借助智能手機(jī) 有效提升科學(xué)探究質(zhì)量

張燕　朱敏花

2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：小學(xué)科學(xué)課程是一門實(shí)踐性課程，要把探究活動(dòng)作為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方式。學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)需要從生活實(shí)際出發(fā)，在親歷實(shí)踐活動(dòng)的過(guò)程中了解和掌握科學(xué)探究的方法，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中提升科學(xué)探究的能力，并逐步形成科學(xué)探究的技能。然而，在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中我們常常會(huì)受知識(shí)儲(chǔ)備、研究方法、研究工具、交流平臺(tái)等條件的限制，使得科學(xué)探究活動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)一些不“科學(xué)”的做法，如一些探究?jī)?nèi)容局限在某一狹窄的領(lǐng)域而無(wú)法深入，一些不正確的探究方法因沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正而導(dǎo)致研究失敗，一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果因缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)的支撐而停留在定性描述的層面上……長(zhǎng)期經(jīng)歷這樣的探究活動(dòng)，會(huì)讓學(xué)生的思維變得越來(lái)越不嚴(yán)謹(jǐn)，科學(xué)的探究方法和技能得不到有效地訓(xùn)練和提升。

如何改變這一現(xiàn)狀呢？智能手機(jī)的出現(xiàn)，為科學(xué)探究活動(dòng)的開展打開了新思路。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)的功能變得越來(lái)越齊全，再加上操作簡(jiǎn)便、攜帶方便而深受人們的喜愛(ài)，成了生活的必需品。合理地開發(fā)和利用手機(jī)的相關(guān)功能，為科學(xué)探究活動(dòng)服務(wù)，能有效地提升科學(xué)探究的質(zhì)量。下面筆者結(jié)合實(shí)例來(lái)談?wù)勚悄苁謾C(jī)在科學(xué)探究活動(dòng)中的有效應(yīng)用。

“形色”，遇見全世界的植物，開啟探究活動(dòng)自主化

教育是一種服務(wù)，服務(wù)的對(duì)象是學(xué)生。教師要提供一流的服務(wù)就必須掌握所教學(xué)科的知識(shí)體系。小學(xué)科學(xué)課程是一門綜合性的課程，它的教學(xué)內(nèi)容涉及的領(lǐng)域很寬泛，這對(duì)于教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了很高的要求。通觀如今的科學(xué)教師隊(duì)伍，都是非科學(xué)教學(xué)專業(yè)的，大部分教師在科學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備上都是不足的。在開展科學(xué)教學(xué)的過(guò)程中，面對(duì)滿腦都是“這是什么”“那是為什么”的學(xué)生，常常會(huì)陷入不知如何應(yīng)對(duì)的尷尬境地。在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到日常生活各個(gè)方面的今天，網(wǎng)絡(luò)資源以其信息的豐富性、生動(dòng)性和便捷性能很好地彌補(bǔ)當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的不足。因此，在教學(xué)的過(guò)程中，我們可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，選用合適的手機(jī)APP，通過(guò)搜索引擎獲取信息，解決問(wèn)題。其中“形色”APP就是教學(xué)“生命科學(xué)”領(lǐng)域中認(rèn)識(shí)植物最有效、最便捷的學(xué)習(xí)工具。它不僅能幫助教師走出教學(xué)的困境，還能有效地減輕教師教學(xué)的工作量，幫助學(xué)生開啟自主探究之旅。

“認(rèn)識(shí)周邊常見的植物，能簡(jiǎn)單描述其外部主要特征”這是課標(biāo)提出的關(guān)于植物教學(xué)所要達(dá)到的目標(biāo)。我們?nèi)绾芜\(yùn)用“形色”APP帶領(lǐng)學(xué)生去研究自然界中不認(rèn)識(shí)的植物呢？在開展這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，教師只需先教會(huì)學(xué)生利用手機(jī)給植物拍照的方法，然后再教給他們利用“形色”APP鑒定植物的方法即可。通過(guò)“形色”APP不僅能快速地鑒定植物，了解到與之相關(guān)的“植物百科”“詩(shī)詞賞花”等知識(shí)，學(xué)生還能借助生成的“形色地圖”，去發(fā)現(xiàn)當(dāng)下盛開的更多的鮮花，秒變“百花通”。獲得了探究植物世界新技能的學(xué)生，無(wú)論是在課上，還是在課后，只要有一款手機(jī)在手，隨時(shí)隨地都能自主開展植物探究活動(dòng)，遇見并認(rèn)識(shí)各種各樣的植物。教師再也不用為教學(xué)時(shí)“不認(rèn)識(shí)植物”而煩惱、擔(dān)憂了。

