本文聚焦《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，深入梳理與分析數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息安全、信息處理和人工智能六條邏輯主線，并以“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊為例，結(jié)合六條邏輯主線的要求，從教學(xué)實(shí)踐的角度提出六點(diǎn)建議，以期為信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)的落地貢獻(xiàn)微薄力量?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）的頒布標(biāo)志著信息科技課程正式成為國家課程。新課標(biāo)基于核心素養(yǎng)發(fā)展要求，依據(jù)學(xué)科概念的邏輯關(guān)系梳理出數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，并按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和信息科技的學(xué)科特點(diǎn)，統(tǒng)籌安排各學(xué)段的學(xué)習(xí)內(nèi)容。信息科技課程中的六條邏輯主線新課標(biāo)圍繞六條課程邏輯主線，分階段制訂了義務(wù)教育學(xué)段的目標(biāo)與內(nèi)容，加強(qiáng)課程內(nèi)容的螺旋式遞進(jìn)，形成比較穩(wěn)定的信息科技課程體系，為學(xué)校有步驟地開展數(shù)字素養(yǎng)與技能教育提供了依據(jù)。數(shù)據(jù)（包括大數(shù)據(jù)）主線關(guān)注學(xué)生獲取數(shù)據(jù)、甄別數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并應(yīng)用數(shù)據(jù)的能力，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字社會(huì)發(fā)展的作用與價(jià)值；算法作為計(jì)算思維的核心要素之一，旨在提高學(xué)生在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)這條邏輯主線，旨在從狹義的信息互聯(lián)發(fā)展到實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的即時(shí)海量信息交互，理解萬物互聯(lián)的途徑、原理和意義；信息處理的對(duì)象由文字、圖片、音頻、視頻等多媒體資源延伸到互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)生成的數(shù)據(jù)，遵循從“數(shù)據(jù)點(diǎn)”擴(kuò)散到“網(wǎng)絡(luò)面”的邏輯信息組織；信息安全從文明禮儀、行為規(guī)范、依法依規(guī)、個(gè)人隱私保護(hù)等方面入手，引導(dǎo)學(xué)生樹立信息安全觀，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生所學(xué)課程內(nèi)容向所承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的傳導(dǎo)與遷移；人工智能主線幫助學(xué)生理解人工智能的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用人工智能，與人工智能和諧共處。“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊中的邏輯主線呈現(xiàn)隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)突破了以“人”為中心的連接模式，推動(dòng)了物理世界和數(shù)字世界更深入的融合。新課標(biāo)設(shè)置了“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊，聚焦物聯(lián)網(wǎng)“感知—采集—傳輸—反饋—控制”的基本功能，延伸和拓展了“過程與控制”“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊，為“人工智能與智慧社會(huì)”模塊奠定了基礎(chǔ)。通過本模塊的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生形成萬物互聯(lián)對(duì)人類社會(huì)帶來影響、機(jī)遇和挑戰(zhàn)的認(rèn)知，有助于學(xué)生從物理層面理解物聯(lián)網(wǎng)作為紐帶和媒介如何連接物理世界和數(shù)字世界，有助于學(xué)生將物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)認(rèn)知轉(zhuǎn)化為實(shí)現(xiàn)簡單物聯(lián)功能的數(shù)字系統(tǒng)。對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊中的六條邏輯主線的梳理如下表所示。這六條邏輯主線不是各自獨(dú)立的，其內(nèi)部存在邏輯關(guān)聯(lián)和遞進(jìn)關(guān)聯(lián)。在物聯(lián)網(wǎng)中，通過傳感器獲得的數(shù)據(jù)是進(jìn)行算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是連接物理世界與數(shù)字世界的紐帶和媒介，而數(shù)據(jù)和算法又是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。綜合運(yùn)用“數(shù)據(jù)”“算法”“網(wǎng)絡(luò)”三大要素是信息處理的內(nèi)核，而大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展也迭代更新了信息處理方式和流程，隨之而來的信息安全與倫理問題也成為解決問題中的另一個(gè)焦點(diǎn)。“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊中落實(shí)六條邏輯主線的教學(xué)建議1.數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索的核心在物聯(lián)網(wǎng)中，各種傳感器設(shè)備通過不同的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議連接在一起，產(chǎn)生龐大而多樣的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)對(duì)八年級(jí)的學(xué)生來說并不陌生，學(xué)生在模塊六中學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)收集、整理和分析的方法，在模塊七中學(xué)習(xí)了互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髟?。在物?lián)網(wǎng)的教學(xué)活動(dòng)中，教師可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，選擇合適的開源硬件和軟件平臺(tái)，以數(shù)據(jù)為核心組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)以解決真實(shí)的問題為主線的項(xiàng)目活動(dòng)，從學(xué)生身邊的物聯(lián)網(wǎng)案例入手，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何通過傳感器采集來源可靠的數(shù)據(jù)，以幫助其更好地理解物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，促進(jìn)學(xué)生理解學(xué)科本質(zhì)，提升計(jì)算思維素養(yǎng)。