徐自遠

活動背景

本項目立足STEAM 理念，建立跨電子信息、地理、語文學科的聯(lián)合教學團隊，開展基于項目的二十四節(jié)氣智慧古今對比科學探究活動，學生歷經(jīng)體驗探究、觀察實踐和應(yīng)用分享等系列活動，將對氣象監(jiān)測原理、強弱電布線、網(wǎng)頁制作和Python 爬蟲等知識的理解綜合物化為校園氣象站和氣象數(shù)據(jù)展示平臺，獲得跨學科項目開發(fā)經(jīng)驗，在實踐中學習科學知識、感悟傳統(tǒng)文化、提升文化自信。

活動目標

知識與技能

理解氣象監(jiān)測的原理，能夠根據(jù)強弱電布線原則為自建校園氣象站安裝風光互補型自供電系統(tǒng)，嘗試利用電子信息知識設(shè)計制作氣象數(shù)據(jù)展示平臺；通過探究Python網(wǎng)絡(luò)爬蟲知識抓取歷史氣象數(shù)據(jù)，與即時測得的數(shù)據(jù)進行對比分析；結(jié)合節(jié)氣、詩文知識改進設(shè)計，開展制作具有鮮明國風特色的校園網(wǎng)氣象角模塊等研究性學習。

過程與方法

通過項目式科技教育活動，學生參與一次完整的發(fā)現(xiàn)生活問題、創(chuàng)意設(shè)計、實踐制作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、項目改進、應(yīng)用分享的科學探究活動。能夠綜合運用電子信息、Python 爬蟲等科學技術(shù)及地理、詩文知識在實踐中分析問題，探秘科學，體驗主動建構(gòu)知識的樂趣，在真實生活中提升綜合創(chuàng)新能力。

情感態(tài)度與價值觀

學生在情境中綜合應(yīng)用知識，將與生俱來的好奇心轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新熱情，在小組協(xié)同活動中鍛煉合作交流能力，在創(chuàng)意物化過程中將習得的知識外化，提升學習成就感，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)與職業(yè)素養(yǎng)，并在對二十四節(jié)氣智慧的體驗探究過程中提升文化自信。

活動對象

以學?？萍紕?chuàng)新社團為載體，面向高中招收對工程實踐感興趣的學生，每期人數(shù)控制在20 人以內(nèi)，其中有16 名新學員，4 名上學期經(jīng)歷過Python 電子琴項目的老學員，每人帶4 名新學員，每周四下午開展2 課時的教學活動。

活動內(nèi)容

項目1：測量4 項氣象參數(shù)

課程①（語文課，0.5 課時）：尋找詩歌中的氣象語句，分組討論古代氣象與當前氣象的差別。課程②（地理課，0.5 課時）：探究古人如何觀測氣象參數(shù)，討論現(xiàn)有技術(shù)如何測量氣象參數(shù)。項目實踐（8 課時）：學生自由分為溫、濕、風、雨4 個小組，分別尋找測量溫度、濕度、風力風向及降雨量的設(shè)備，找到合適的傳感器后，由教師利用課題經(jīng)費采購，學生下載官方工程文檔配置并完成傳感器的接線工作，將其接入樹莓派系統(tǒng)；分組測量氣象參數(shù)，并通過編程將各項參數(shù)從傳感器中讀取出來。

項目2：校園氣象站建設(shè)

課程①（地理課，1 課時）：獲取溫、濕、風、雨4 項氣象參數(shù)后，地理教師介紹中國最早的氣象站——陶寺古觀象臺的歷史，引導(dǎo)學生將4 項氣象數(shù)據(jù)進行整合，為建設(shè)校園氣象站作準備。

項目實踐（12 課時）：在電子信息工程教師的幫助下，學生完成4 項數(shù)據(jù)的整合移植，建立氣象數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，設(shè)計接口將樹莓派獲取到的各項數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲服務(wù)器中保存；樹立氣象桿，完成校園氣象站風光互補型自供電系統(tǒng)的安裝與強弱電布線；給氣象站裝上顯示器，設(shè)計并制作顯示界面，顯示當前各項氣象參數(shù)。