投屏，再現(xiàn)研究真實(shí)場(chǎng)景，促進(jìn)探究過(guò)程規(guī)范化

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要方法，學(xué)生是否掌握科學(xué)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作方法將直接影響科學(xué)探究的結(jié)果。所以，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中顯得尤為重要。然而，在開展實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，學(xué)生常常會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方法不規(guī)范、不正確，而出現(xiàn)意外的實(shí)驗(yàn)狀況，從而影響實(shí)驗(yàn)效果或直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。教師在組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)情況交流時(shí)，又常常會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程已成過(guò)去式且難以進(jìn)行情景再現(xiàn)，而無(wú)法讓學(xué)生自己找到實(shí)驗(yàn)失敗的癥結(jié)所在。手機(jī)投屏可以幫助我們解決這一難題，它能打破時(shí)空限制，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的精彩瞬間或錯(cuò)誤操作以圖片或視頻的方式真實(shí)地呈現(xiàn)出來(lái)，作為師生實(shí)驗(yàn)交流、情況分析的有效可視證據(jù)。在投屏的過(guò)程中，教師結(jié)合學(xué)生的交流和分析，通過(guò)圈點(diǎn)、標(biāo)注與勾畫的方式將重點(diǎn)內(nèi)容凸顯出來(lái)，以便學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、自主改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，從而形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作技能。

如在開展“誰(shuí)的雞蛋保護(hù)器最有效”的研究活動(dòng)時(shí)，學(xué)生要根據(jù)提供的紙盒、氣泡袋、報(bào)紙、泡沫、棉花等減震材料完成成本低、效果好的雞蛋保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)制作出這一裝置，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行效果的測(cè)試。為了檢測(cè)出裝置是否真的能起到保護(hù)效果，測(cè)試時(shí)要將裝了雞蛋的密封裝置從一定的高度扔下來(lái)若干次，然后再剪開來(lái)檢查雞蛋是否完好。裝置經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的震動(dòng)，結(jié)構(gòu)上會(huì)遭到不同程度的破壞，再用它來(lái)進(jìn)行成敗原因的分析，效果肯定是不夠理想的。為了能讓大家看清楚每一小組測(cè)試前裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在學(xué)生設(shè)計(jì)、制作的過(guò)程中，教師及時(shí)將設(shè)計(jì)圖和制作完成的裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)用手機(jī)拍攝記錄下來(lái)。在交流匯報(bào)的過(guò)程中，通過(guò)手機(jī)投屏將它們呈現(xiàn)在大屏上，學(xué)生通過(guò)對(duì)各組裝置的觀察、比較、分析、評(píng)議，很容易地就找到了減震效果好、成本低的做法，并成功地完成了雞蛋保護(hù)器的改進(jìn)工作。

傳感，獲取實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)定量分析科學(xué)化

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的重要依據(jù)。要獲取有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，除了采集過(guò)程與實(shí)驗(yàn)方法要科學(xué)外，還需要有合適的測(cè)量工具。在日常教學(xué)中我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，一些需要利用精確的科學(xué)數(shù)據(jù)開展定量分析的實(shí)驗(yàn)（如涉及聲、光、電等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)），由于使用的是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材和測(cè)量工具，使得實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)時(shí)間漫長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)效果不是很理想。再加上無(wú)法獲得科學(xué)數(shù)據(jù)，探究活動(dòng)只能停留在定性分析、推理實(shí)驗(yàn)的層面上，對(duì)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性產(chǎn)生極大的影響。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，傳感器測(cè)量技術(shù)為定量實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件，它讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)工具和測(cè)量?jī)x器，通過(guò)簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)操作，快速而精確地完成聲、光、電等多種數(shù)據(jù)的采集和處理，并以數(shù)值、圖表等多種方式直觀形象地呈現(xiàn)出來(lái)，為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出提供了充分的依據(jù)。

“比較白熾燈和熒光燈哪個(gè)效率高”是蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)《節(jié)約能源與開發(fā)新能源》教材中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。按照教材的設(shè)計(jì)，這一實(shí)驗(yàn)先要利用溫度計(jì)分別測(cè)出瓦數(shù)相同的白熾燈和熒光燈周圍的溫度，通過(guò)比較兩者熱效率的不同，來(lái)達(dá)到比較兩者光效率不同的目的。按照這樣的實(shí)驗(yàn)方法開展研究活動(dòng)存在以下問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（需開燈10分鐘后才能測(cè)溫度，否則溫差較小）;二是學(xué)生理解起來(lái)有困難（對(duì)于測(cè)得的數(shù)據(jù)為什么是電能轉(zhuǎn)化成的熱能，為什么是浪費(fèi)的能量，而不是它的效能，學(xué)生難以理解）。為了降低學(xué)生理解的難度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，在這一實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，我們可以在智能手機(jī)上下載“LUX光度計(jì)Pro”APP，把智能手機(jī)當(dāng)作照度儀來(lái)測(cè)量?jī)煞N燈的照度，通過(guò)直接比較照度的方式來(lái)區(qū)分兩種燈的光效率。由于操作方法簡(jiǎn)便，學(xué)生很容易就測(cè)量出了兩種燈的照度，而且連續(xù)測(cè)量幾次后還能自動(dòng)生成平均數(shù)，降低了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性。

