借助智能手机 有效提升科学探究质量

张燕　朱敏花

2017版《义务教育小学科学课程标准》指出：小学科学课程是一门实践性课程，要把探究活动作为学生学习科学的主要方式。学生科学探究能力的培养需要从生活实际出发，在亲历实践活动的过程中了解和掌握科学探究的方法，在发现问题、解决问题的过程中提升科学探究的能力，并逐步形成科学探究的技能。然而，在实际教学的过程中我们常常会受知识储备、研究方法、研究工具、交流平台等条件的限制，使得科学探究活动经常出现一些不“科学”的做法，如一些探究内容局限在某一狭窄的领域而无法深入，一些不正确的探究方法因没有及时发现纠正而导致研究失败，一些实验结果因缺乏科学数据的支撑而停留在定性描述的层面上……长期经历这样的探究活动，会让学生的思维变得越来越不严谨，科学的探究方法和技能得不到有效地训练和提升。

如何改变这一现状呢？智能手机的出现，为科学探究活动的开展打开了新思路。随着科技的发展，智能手机的功能变得越来越齐全，再加上操作简便、携带方便而深受人们的喜爱，成了生活的必需品。合理地开发和利用手机的相关功能，为科学探究活动服务，能有效地提升科学探究的质量。下面笔者结合实例来谈谈智能手机在科学探究活动中的有效应用。

“形色”，遇见全世界的植物，开启探究活动自主化

教育是一种服务，服务的对象是学生。教师要提供一流的服务就必须掌握所教学科的知识体系。小学科学课程是一门综合性的课程，它的教学内容涉及的领域很宽泛，这对于教师的专业素养提出了很高的要求。通观如今的科学教师队伍，都是非科学教学专业的，大部分教师在科学知识的储备上都是不足的。在开展科学教学的过程中，面对满脑都是“这是什么”“那是为什么”的学生，常常会陷入不知如何应对的尴尬境地。在互联网已经深入到日常生活各个方面的今天，网络资源以其信息的丰富性、生动性和便捷性能很好地弥补当前科学教学的不足。因此，在教学的过程中，我们可以结合教学内容，选用合适的手机APP，通过搜索引擎获取信息，解决问题。其中“形色”APP就是教学“生命科学”领域中认识植物最有效、最便捷的学习工具。它不仅能帮助教师走出教学的困境，还能有效地减轻教师教学的工作量，帮助学生开启自主探究之旅。

“认识周边常见的植物，能简单描述其外部主要特征”这是课标提出的关于植物教学所要达到的目标。我们如何运用“形色”APP带领学生去研究自然界中不认识的植物呢？在开展这部分内容的教学时，教师只需先教会学生利用手机给植物拍照的方法，然后再教给他们利用“形色”APP鉴定植物的方法即可。通过“形色”APP不仅能快速地鉴定植物，了解到与之相关的“植物百科”“诗词赏花”等知识，学生还能借助生成的“形色地图”，去发现当下盛开的更多的鲜花，秒变“百花通”。获得了探究植物世界新技能的学生，无论是在课上，还是在课后，只要有一款手机在手，随时随地都能自主开展植物探究活动，遇见并认识各种各样的植物。教师再也不用为教学时“不认识植物”而烦恼、担忧了。

投屏，再现研究真实场景，促进探究过程规范化

实验是科学探究的重要方法，学生是否掌握科学、规范的实验操作方法将直接影响科学探究的结果。所以，加强实验教学在小学科学教学中显得尤为重要。然而，在开展实验探究的过程中，学生常常会因为实验方法不规范、不正确，而出现意外的实验状况，从而影响实验效果或直接导致实验的失败。教师在组织学生进行实验情况交流时，又常常会因为实验过程已成过去式且难以进行情景再现，而无法让学生自己找到实验失败的症结所在。手机投屏可以帮助我们解决这一难题，它能打破时空限制，将学生实验操作过程中的精彩瞬间或错误操作以图片或视频的方式真实地呈现出来，作为师生实验交流、情况分析的有效可视证据。在投屏的过程中，教师结合学生的交流和分析，通过圈点、标注与勾画的方式将重点内容凸显出来，以便学生自己发现实验问题、自主改进实验方法，从而形成科学的实验操作技能。

如在开展“谁的鸡蛋保护器最有效”的研究活动时，学生要根据提供的纸盒、气泡袋、报纸、泡沫、棉花等减震材料完成成本低、效果好的鸡蛋保护装置的设计，并根据设计制作出这一装置，在此基础上再进行效果的测试。为了检测出装置是否真的能起到保护效果，测试时要将装了鸡蛋的密封装置从一定的高度扔下来若干次，然后再剪开来检查鸡蛋是否完好。装置经过强烈的震动，结构上会遭到不同程度的破坏，再用它来进行成败原因的分析，效果肯定是不够理想的。为了能让大家看清楚每一小组测试前装置的内部结构，在学生设计、制作的过程中，教师及时将设计图和制作完成的装置内部结构用手机拍摄记录下来。在交流汇报的过程中，通过手机投屏将它们呈现在大屏上，学生通过对各组装置的观察、比较、分析、评议，很容易地就找到了减震效果好、成本低的做法，并成功地完成了鸡蛋保护器的改进工作。