項目3：氣象數(shù)據(jù)展示

項目實踐（ 各12 課時）： 學生分小組競賽，完成校園網(wǎng)首頁氣象角版塊（顯示實時數(shù)據(jù)）和手機APP（實時獲取并顯示校園氣象情況）的設(shè)計制作，勝出的作品可上架校園網(wǎng)推廣應(yīng)用。

課程①（語文課，1 課時）：邀請語文教師對氣象網(wǎng)站的制作提出意見與建議，將對應(yīng)二十四節(jié)氣的詩句在特定節(jié)氣中顯示在氣象網(wǎng)站與手機APP 上，并對氣象網(wǎng)站網(wǎng)頁美化提出了中國風建議。

課程②（地理課，1 課時）：“早霞不出門，晚霞行千里”“螞蟻壘窩天氣變，蜜蜂出巢天放晴”“東虹日頭西虹雨”……這樣的民間氣象諺語，廣泛應(yīng)用于日常生活，用于預(yù)報天氣變化。古人總結(jié)出的氣象經(jīng)驗，是否還適用于現(xiàn)代呢？地理教師帶領(lǐng)學生進入課程最后階段——古今奇象異同比對，將氣象站記錄的數(shù)據(jù)與古代諺語描述的氣象情況進行對比，引導(dǎo)學生辯證地看待諺語，科學地利用諺語，與時俱進創(chuàng)造出更新更全面的氣象諺語，并將應(yīng)景的氣象諺語顯示在網(wǎng)站與APP 中。

項目4：氣象數(shù)據(jù)分析（11課時）

氣象站經(jīng)過1 年運行， 已經(jīng)收集了大量氣象數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與二十四節(jié)氣時間節(jié)點匯總，完成氣象信息曲線圖的繪制；將數(shù)據(jù)與農(nóng)歷節(jié)氣時間點進行對比，觀察是否有對應(yīng)關(guān)系；制作Python 爬蟲程序，將中國天氣網(wǎng)中的歷史氣象數(shù)據(jù)爬取出來，與當前測得的數(shù)據(jù)進行比對。

項目5：成果分享課程拓展（1課時）

將網(wǎng)站與移動端APP 向全校發(fā)布，供所有師生訪問查看，通過氣象數(shù)據(jù)驗證節(jié)氣與溫度變化的關(guān)聯(lián)，最終得出結(jié)論：古代的節(jié)氣仍然適用于現(xiàn)在的氣候。

活動難點

通過項目式的實踐活動，根據(jù)學生特點引導(dǎo)學生提出合適且明確的生活問題，分層次、遞進式融合運用電子、信息技術(shù)、地理和語文等跨學科知識與技能完成建設(shè)氣象站活動目標，帶動學科整合，逐步分析并解決問題，讓學生進行有效的研究探索，在創(chuàng)意實踐中感悟傳統(tǒng)文化、體驗創(chuàng)新的樂趣，提高實踐能力。

活動重點

將學生的好奇心轉(zhuǎn)換為學習意愿，以氣象問題為線索串聯(lián)整個科技教育活動，以學生為主體，根據(jù)能力層次分組協(xié)作，綜合應(yīng)用多學科知識形成校園氣象站設(shè)計方案，進行實踐制作物化，并依據(jù)藝術(shù)設(shè)計和詩文知識獲得啟發(fā)并自主改進，完成不同能力層次的氣象數(shù)據(jù)展示平臺（APP 及校園網(wǎng)模塊）的設(shè)計和制作；將學習成果進行應(yīng)用分享，通過多元評價激發(fā)學生創(chuàng)新熱情。