例如，在智能家居的案例中，通過傳感器采集當(dāng)前環(huán)境中的光線值、溫度值等來控制燈光、空調(diào)等設(shè)備；智能手環(huán)中的傳感器采集當(dāng)前佩戴人員的溫度、心跳、血壓等數(shù)據(jù)，檢測(cè)佩戴人的健康狀況等。以生活中的實(shí)際問題為切入點(diǎn)，關(guān)注數(shù)據(jù)的各種表現(xiàn)形式，由表及里探索物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流程，將數(shù)據(jù)和算法解決問題的策略與方法浸潤在課堂教學(xué)中，讓學(xué)生通過思考、體驗(yàn)、實(shí)踐等過程將維護(hù)個(gè)人隱私與社會(huì)數(shù)字安全的信息意識(shí)內(nèi)化于心。2.算法為物聯(lián)網(wǎng)問題解決提供有效路徑算法是為解決一類問題而采取的確定而有限的步驟，可用自然語言、流程圖、偽代碼等多種方式進(jìn)行描述。對(duì)于同一個(gè)問題，解決方案不同、算法不同，其結(jié)果和效率也不同。物聯(lián)網(wǎng)中的算法主要體現(xiàn)在解決真實(shí)情境中的復(fù)雜問題中。在教學(xué)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生以真實(shí)問題為切入點(diǎn)，進(jìn)行深度思考，分析推理，將復(fù)雜問題進(jìn)行模塊化分解后再處理，從而找到解決問題的方法。物聯(lián)網(wǎng)中的算法還體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)“感知—采集—傳輸—反饋—控制”的過程中。在教學(xué)活動(dòng)中，通過搭建簡易的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，采集傳感器設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生建立數(shù)據(jù)模型。使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生理解程序邏輯結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行具體的程序編寫。面向教育的開源硬件提供了相應(yīng)的圖形化環(huán)境的編程模塊，這些編程模塊中的代碼簡單易懂。例如，在模擬智能家居中人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，首先要采集人臉數(shù)據(jù)，通過對(duì)人臉的數(shù)據(jù)分析，建立人臉模型，這樣AI攝像頭就記住了人臉；其次是人臉的識(shí)別過程，將待識(shí)別的人臉信息輸入建立的人臉模型中，人臉模型就會(huì)根據(jù)輸入的人臉信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，并返回匹配的相似度結(jié)果。3.網(wǎng)絡(luò)是搭建物聯(lián)網(wǎng)理論、技術(shù)與設(shè)備的支架①以物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系作為切入點(diǎn)展開探索。教學(xué)中可以設(shè)置聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生身邊的設(shè)備接入到局域網(wǎng)中，通過設(shè)備間傳輸文件、傳輸數(shù)據(jù)等，從體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、服務(wù)本質(zhì)等方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行比較，梳理出物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的異同。②以物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)特的組成結(jié)構(gòu)為突破口建立理論、技術(shù)與設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從認(rèn)識(shí)身邊的物聯(lián)網(wǎng)開始，了解物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景及應(yīng)用模式。為了幫助學(xué)生理解人、物、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析簡易的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型，以及對(duì)應(yīng)的每個(gè)層使用了哪些技術(shù)和設(shè)備。③借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)成果分享。項(xiàng)目成果展示交流是教學(xué)的重要組成部分。教師要站在“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)”的角度設(shè)計(jì)成果分享與交流。搭建簡單易操作的網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，形成借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互助分享的思維習(xí)慣，使學(xué)習(xí)成果分享能真正助力學(xué)生的成長。4.信息處理基于物聯(lián)網(wǎng)生成、處理數(shù)據(jù)的流程和特點(diǎn)信息處理不只包括對(duì)文本、聲音、圖像等資源的簡單加工處理，還包括利用算法、編程、數(shù)據(jù)分析等進(jìn)行復(fù)雜加工。物聯(lián)網(wǎng)具有數(shù)據(jù)體量龐大的特點(diǎn)，因此，數(shù)據(jù)分析成為物聯(lián)網(wǎng)中最核心的信息處理環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)分析是指運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)收集到的大量的數(shù)據(jù)加以匯總、處理、分析。數(shù)據(jù)分析的目的是把隱藏在一大批雜亂無章的數(shù)據(jù)中的信息提煉出來，找出研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高標(biāo)準(zhǔn)輸出。以搭建“班級(jí)智能養(yǎng)花系統(tǒng)”為例，可以從物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)收集許多盆栽的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠?qū)ε柙缘纳L環(huán)境做出判斷，通過已有數(shù)據(jù)，對(duì)盆栽可能發(fā)生的情況做出預(yù)測(cè)。在物聯(lián)網(wǎng)中建立數(shù)據(jù)與編碼的內(nèi)在聯(lián)系也是信息處理的內(nèi)容。在教學(xué)過程中，可以列舉物聯(lián)網(wǎng)中標(biāo)識(shí)與定位技術(shù)，理解數(shù)據(jù)與編碼的內(nèi)在聯(lián)系。例如，條形碼識(shí)別技術(shù)解決了數(shù)據(jù)錄入的問題，在醫(yī)療中通過條形碼手環(huán)識(shí)別患者身份信息，通過條形碼進(jìn)行醫(yī)療廢物追蹤管理防止病毒感染擴(kuò)散；射頻識(shí)別電子車牌克服了現(xiàn)有交通信息收集技術(shù)的瓶頸，可以用來對(duì)車輛交通信息進(jìn)行分類和準(zhǔn)確收集。