智能手机助推科学实践学习方式创新

【摘 要】目前数字技术在校内课堂教学和学校管理中广泛发挥着作用，然而智能手机应用于学生学习的有意义的探索比较少，很多研究集中在沉迷手机游戏角度探讨，目的是让学生远离手机。本文从智能手机应用角度，介绍了三大类手机App软件功能特点，并给教师提出了开展科学实践学习的建议，对创新开展学科实践和跨学科实践活动具有很好的借鉴价值。

【关键词】手机App；科学实践；学习工具

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）09-027-02

如何在课堂教学中有效开展科学实践，提高学生的科学探究能力及工程与技术实践能力，是当前我国科学教育理论与实践亟待解决的新问题[1]。早在2012年，美国科学促进会（AAAS）提出智能手机作为一种实践学习工具的教学改革试验，当前在智能手机的普及态势下，手机App成为了人们常用的工具软件，通过手机App技术实现相关的学生管理、课堂管理、课程预约管理、一卡通充值消费等功能，真正达到了智慧校园建设的需求[2]。App Inventor是一款由Google和麻省理工学院开发的图形化软件，学生可以快速实现图形化编程，将创新构思转变为现实的问题解决，可以进行手机App＋智慧教室、手机App＋智能花卉养护系统、智能收纳箱、智能家居、智能避障小车及远程遥控避障小车等[3]。

科学教育要实现高质量发展，越来越强调真实的实践，学生像科学家一样走进自然、探究自然、解释和理解自然现象，成为培养科学思维的重要实践内容与形式。2022年义务教育新课标强调实践教学，科学实践教学倡导项目化教学，基于科学实践开展学习主要有考察、试验和检测等形式。过去对数据的获取方法主要以手工为主，近年来各种智能App和小程序与各种感应器结合的便携式观测仪器，广泛应用于动植物资源与行为研究；智慧农业时代，很多中小学生运用所学模块化编程技术与各种感应器结合，研发植物自动浇水、自动控温、自动施肥等小制作产品；芯片技术小型化和智能化发展，使得学生对水、空气、食品中的化学成分进行定量研究指标检测集成化。技术的发展为教师开展科学实践教学提供了参考。

测量类手机App及小程序

没有测量就没有科学，手机App和小程序测量工具的迭代发展进步，是人们对自然的认知水平进入智慧科学时代的重要标志。现在智能手机轻巧、便携，功能多样的App和小程序操作简单到只需对待测物质进行图片采集或拍摄获取数字化信息处理，即可完成检测样本数据采集，操作者不需要专门培训就能很快掌握使用方法。很多基于单片机软件编程的爱好者，利用智能手机中磁力传感器、方向传感器、陀螺仪传感器、光线感应传感器、重力传感器、旋转矢量传感器等硬件，能够编辑出各种不同功能的小程序，实现对研究对象长度、位置、方向、光强、重力、加速度等的测量。教师可利用学生喜欢动手的特点，借助手机App或小程序和各种传感器结合，指导学生学会科学实验变量指标检测方法的研发，创新设计实验装置，如利用电脑光强仪软件，完成相关变量测量的研发，开展植物与光强关系的自然现象探究。这类基于动手的创客项目与科学实践考察、试验的教学，能够激发学生开展野外考察的欲望，提高他们的科学思维与动手实践能力。

智慧农业技术手机App及小程序

在农业作物种植领域，全国各地农业技术推广部门开发的手机App集成了检测土壤成分含量、含水量、温度等指标检测功能。这些小程序的研发是根据科研机构对作物不同生长阶段需要营养元素的多年数据分析，并建立数据模型开发出来的，依据精准的配方施肥和生长条件控制的小程序和感应探头获取作物生长环境条件实时数据，指导农民开展科学种田管理。农村学校可积极主动与农业技术推广部门协同，引进农业智慧技术，作为学生开展农业劳动和科学试验的实践学习资源，组织学生体验施肥、浇水等农业劳动的同时，要引导学生观察农作物生长健康状况，运用手机App或小程序对叶色、大小、茎秆粗细、节间长短等进行计量观测，促进学生定性观测自然的习惯养成；结合智慧技术平台给出的技术方案，可尝试进行单因素栽培技术应用的试验，探讨农业增产增收的改进办法。这类实践活动可以有效地提高学生对科学解决问题的概念理解，培养学生实践创新行为能力。