平臺(tái)，構(gòu)建合作的新時(shí)空，確保課外探究有效化

小學(xué)生對(duì)周圍的世界具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，因此科學(xué)學(xué)習(xí)不應(yīng)局限在課堂上、學(xué)校里，要讓學(xué)生在更廣闊的時(shí)間和空間里去開展科學(xué)探究活動(dòng)。傳統(tǒng)的科學(xué)課外探究活動(dòng)模式之所以效果不佳，其中的主要原因是學(xué)生年齡較小，認(rèn)知水平和獨(dú)立探究的能力還沒(méi)有達(dá)到一定的要求。所以，作為個(gè)體在離開了老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助、缺乏有效地調(diào)控下開展科學(xué)研究，難免會(huì)使探究活動(dòng)流于形式，收效甚微。那么，如何將身處不同時(shí)空、各自為陣的獨(dú)立研究個(gè)體聯(lián)系起來(lái)，讓他們隨時(shí)能加強(qiáng)交流與溝通，及時(shí)調(diào)整研究方向呢？我們可以通過(guò)手機(jī)QQ、微信、論壇等平臺(tái)，幫助、指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“課外探究互助群”，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能發(fā)送語(yǔ)音、圖片、視頻和文字等功能，開展網(wǎng)絡(luò)研討活動(dòng)，讓學(xué)生在“互助平臺(tái)”中，通過(guò)教師的有效調(diào)控，規(guī)范科學(xué)探究的過(guò)程和方法;通過(guò)與他人的思維碰撞，尋找解決問(wèn)題的最佳方法;通過(guò)研究過(guò)程的實(shí)時(shí)播報(bào)，共享研究成果……由此實(shí)現(xiàn)穿越時(shí)空的合作探究新模式，從而真正達(dá)到提高科學(xué)課外探究活動(dòng)成效的目的。

如“搭建胡蘿卜高塔”是小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“形狀與結(jié)構(gòu)”單元教學(xué)后的一個(gè)課外拓展活動(dòng)。“搭建胡蘿卜高塔”需要小組成員之間的分工合作，搭建方法需要不斷地練習(xí)、研究和改進(jìn)。學(xué)生在課后練習(xí)時(shí)，技術(shù)上能得到家長(zhǎng)的指導(dǎo)，但小組成員的分工合作、實(shí)時(shí)進(jìn)行問(wèn)題交流與經(jīng)驗(yàn)分享存在一定的問(wèn)題。借助手機(jī)QQ、微信平臺(tái)可以為學(xué)生的課外探究活動(dòng)提供合作、交流的便利。開展活動(dòng)前，讓學(xué)生以小組為單位利用QQ或微信構(gòu)建“互助小組群”，在互助平臺(tái)中，學(xué)生們邊實(shí)踐邊展示邊討論，大家從塔的形狀到胡蘿卜塊的形狀大小，從胡蘿卜的切法到牙簽的插法，從根據(jù)成員的特長(zhǎng)分工到合作注意事項(xiàng)……均采用圖文并茂的方式及時(shí)呈現(xiàn)，一目了然。這一利用智能手機(jī)構(gòu)建的超越時(shí)空的“互助平臺(tái)”，不僅讓每一小組的學(xué)生收獲了建塔的經(jīng)驗(yàn)和方法，使他們?cè)诮ㄋ荣愔蝎@得了成功的體驗(yàn)，同時(shí)更讓我們看到了利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)創(chuàng)建的科學(xué)探究新模式的優(yōu)勢(shì)。

隨著智能手機(jī)功能的不斷完善和創(chuàng)新，它已不僅僅是一種簡(jiǎn)單的通訊設(shè)備，更是一種開展科學(xué)探究的重要工具。因此，我們要結(jié)合科學(xué)教學(xué)的需要，進(jìn)一步開發(fā)和利用智能手機(jī)的功能為科學(xué)教學(xué)所用，以此來(lái)提高科學(xué)探究的效率，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究技能的提升。