比特实验室比特实验室课程方案.docx
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比特实验室比特实验室课程方案
课程方案
一、什么是比特实验室
“物联网+STEAM创新教育——比特实验室”是以激情（Passion），产品（Product），项目（Project）的3P教育元素为主导的21世纪学生创客工坊。
结合了中国五千年的文化传承及教育现状，将最新的物联网与STEAM创客教育相结合，提出了一个全新的跨学科、文理交融、多元并举、个性化发展的科学教育模式。
通过“物联网+STEAM”创客教育，把21世纪最先进的教育模式融入到目前的应试教育体系中，把最先进的物联网科技与基于七巧板的创新三维艺术紧密融合，弥补应试教育对创新人才培养存在的缺陷和不足，把课堂和生活紧密联系在一起，不但普及物联网科技知识，更重要的是激发学生的激情和梦想。
二、为什么要建比特实验室
比特实验室把最新的物联网传感电子科技融入目前创新教育急需的个性化素质教育中；在没有破坏或额外增加学校的现有课程体系的条件下，能够完美的对现有的教学体系进行补充，从而帮助学校实现课程的创新性、个性化教学。
（一）、给学校
一个物联网智能教室
-引领21世纪的科技发展，
-代表现代化教育水平，
-体现学校高素质创新人才培养的亮点；
一个素质和个性化教育的平台
-提供一个富有鲜明特色的个性化教育平台，
-让每个学生的潜能和特长得到发挥和展示，
-帮助学校更有效的培养和发现创新型高素质人才；
一个星级“云”存储校际联盟
-优质教学资源共享，实现国内外名校交流互动，
-把学生团队合作、设计创新和激情演讲的过程用“云”存储永久记录在学校网页
-为今后建立品牌明星学校和人才选拔等提供重要参考依据。
（二）、给学生
一个放飞梦想的舞台
-放飞自己梦想和展现最新科技创新能力的亮丽舞台，
-学会正确的思维方式，从这里走向未来、走向世界、走向成功；
一个展现自我的机会
-锻炼团队合作、创新思维、动手能力和发挥各自特长，
-运用最新的物联网科技创造精彩人生的机会；
一个全面客观的创新人才评价体系
-弥补只有分数衡量学生能力的缺陷，
-更全面公平地评价学生的创新能力和运用知识的能力，
-使学生快乐和主动学习，挖掘自己的潜能。
（三）、给老师
一个快乐教学的环境
-快乐教学，热爱教学，享受教学的互动式现代化教学环境；
一个培养创新人才的工具
-激发学生的潜能，尊重学生的个性，给予学生梦想、激情和学习动力、发现和培养创新人才的工具；
一个展示教学魅力的舞台
-提供物联网教学研究的新天地，
-展现教学风采和老师相互交流的舞台，
-让老师的教学水平与国际先进的人才培养模式接轨。
三、比特实验室教学理念
（一）、构建未来理想教室
作为21世纪影响人类生活的十大技术之首的物联网科技已经在最近的三年内在全国150多个高校设立了物联网专业或物联网工程学院，但是目前全国的中小学课程中还没有任何有关物联网科技的教学内容，学生急需了解和得到有关物联网知识的教育，以便更好地选择职业方向，同时也为大学在物联网技术方面急需的特长生和创新人才的录取选拔提供资源。
为了对未来50年内物联网产业发展提供急需的高端设计人才，比特实验室把课堂与生活紧密联系在一起，旨在普及物联网科技知识，同时激发学生的激情和梦想，促进学生创新思维的发展，培养学生发明创造和团队合作的能力，提升学生的综合素养。
孩子走进课堂的目的在于走向更广阔的原野；课堂上的历练，只是让孩子获取自我探索的不竭动力；便如播种一片试验田，凭借着儿时的经历，孩子们会将求知的触角伸向未来生活的各个领域，架起课堂与生活的桥梁。
而比特实验室正是提供了孩子放飞梦想的平台，让孩子更好地应对未来未知的变化，更让孩子体会到求知的喜悦、探索的兴奋和挑战的刺激。
（二）、STEM和STEAM教育