活動創(chuàng)新點

模式新，基于項目的學科融合實施

以學生為中心的項目式學習，跨學科組織學生科學社團，由3 科教師協(xié)同引導(dǎo)學生關(guān)注并解決生活中的綜合性問題，在確?；顒涌茖W性的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生的跨學科思維。

內(nèi)容新，基于生活的創(chuàng)意物化實踐

關(guān)注學生探究身邊生活的興趣需求，在詩文學習中引出科學問題，在地理觀察中生出創(chuàng)意，通過實踐，建成切實可用的氣象站與氣象數(shù)據(jù)展示平臺，收獲學習成果，提升學生的自主探究能力，并在平臺優(yōu)化的過程中培養(yǎng)學生的人文底蘊。

路徑新，傳統(tǒng)聯(lián)系現(xiàn)實，科普融合思政

從二十四節(jié)氣、陶寺古觀象臺等傳統(tǒng)智慧，聯(lián)系到現(xiàn)代氣象觀測問題，將傳統(tǒng)氣象諺語中描述的天氣現(xiàn)象與現(xiàn)實傳感器測到的氣象數(shù)據(jù)進行比對，在解決問題的過程中，用現(xiàn)代技術(shù)印證中國傳統(tǒng)文化中的科學智慧，增強學生的民族自豪感和文化自信。

“老帶新”，可持續(xù)發(fā)展的學生培養(yǎng)模式

當期學生經(jīng)歷一輪完整的科學探究、實踐分享活動后，成長為新一期活動的骨干力量，形成教師為輔、學生骨干為主，骨干帶新生的學生主體活動模式，可復(fù)制、可推廣。

評價原則

過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合

在活動實施中關(guān)注學生表現(xiàn)，通過在線任務(wù)單及時記錄小組體驗探索的過程，掌握學生動態(tài)學習效果，根據(jù)師生反饋及時調(diào)整活動過程，不斷完善活動方案，完成效果評估。

尊重差異，激勵創(chuàng)新

教師在活動中作為觀察者與引導(dǎo)者，應(yīng)尊重學生的個體差異，把握學生學習路徑并控制學習進度，及時肯定學生的創(chuàng)新能力與學習潛力，通過小組互助的形式促進自主創(chuàng)新，同時完成學生在活動過程中的表現(xiàn)評價。

多元參與，多維著力

不同學科教師、活動成員、學生家長共同參與評價，從科學態(tài)度、技術(shù)水平、創(chuàng)新點、美觀度等多個維度對學生匯報活動與作品進行全面、客觀的評價。

評價方式

基于云班課平臺的評價系統(tǒng)

在云班課平臺中，每次參與活動都將獲得經(jīng)驗值，教師通過設(shè)計分配任務(wù)經(jīng)驗值，比如對學生的創(chuàng)新想法、任務(wù)協(xié)作、作品工藝等方面均給予經(jīng)驗值獎勵，兼顧過程表現(xiàn)與項目結(jié)果，激勵學生各項能力的提升，確保綜合評價的公平性。

小組學習評價

平臺設(shè)計了一套機制，允許學生互相評價。學生可以對自己小組以外其他成員的學習成績、認知能力及協(xié)作技巧進行客觀評估。為了避免互評時過分偏向優(yōu)秀評價，平臺設(shè)立了一個有限積分池機制（給出的評分將從該積分池中扣除）。同時，教師制訂了詳細的互評標準和策略，以便學生能根據(jù)實際表現(xiàn)進行公正、真實的評價。

組間評價

該評價方式的核心理念與小組內(nèi)部互評類似，不同之處在于引入了“三人行必有我?guī)煛杯h(huán)節(jié)，學生需從其他小組的作品中尋找可供本組學習和改進的要點，從而提高本組作品的品質(zhì)。

物化成果評價

學生建成了校園氣象站，并能在APP 或校園網(wǎng)的氣象角模塊上顯示進行了外觀美化的氣象信息，應(yīng)用、分享學習成果，教學成果外顯化。

該項目參與了第36 屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科教創(chuàng)新成果線上交流活動