图像识别手机App及小程序

观察是科学认知世界最基本的行为，人们为了提高观察能力，发明了显微镜、望远镜等工具，也发明了很多化学观察方法，每一项观察工具与方法的发明，都会推动科学进步的速度。近十年来，伴随手机数码摄影功能的进步，大量植物数字图库的建立，植物识别软件发展迅速，大大满足了植物爱好者的需求。同时手机编辑图片和运用图片的视频编辑小程序也不断出现，有很多高等学校将其用于植物教学，大大提高了学生主动学习的兴趣。有研究表明：花伴侣、形色、识物三个软件效果较好[4]，这类小程序如果用于中小学科学实践学习，将会大大提高学生开展植物物种资源考察学习的兴趣与学习效率。类似的软件还有很多，利用手机App识图软件，可以识别常见岩石种类，再利用手机App地质云软件，可以查阅描述岩石种类的专业术语；利用手机App见虫软件，可以识别常见昆虫种类，可以看到昆虫的外表形态特征与生活习性等文献记载信息。教师利用这些软件，可以指导学生尝试对校园、公园和社区的地形地貌和常见昆虫进行物种识别比赛，实现对软件的熟练使用，同时也能促进生成式智慧软件识别能力提升，从而引导学生对身边生物物种多样性和种植资源考察以及保护生物现状研究，为更好地保护环境提出有益建议。

大地测量手机App及小程序

基于卫星导航技术的手机App软件，能够提供户外高分辨率地图，学生可以自主在地图上添加图源符号，地图上能够提供多类型测绘标记工具和轨迹记录信息，记录信息包括高程、速度、经度与纬度坐标。利用手机App今日水印相机软件，拍摄观察对象的照片，能自动记录拍摄照片的时间、地点、经纬度、海拔等地理信息。类似的软件还有导航地图、手机智能服务等多种软件，建议教师们利用大地测量手机App或小程序，指导学生结合外出旅行，开展地理考察学习，如可以指导学生运用此类软件进行古树分布地图绘制，稀有资源分布图绘制等考察活动。

数据处理与办公软件学习

所有考察观测、试验、观察、测量等手段活动的数据，都需要进行统计汇总，特别是把表格数据转化为图表表达能力，这是交流实践学习的必备能力。目前国产WPS软件既有文字、数据智能分析功能，还提供很多智能工具。教师结合运用手机App获得的数据和要表达的主题，指导学生根据数据处理意图，学习软件使用方法。确定选择图的类型，如果是表达结构组成类内容，可选择饼图制作方法；如果比较大小类内容，可选择柱状图制作方法；如果表示动态变化类内容，可选择依时间变化曲线图制作方法等。要结合实践活动内容特点，分析数据类型，做到即学即用，学生之间可即学即传，发挥交流学习的优势，培养学生互帮互学的习惯，发挥交流实践学习的优势。

总之，智能手机的众多功能融合了传统单一的自动检测工具和计算机数据平台，通过智能手机探索与实践开展科学实践，是一种不错的学习方法。伴随手机App软件迭代升级，将其与单片机创客动手活动相结合，将会迎来科学实践教与学理念和方法的革命。

参考文献

侯捷，林长春. 国际科学教育中科学实践研究的热点与趋势：基于近10年国际科学教育文献的CiteSpace分析[J]. 中国科技教育，2023（9）： 6-7.

张轶男. 智能手机APP技术在高校智慧校园中的应用[J]. 计算机产品与流通，2020（10）： 32.

洪东忍，肖志官. 基于App Inventor+人工智能技术助力中学生创客教育[J]. 福建教育学院学报，2023，24（6）： 46-48.

吴欣倢，王瑞琪，陈纪雯，等. 国内常用植物识别软件的识别能力及辅助教学课程设计[J]. 现代园艺，2023，46（17）.