STEAM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）。
STEAM教育就是在目前流行的STEM教育的基础上加入艺术与设计（ArtandDesign）是当今世界最领先的教育。
在国家实力的比较中，获得STEAM学位的人数成为衡量一个国家创新教育水平的一个重要的指标。
比特实验室从STEAM课程理念和国际工程教育CDIO的教学模式出发，采用物联网科技把生活与课堂结合在一起，全面培养学生的创造力和团队合作能力，通过科技与艺术的结合，带给学生求知的喜悦，探索的兴奋和挑战的刺激。
（三）、3P教育理念
基于3P教育理念的物联网创新实验室是以激情（Passion），产品（Product），项目（Project）的3P元素为主导的学生创新实践基地。
激情是想象力和创造力的基础，基于激情的学习（PassionBasedLearning），物联网创新实验室的目标在于从根本上激发学生的学习激情，激发学生的创造激情。
国际创新人才培养的途径之一是基于产品的学习（ProductBasedLearning）。
学生通过物联网创意作品的DIY制作，把课堂与生活紧密地联系在一起。
物联网技术不仅可以让学生学到最新的科技，而且可以给学生提供一个广阔的创新空间。
基于项目的学习（ProjectBasedLearning）能够让学生在产品制作中学习新知识、新技能，能够提升学生探究精神，培养团队合作精神，创新能力，是创新教育中有效的模式。
基于3P教育理念的物联网创新实验室让学生在动手实践中培养创造能力、观察能力、动手能力、探究能力、团队合作能力和创新能力。
教师也在课程教学中转变教学观念、教学行为和师生关系，提高课程的实施能力。
（四）、3“爱”×7能力
比特实验室的3个“爱”教学目标：
教给学生比知识更重要的能力–想象力 （爱因斯坦）
教给学生终生受用的创新能力–创造力 （爱迪生）
教给学生一个关爱的幸福心灵–人文艺术 （爱心）
21世纪学生的7项“能力”教学目标：
创造发明能力
发现和解决问题能力
团队合作和领导能力
运用物联网最新科技能力
快速获取知识和信息能力
跨文化和地域的理解能力
职业规划和自主学习能力
四、比特实验室课程体系
（一）、课程简介
比特实验室的课程体系参照了目前国际最先进的CDIO（构思—设计—实现—运营）教学模式。
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运行（Operate），是以产品从构思、设计、实现到运营的全生命周期为背景环境的教育理念。
比特实验室创造性地把21世纪改变人们生活十大技术之首的物联网科技与CDIO的教育模式完美的结合在一起，针对青少年的特点和中国应试教育的缺陷，开发了世界首创的物联网传感电子交互体验式训练课程体系。
目的是培养青少年适应21世纪时代发展的最重要和基本的综合素质能力与技能，成就成功和智慧的人生。
比特实验课程的目的是弥补目前应试教育中对学生的个性发展、创造性思维、作文演讲、动手能力和团队合作能力等关键情商和智商能力培养的不足和缺陷，训练学生获得比知识更重要的创造能力和主动求知学习的能力，激发学生的潜能和学习兴趣，让学生找到适合自己发展的成功之路，在未来激烈的人才竞争中做一个优胜者。
（二）、课程目的和基本要求
比特实验室课程的教学内容包含物联网科技和全面素质教育两个教学层面，运用互动式教学方法，突出培养学生的创新意识和对科学知识的追求探索精神，激发学生自主学习的兴趣和积极性，从而提高学生具备创新人才的全面素质。
本课程中，学生以组装物联网电子模块为基础，运用3D造型魔块构思制作各类实用作品，学完本课程应达到以下基本要求：
熟悉物联网电子模块基本知识
培养学生动手操作能力
提高学生逻辑思维能力
提升表达力、创新力等多项综合素质
树立信赖自己、勇于突破的价值观
（三）、教学重点及注意事项
1.教学重点：
