移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

無(wú)線同屏技術(shù)具有實(shí)時(shí)傳輸、高清放大、操作簡(jiǎn)便、高度兼容、成本低廉等特點(diǎn)，受到越來(lái)越多的一線教師的關(guān)注和使用。目前，移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)已廣泛應(yīng)用于中學(xué)物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)，移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)也慢慢走進(jìn)小學(xué)課堂，尤其在小學(xué)英語(yǔ)、美術(shù)課使用的比較多。例如：用智能手機(jī)輔助小學(xué)英語(yǔ)課堂評(píng)價(jià)，可以實(shí)時(shí)記錄、實(shí)時(shí)分享，便于積累、靈活方便，優(yōu)勢(shì)可謂顯而易見(jiàn)。利用無(wú)線同屏技術(shù)可以更好地進(jìn)行示范、展示、評(píng)價(jià)等教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅有利于促進(jìn)教學(xué)容量的增加、教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式的多樣化，而且對(duì)教師教學(xué)模式的變化、學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)乃至對(duì)師生溝通、互動(dòng)方式都產(chǎn)生了深刻的影響。雖然移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)已經(jīng)在小學(xué)課堂教學(xué)中開(kāi)始應(yīng)用，但是在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用和研究較少。

2017年教育部新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在教學(xué)媒體部分首次明確提出：“現(xiàn)代教學(xué)媒體及技術(shù)可以為科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)服務(wù)，也可以為科學(xué)探究的學(xué)習(xí)服務(wù)，利用數(shù)字化信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)探究，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，利用動(dòng)畫(huà)技術(shù)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境?！蹦壳拔覈?guó)絕大部分小學(xué)每間教室都配備了臺(tái)式電腦、實(shí)物投影儀、電子白板以及液晶電視等基本多媒體設(shè)備，已經(jīng)具備實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏技術(shù)的硬件設(shè)備要求。因此，在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)進(jìn)行教學(xué)具有可操作性和可行性。

一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)簡(jiǎn)述

1.小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。小學(xué)科學(xué)是一門(mén)以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，也是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的基礎(chǔ)課程。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)的重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)貫穿于整個(gè)小學(xué)科學(xué)的課程學(xué)習(xí)當(dāng)中?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)能為學(xué)生正確地認(rèn)識(shí)事物規(guī)律提供依據(jù)，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，有利于提高學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和想象力，有利于逐步培養(yǎng)學(xué)生的提出問(wèn)題、收集和處理信息的能力、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力。因此，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)科學(xué)課程中具有重要的作用。

2.目前我國(guó)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀。2009年11月，中華人民共和國(guó)教育部下發(fā)了《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室規(guī)程》后，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)受到越來(lái)越多的一線小學(xué)科學(xué)教師和家長(zhǎng)的重視，我國(guó)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位得到明顯的提升。但是，目前我國(guó)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在很多不足，例如：

（1）傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺少生動(dòng)、形象的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣；

（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師在講臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)于一些反應(yīng)較快的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者實(shí)驗(yàn)中的細(xì)微變化，學(xué)生難以清晰、完整地觀察；

（3）在實(shí)驗(yàn)記錄的過(guò)程中，教師無(wú)法及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，師生之間缺少有效的溝通和交流，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法不恰當(dāng)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不夠全面，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確；

（4）教師沒(méi)有及時(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，甚至經(jīng)常忽略學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)方式比較單一。

二、教學(xué)中移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)的構(gòu)建

1.無(wú)線同屏技術(shù)定義。部分學(xué)者認(rèn)為無(wú)線同屏是用無(wú)線的方法把移動(dòng)設(shè)備里的多媒體內(nèi)容傳送到顯示設(shè)備上，或者是將其操作過(guò)程屏幕鏡像到顯示設(shè)備上。筆者認(rèn)為無(wú)線同屏技術(shù)是利用無(wú)線WIFI網(wǎng)絡(luò)，將智能手機(jī)、平板等智能移動(dòng)終端的屏幕畫(huà)面，同步顯示在投影儀或外設(shè)顯示器上的一項(xiàng)技術(shù)。

