、设备现场选址、安装调试、数据收集和上传云服务器等环节中,基于自己的数据加工对比分析解释现象,感知环境变化,体验研究的全过程,取得了较好的教学效果。

  但目前,受教材内容、课时安排、相关学科基础、学生兴趣爱好等因素的影响,学生仍旧只能部分参与进来,因此创新教学尝试还有待进一步改进。

宋波 北京市京源学校


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