重点培养学生个人综合素质，即左右脑整合学习；当今传统教育偏重学生理性思维，往往灌输道理（左脑学习IQ）；本课程安排的素质训练如创新力、自信心、艺术感等注重训练学生的右脑学习能力，激发学生想象力、感觉、创造力等右脑学习（EQ）能力，并通过动手做实验的过程将左右脑学习整合，在未来自己运用这些去拓展更多的能力，积极、充满好奇面对自己的人生。
2.注意事项：
没有说教、没有否定、没有评判。
1、学生在身心放松的状态下才能收获更多，说教、否定、评判会打压学生的安全感，把学生带入拘谨状态，不利学生发挥潜能。
2、传统教学是学问在老师这里，学生从老师处拿知识，老师是权威；现代教学则是老师营造安全的学习空间，引导学生产生兴趣，推动学生自己去找知识，老师是引导者、推动者。
（四）、教学工具
各类物联网传感电子模块和七彩3D造型魔块、实物投影仪（自备）、说明书、课件和教材
（五）、课程模式
比特课程始终坚持“培养创新人才，激发创新教育”为核心理念，培养学生自主学习的能力。
针对传统教学模式“教学——实验”刻板的弊端，我们采用了一种新型教学模式“故事——实验——设计创作——演讲展示”，把比特实验室课程开展为一种综合素质的拓展课程。
整个课程的安排是一个完整的体系：
第一部分学习发明家的故事：
激发学生的求知欲、好奇心和探索进取精神。
爱迪生发明电灯曾试验了上千次才获得成功，还有超声波的发明、红外线的发现、温度计的发明等精彩动人的故事。
第二部分做一个严谨的工程师：
锻炼学生的动手、观察、思考和解决问题的能力。
采用目前世界最先进的物联网传感电子创意模块，例如声控、光控、温控、超声波、电磁波、红外线等组成的实用智能化控制系统。
亲自动手实践可以锻炼学生的动手能力和创新能力。
而实验的过程可以让学生能从中认识和收获更多的知识和学习的思路方法，同时也锻炼了承受挫折的能力。
第三部分做一个富有创意的艺术家：
锻炼学生的想象创造力和团队合作及沟通能力，激发艺术灵感和勇于创新的精神。
利用多彩的3D创意几何模块，搭建各种充满想象创造力的作品，例如企鹅收音机、世博中国馆、智能家居、阳光环保车、动物保护的爱心屋等。
在外形设计课上，多彩的亚克力积木作为设计材料，不仅可以训练学生动手动脑能力和逻辑思维能力，同时也能够体现出学生的审美和艺术鉴赏能力。
分成小组团队合作进行外形设计，在活动的过程中需要学生之间的密切交流和合作，同时也培养学生敢说善听的能力。
第四部分做一个富有激情的演讲家：
锻炼学生的语言表达、自信和领导能力；成为乐观、进取和勇于挑战的高素质人才；就自己的作品上台进行演讲，包括作品的命名和创意的过程，就别人的创意发表意见，有一位同学表述：
“我永远也忘不了第一次上台演讲的羞怯，到第二次的渐变、第三次的落落大方。
”
作品示例（电子功能的实现和3D造型魔块搭建的外形设计）
课程规划
比特实验室的物联网教育课程的开展在我校是以社团活动形式进行的。
我校根据目前比特实验室研发并已投入教学使用的有13个主题课程以及本校学生的基础情况，挑选合适的课程，进行课程的教授与比赛练习。
同时，比特实验室也在随着技术的发展，不断开发新的课程，把最新的物联网科技带给学生。
以传感器和智能化控制为主的物联网技术，可以让青少年在45分钟的时间内，用DIY模块自己动手搭建完成各种传感器电子产品。
第一学期
课程内容
分课时侧重点
入门
认识3D造型模块，识别电子模块
1.镜像时钟
1.将时钟的历史，地球历史的24小时，认识时钟原件，组建倒走时钟
2设计外形（飞船），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
2.声控蜡烛
1讲爱迪生发明电灯的故事，认识电子模块，连接电路
2设计外形（蛋糕），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
3.智能控制留言机
1赫胥尔发现红外线的故事，认识电子模块，连接电路