2.無(wú)線同屏技術(shù)的連接和使用方法。本文主要介紹iOS系統(tǒng)和Andriod系統(tǒng)的兩種移動(dòng)終端系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線同屏軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏技術(shù)。無(wú)線同屏軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏技術(shù)需要傳送端 (Source)、接收端 (Sink)、傳送端與接收端在同一局域網(wǎng)三個(gè)基本條件。

若教師使用iOS系統(tǒng)的移動(dòng)終端智能手機(jī)，由于iOS系統(tǒng)采用AirPlay Mirroring技術(shù)，每臺(tái)iOS系統(tǒng)的移動(dòng)終端都有自帶屏幕鏡像功能，無(wú)需建立傳送端。第一步：建立接收端。教室的電腦是Windows系統(tǒng)，需要在教室的電腦下載并安裝iTools，打開(kāi)i-Tools在“我的設(shè)備”點(diǎn)擊“Air Player”安裝軟件。同時(shí)保證教室的電腦和iPhone在同一局域網(wǎng)。第二步：打開(kāi)iPhone的“屏幕鏡像”與教室的電腦進(jìn)行匹配連接，連接成功就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏。

教師使用Andriod系統(tǒng)的移動(dòng)終端智能手機(jī)時(shí)需要采用Miracast技術(shù)。第一步：建立傳送端，在Andriod系統(tǒng)的智能手機(jī)上下載并安裝手機(jī)版的“一鍵投屏”軟件；第二步：建立接收端，在教室電腦上安裝電腦版的“一鍵投屏”軟件；第三步：讓教室的電腦和Andriod系統(tǒng)的智能手機(jī)處于同一局域網(wǎng)，打開(kāi)智能手機(jī)的“一鍵投屏”搜索傳送端進(jìn)行自動(dòng)連接，連接成功后就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏。建構(gòu)iOS系統(tǒng)和Andriod系統(tǒng)的兩種移動(dòng)終端通過(guò)無(wú)線同屏軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線同屏技術(shù)如圖1所示：

圖1 iOS和Andriod兩種系統(tǒng)的移動(dòng)終端在同一局域網(wǎng)中應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)同屏技術(shù)建構(gòu)圖

3.無(wú)線同屏技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

（1）無(wú)線傳輸，采用無(wú)線WIFI傳輸，擺脫傳統(tǒng)的有線傳輸，可以拿著移動(dòng)終端自由走動(dòng)。

（2）實(shí)時(shí)傳輸、高清放大，對(duì)視頻、音頻、圖片等內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，傳輸?shù)囊曨l、圖片都能高清且放大呈現(xiàn)。

（3）操作簡(jiǎn)便、高度兼容，安裝簡(jiǎn)單、使用方便。大部分的無(wú)線同屏軟件對(duì)移動(dòng)終端都有很高的兼容性。

（4）成本低廉，在移動(dòng)終端上可以免費(fèi)下載安裝無(wú)線同屏軟件，不需要購(gòu)買(mǎi)新的設(shè)備。

三、利用無(wú)線同屏技術(shù)解決小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題的路徑探析

1.教師利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源豐富多彩。移動(dòng)終端具有下載圖片、視頻和安裝各種APP軟件的功能。例如：在科教版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)第三單元“能量”的第三課“電磁鐵的磁力（一）”的新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)里，教師把在智能手機(jī)上收集到的電鈴和吸塵器的結(jié)構(gòu)圖、電磁起重機(jī)和磁懸浮列車(chē)工作原理的微課小視頻等，通過(guò)無(wú)線同屏技術(shù)在教室進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸播放，可以讓學(xué)生更加生動(dòng)、形象的了解電磁體在生活中的應(yīng)用。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，它不僅滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，而且激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)電磁鐵的興趣；對(duì)教師來(lái)說(shuō)，既幫助教師省時(shí)、高效的備課，又豐富了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源。另一方面，教師還可在智能手機(jī)上下載并安裝星圖、谷歌星空、實(shí)時(shí)溫度計(jì)、噪音測(cè)試儀等各種APP軟件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。這樣可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)儀器的精確度低和易老化、容易損壞的缺點(diǎn)，進(jìn)一步豐富小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源。