5.信息安全融入到教學(xué)各環(huán)節(jié)隨著物聯(lián)網(wǎng)主要研究領(lǐng)域和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，能夠有效互聯(lián)的設(shè)備數(shù)據(jù)正在急劇增加，面臨的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷加大。物聯(lián)網(wǎng)安全不僅包括物理安全、信息安全、數(shù)據(jù)安全，還包括安全意識(shí)、隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)等。教師可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本框架中的三個(gè)層次結(jié)構(gòu)引導(dǎo)學(xué)生探討存在的安全問題及預(yù)防措施。例如，物聯(lián)網(wǎng)的感知層設(shè)備易產(chǎn)生高危系統(tǒng)漏洞而感染病毒，感知層采集的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層傳輸時(shí)存在被截獲、竊取、破譯機(jī)密信息的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用層的主要安全問題為虛假終端帶來的威脅。教師可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注并保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)中用戶數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)中用戶的數(shù)字身份應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，用戶的個(gè)人基本信息、位置信息、設(shè)備使用的數(shù)據(jù)信息（如購物記錄）等都有可能被竊取。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析物聯(lián)網(wǎng)中用戶可能遇到的隱私安全隱患，并討論隱私信息保護(hù)的策略。教師可以從技術(shù)可控性的角度強(qiáng)調(diào)信息安全問題，引導(dǎo)學(xué)生交流討論“我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域里實(shí)現(xiàn)了哪些關(guān)鍵技術(shù)的自主可控”以及“我國物聯(lián)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)”。信息安全在信息科技課程中占有重要地位，然而信息安全的主線并不是完全獨(dú)立的存在，它往往與其他幾條邏輯主線交織在一起，相互滲透。因此，在教學(xué)中教師可以將信息安全及自主可控滲透到每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景及項(xiàng)目活動(dòng)中，在適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目實(shí)施節(jié)點(diǎn)強(qiáng)調(diào)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)、防護(hù)措施和技術(shù)手段等，引導(dǎo)學(xué)生提升安全意識(shí)，完善安全策略，樹立安全觀。6.人工智能與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新發(fā)展人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)學(xué)科，始于數(shù)據(jù)，依賴云計(jì)算提供的計(jì)算能力，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)做出判斷。人工智能與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)。通過物聯(lián)網(wǎng)可以從現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中采集大量的數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)上傳至云端，這些數(shù)據(jù)既可用于訓(xùn)練人工智能模型，使其更加智能，也可通過人工智能分析后，反饋給機(jī)器，輔助機(jī)器做出正確的判斷。在教學(xué)的過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生分析具體的案例，體會(huì)三者之間的密切聯(lián)系。例如，物聯(lián)網(wǎng)通過工廠的傳感器、工人佩戴的設(shè)備、運(yùn)輸工具等收集數(shù)據(jù)，并利用人工智能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（分辨出潛在的風(fēng)險(xiǎn)），以及時(shí)提醒管理人員維護(hù)設(shè)備，杜絕隱患，防止事故發(fā)生。人工智能技術(shù)的發(fā)展拓展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范疇，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行模式。例如，借助傳感器和云端系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)車輛周圍的交通運(yùn)行、停車情況等信息進(jìn)行識(shí)別與分析，幫助人們及時(shí)了解交通狀況，有效解決交通方面的問題。結(jié)束語新課標(biāo)四個(gè)核心素養(yǎng)和六條課程邏輯主線為義務(wù)教育學(xué)段開展信息科技課程教學(xué)指明了目標(biāo)和方向。六條邏輯主線交織在一起為“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊提供了內(nèi)容結(jié)構(gòu)支架，其以互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)為切入點(diǎn)，以探究物聯(lián)網(wǎng)“感知—采集—傳輸—反饋—控制”基本功能為著力點(diǎn)，聚焦物聯(lián)網(wǎng)的基本思想、原理、方法與過程，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系，發(fā)展計(jì)算思維，提高數(shù)字化合作與探究能力。本文作者：秦春娟寧夏銀川市金鳳區(qū)良田中學(xué)趙永濤寧夏教育廳教學(xué)研究室文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》2023年第24期引用請(qǐng)注明參考文獻(xiàn)：秦春娟，趙永濤.貫穿邏輯主線的“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”教學(xué).[J].中國信息技術(shù)教育，2023（24）：20-23.（點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)至此文章）貫穿邏輯主線的“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”教學(xué)對(duì)分課堂教學(xué)模式在信息科技學(xué)科中的應(yīng)用研究——以《智慧教室中的開關(guān)量》一課為例歡迎訂閱點(diǎn)擊圖片即可訂閱