2设计外形（餐巾纸盒），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
4.人流量计数器
1讲古代人如何计数的故事，认识电子模块，连接电路
2设计外形（桥），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
5.迷你DIY音响
1.讲德·福雷斯特发明真空三极管的故事，认识电子模块，连接电路
2设计外形（自行车），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
成果展示
成果展示方式多样（演讲PPT，舞台剧，摄影展）
第二学期
课程内容
分课时侧重点
1.节能小风扇
1了解无叶风扇，红外线的发现，认识电子模块，连接电路
2设计外形（沙发/床），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
2.能听会说的温度计
1爱迪生孵小鸡的故事，认识电子模块，连接电路
2设计外形（鼠/猪/兔），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
3.光控小夜灯
1讲授自然界发光体，认识电子模块，连接电路
2设计外形（台灯/吊灯），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
4.大脑反应速度训练器
1课前活动游戏，测试学生的反应速度，认识电子模块，连接电路
2设计外形（球），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
5.防盗报警器
1了解菲涅尔透镜与红外线，认识电子模块，连接电路
2设计外形（狗），安装电子模块完成作品
3.演讲展示
4.拍摄与写作，上传作品
成果展示
成果展示方式多样（演讲PPT，舞台剧，摄影展）
主题课程1：
数字气象台
项目内容
项目任务
1.数字气象站
了解数字气象站与基本组成,完成一份检测报告（2课时）
2.气象系统
根据气象的系统框图，构建一个应用数字气象台的感应模块系统（风速/降雨量/温湿度/光照/大气压/风向）（2课时）
3.平版控制数字气象台
构建一个数字气象台的系统（2课时）
4.成果展示
成果展示方式多样（演讲PPT，舞台剧，摄影展等）（1课时）
主题课程2：
智能小车
课程内容
分课时侧重点
1.搭建小车
1讲汽车故事，了解汽车构造
2设计车身外形
3演讲展示
2.声控彩车
（装耳朵）
1了解麦克风模块、LED灯，认识电子模块，连接电路
2完善外形
3演讲展示
3.避障小车
（装眼睛）
1了解红外线及其应用，认识电子模块，连接电路
2完善外形
3演讲展示
4.观光车
（装嘴巴）
1了解留言机历史，认识电子模块，连接电路
2完善外形
3演讲展示
5.搭建遥控器
1认识电子模块，连接电路
2搭建遥控器造型，操控小车
6.平板控制小车
使用平板电脑控制小车
7.成果展示
成果展示方式多样（演讲PPT，舞台剧，摄影展）
师资情况
郑州市郑东新区九年制实验学校
信息技术教师李莹莹、杨一卓
设施配备情况
（一）、BIT@DIY®课桌椅
BIT@DIY®课桌椅采用环保、安全、透明的亚克力材料作为桌面，使学生在做实验的时候能够方便地看到桌面下方存放的实验器材和教材，不仅大大增强了实验台操作的灵活方便性和利用空间，而且使学生一走进实验室就能沉浸在一种激发创新激情的氛围中。
另外，整个实验课桌椅采用了比特实验室的积木化教学的理念，桌子和凳子有相互兼容的矩形模块组成，学生可以自己拼装课桌椅，不仅实现了实验室整体的模块化的设计目的，而且通过模块的共用和组合大大降低了课桌椅维修和更换的费用。
优点列举如下：
（1）、增加学生的实验空间：
通过透明桌面，学生可以把实验指导书放在透明板的下面，在透明桌面上面进行实验操作