2.教師利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)幫助學(xué)生設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。在“電磁鐵的磁力（一）”中，本實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制變量檢驗(yàn)線圈圈數(shù)對(duì)磁力大小的影響。在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，教師可以利用移動(dòng)終端的拍照和圖片編輯功能，教師一邊巡視一邊用智能手機(jī)將所有小組的實(shí)驗(yàn)方案拍照。選擇其中一組或多組實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)無(wú)線同屏技術(shù)把照片實(shí)時(shí)傳輸展示在教室大屏幕上，并直接在照片上進(jìn)行標(biāo)注和修改。如圖2所示，在怎樣改變線圈圈數(shù)大小條件中，之前的數(shù)據(jù)分別是1圈、2圈、3圈。經(jīng)過(guò)多次討論后，全班同學(xué)一致認(rèn)為線圈圈數(shù)相差10圈會(huì)讓實(shí)驗(yàn)效果更明顯。最后選用10圈、20圈、30圈這三組數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，教師直接在照片上對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改，移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中增加了師生、生生交流的機(jī)會(huì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。

圖2 利用同屏技術(shù)分享學(xué)生電磁鐵磁力大小與線圈圈數(shù)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案表

3.教師利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)實(shí)時(shí)放大、高清呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在教師演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，可把移動(dòng)終端的錄像功能和無(wú)線同屏技術(shù)實(shí)時(shí)、高清傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)相結(jié)合，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能實(shí)時(shí)播放、局部放大甚至反復(fù)慢速回放，全方位的將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)出來(lái)。例如：在“電磁鐵的磁力（一）”中，學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)前，教師需要給學(xué)生說(shuō)明如何制作電磁鐵以及記錄電磁鐵吸附回形針個(gè)數(shù)的方法。在教師制作電磁鐵時(shí)，智能手機(jī)能清晰拍攝到在大鐵釘?shù)碾娋€朝一個(gè)方向均勻的纏繞。它不僅可以放大細(xì)節(jié)，而且能重復(fù)播放制作電磁鐵的過(guò)程。教師還可以配合視頻再次詳細(xì)的講解，加深學(xué)生的印象，使學(xué)生能正確掌握實(shí)驗(yàn)的操作方法并減少實(shí)驗(yàn)的誤差。

4.教師利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。在“電磁鐵的磁力（一）”的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要記錄電磁鐵線圈的圈數(shù)和吸引回形針的個(gè)數(shù)。教師用智能手機(jī)把每組學(xué)生填寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)記錄表拍照并保存，有目的的選擇兩組不同的學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照片進(jìn)行比較。如圖3所示，同屏兩組不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：第一組在不同的圈數(shù)只記錄一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，第二組在不同的圈數(shù)分別記錄三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并求出平均值。通過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的觀察，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、學(xué)會(huì)思考，最后教師進(jìn)行補(bǔ)充解釋。采用這樣的新穎的教學(xué)方式，教師不僅能及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的記錄方法，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，還能更好地深化探究式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。最重要的是可以使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

圖3 利用同屏技術(shù)分享學(xué)生的電磁鐵線圈的圈數(shù)與吸引回形針的個(gè)數(shù)實(shí)驗(yàn)記錄表

5.教師利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)能及時(shí)有效地對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。相對(duì)于傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，利用移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)能及時(shí)、省時(shí)地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出評(píng)價(jià)?！半姶盆F的磁力（一）”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：線圈的圈數(shù)越多，電磁鐵的磁力越大；線圈的圈數(shù)越少，電磁鐵的磁力越小。首先，教師通過(guò)移動(dòng)終端無(wú)線同屏技術(shù)能展示全班同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣的方式讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論不是由班級(jí)里一個(gè)人或者某一組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，而是通過(guò)全班同學(xué)共同努力得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有助于提高學(xué)生的成就感和自信心。其次，教師把實(shí)驗(yàn)中學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行回放，一邊回放一邊糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作。這樣的教學(xué)方法能及時(shí)給予學(xué)生評(píng)價(jià)和幫助，讓學(xué)生更好地歸納和總結(jié)。最后，教師還能對(duì)每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)并完整的保存，為學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)做好準(zhǔn)備。同時(shí)，教師還能合理利用這些圖片和視頻資源進(jìn)行教學(xué)總結(jié)和反思。

將現(xiàn)代技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思想進(jìn)行優(yōu)化和整合，使用同屏技術(shù)輔助小學(xué)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅優(yōu)化了多媒體輔助教學(xué)，而且還能提高小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效益，具有較大的實(shí)用價(jià)值和實(shí)踐意義。