传感，获取实验精准数据，实现定量分析科学化

实验数据是进行实验分析、得出实验结论的重要依据。要获取有效的实验数据，除了采集过程与实验方法要科学外，还需要有合适的测量工具。在日常教学中我们常常会发现，一些需要利用精确的科学数据开展定量分析的实验（如涉及声、光、电等领域的实验），由于使用的是传统的实验器材和测量工具，使得实验操作过程复杂、实验时间漫长，实验效果不是很理想。再加上无法获得科学数据，探究活动只能停留在定性分析、推理实验的层面上，对得出的实验结论的科学性产生极大的影响。随着数字化技术的发展，传感器测量技术为定量实验创造了条件，它让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，它可以代替传统的实验工具和测量仪器，通过简便的实验操作，快速而精确地完成声、光、电等多种数据的采集和处理，并以数值、图表等多种方式直观形象地呈现出来，为实验现象的分析、实验结论的得出提供了充分的依据。

“比较白炽灯和荧光灯哪个效率高”是苏教版小学科学六年级下册《节约能源与开发新能源》教材中的一个重要实验。按照教材的设计，这一实验先要利用温度计分别测出瓦数相同的白炽灯和荧光灯周围的温度，通过比较两者热效率的不同，来达到比较两者光效率不同的目的。按照这样的实验方法开展研究活动存在以下问题：一是实验时间过长（需开灯10分钟后才能测温度，否则温差较小）;二是学生理解起来有困难（对于测得的数据为什么是电能转化成的热能，为什么是浪费的能量，而不是它的效能，学生難以理解）。为了降低学生理解的难度，提高实验教学的效率，在这一实验活动中，我们可以在智能手机上下载“LUX光度计Pro”APP，把智能手机当作照度仪来测量两种灯的照度，通过直接比较照度的方式来区分两种灯的光效率。由于操作方法简便，学生很容易就测量出了两种灯的照度，而且连续测量几次后还能自动生成平均数，降低了实验数据的误差，确保了实验结论的科学性。

平台，构建合作的新时空，确保课外探究有效化

小学生对周围的世界具有强烈的好奇心和求知欲，因此科学学习不应局限在课堂上、学校里，要让学生在更广阔的时间和空间里去开展科学探究活动。传统的科学课外探究活动模式之所以效果不佳，其中的主要原因是学生年龄较小，认知水平和独立探究的能力还没有达到一定的要求。所以，作为个体在离开了老师的指导、同学的帮助、缺乏有效地调控下开展科学研究，难免会使探究活动流于形式，收效甚微。那么，如何将身处不同时空、各自为阵的独立研究个体联系起来，让他们随时能加强交流与沟通，及时调整研究方向呢？我们可以通过手机QQ、微信、论坛等平台，帮助、指导学生构建“课外探究互助群”，利用网络平台能发送语音、图片、视频和文字等功能，开展网络研讨活动，让学生在“互助平台”中，通过教师的有效调控，规范科学探究的过程和方法;通过与他人的思维碰撞，寻找解决问题的最佳方法;通过研究过程的实时播报，共享研究成果……由此实现穿越时空的合作探究新模式，从而真正达到提高科学课外探究活动成效的目的。

如“搭建胡萝卜高塔”是小学科学五年级下册“形状与结构”单元教学后的一个课外拓展活动。“搭建胡萝卜高塔”需要小组成员之间的分工合作，搭建方法需要不断地练习、研究和改进。学生在课后练习时，技术上能得到家长的指导，但小组成员的分工合作、实时进行问题交流与经验分享存在一定的问题。借助手机QQ、微信平台可以为学生的课外探究活动提供合作、交流的便利。开展活动前，让学生以小组为单位利用QQ或微信构建“互助小组群”，在互助平台中，学生们边实践边展示边讨论，大家从塔的形状到胡萝卜块的形状大小，从胡萝卜的切法到牙签的插法，从根据成员的特长分工到合作注意事项……均采用图文并茂的方式及时呈现，一目了然。这一利用智能手机构建的超越时空的“互助平台”，不仅让每一小组的学生收获了建塔的经验和方法，使他们在建塔比赛中获得了成功的体验，同时更让我们看到了利用网络平台创建的科学探究新模式的优势。

随着智能手机功能的不断完善和创新，它已不仅仅是一种简单的通讯设备，更是一种开展科学探究的重要工具。因此，我们要结合科学教学的需要，进一步开发和利用智能手机的功能为科学教学所用，以此来提高科学探究的效率，促进学生科学探究技能的提升。