（2）、通过DIY自己搭建课桌椅，让学生从零开始打造桌椅，自贴标签，自我调整拼装
（3）、节能环保，积木化的课桌椅不易损坏，只需更换损坏部分即可重复利用
（4）、桌椅可以配备传感器件，既有观赏教学的作用，又有实用性，例如做成“会说话的课桌椅”等。
（二）、BIT@DIY®电子积木：
电子智能化模块
BIT@DIY®传感电子智能化连接模块，通过模块的不同功能组合，不仅使原来枯燥复杂的电子控制系统变得生动有趣，简明易懂；而且可以让学生充分发挥自主设计和创造的能力来方便地搭建自己独特的电子系统。
基于各种不同传感器的电子系统给电子通讯实验增添了无穷的乐趣，在实验过程中，同学可以更直观清晰地认识和理解各种电子器件的功能和原理及其背后的发明家的故事。
模块采用了标准化的接口联接和拼装组合设计，使学生在实验中能大大减少联接电子系统的不必要的时间，而更多地专注于电子系统的整体功能和模块结构功能的认识了解，从而增强学生对电子系统设计的兴趣和爱好，激发学生创新思维和动手实践的能力。
（三）、BIT@DIY®3D造型魔块
BIT@DIY®3D外形设计造型魔块采用了由平面到立体的激发学生想象力和创新思维能力的七彩魔块，采用色彩鲜艳、安全、环保的亚克力材料和简单的基本几何形状为基础的七彩魔块，为锻炼学生的艺术设计、审美想象、文学表达以及动手制作能力提供了一个全新的创作平台。
在这个艺术创造平台上，学生们可以自由展开自己梦想的翅膀，相互协作，共同努力完成从想象到实现艺术创作的体验，领略艺术创造的灵感和激情，收获动手实践的成功和喜悦。
（四）逆时针行走的时钟
比特实验室的标志，挂在墙上作为教室的计时工具。
激励学生批判性的思维与创新能力的培养：
时钟为什么要顺时针行走？
什么时候开始要顺时针行走的？
时钟可以逆时针行走吗？
启发学生勇于探索，与众不同，勇于创新。
课程评价措施
评价分为2个部分：
作品评价、能力评价
作品评价：
完整的创意作品包括搭建好的作品、作品文字描述、展示作品用的PPT、海报、微视频、演讲表演等，可根据学生情况制定评价项目，采取自评、同学互评、教师点评等形式。
能力评价：
比特实验室的评分标准就是：
“永远只和过去的自己比较”，目的是让学生在比特实验室获得更大的进步。
评价方式采用自评、同学互评、教师评价相结合，在比特课程上课之前和课程结束时，分别打分评价作比较。
能力评价表
参考标准：
1.动手能力：
连接电子模块的速度与准确度，搭建3D造型模块的巧妙程度，上传作品，制作产品PPT与微视频；
2.创新能力：
电子线路的改建以及搭建作品的新颖程度，是否敢于突破局限和传统，是否有专利产生；
3.承受挫折：
面对困难的处理态度；
4.观察能力：
实验制作中对事物和周边环境观察的仔细程度；
5.自信心：
实验和课堂上表现出的积极性和对自己观点及看法的肯定程度；
6.领导能力：
在小组中发挥的作用以及协调组织能力的表现；
7.团队合作：
在小组中互帮互助的表现以及听取他人的建议；
8.求知欲：
对学习的热情和主动态度；
9.语言表达：
表达顺畅，条理清晰，语言优美；
10.审美艺术：
色彩搭配，造型美观程度。
远期规划
我校致力于将比特实验室发展成为实验学校创客教育的一个特色项目。
在当前社团课程的基础上进一步开发研究比特实验室的创客课程，以期将来发展为学校常规课程，构建一套适用于本校的科学的校本课程体系，更好的将创客教育融入日常教学实践中，更大的发挥比特实验室的创客教育作用。
同时，在学校未来创客教育发展中，计划将比特实验室与即将引进的3D打印室，生物物联网实验室以及现有的美术创客工作室相结合，在智慧农业、智慧家居等方面进行有效的课程融合，从而丰富我校创客教育的课程体系和教育内涵，打造多位一体的创客平台，为学生和教师提供更多的学习与教学可能。
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