基于移動終端技術(shù)的科學(xué)創(chuàng)新教育探究

馮碧薇

摘要：隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，許多基于移動終端技術(shù)的科學(xué)創(chuàng)新教學(xué)資源應(yīng)運而生，比如仿真學(xué)習(xí)軟件、移動終端課件、微視頻資源、網(wǎng)絡(luò)學(xué)科主題社區(qū)等。這些信息技術(shù)的應(yīng)用使科學(xué)創(chuàng)新教育更加生動，培養(yǎng)了青少年對科研的熱愛和興趣，并通過高效互動的方式促進了青少年高階思維的建立和科學(xué)素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵詞：移動終端技術(shù) 科學(xué)創(chuàng)新教育 移動終端課件 微視頻

校內(nèi)的科學(xué)創(chuàng)新教育在青少年創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)方面起到了主導(dǎo)作用，學(xué)校如何搭建平臺，使學(xué)生開闊視野，進發(fā)創(chuàng)意的火花并將其付諸實踐是創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的關(guān)鍵。常規(guī)的科技創(chuàng)新教育主要以專家講座、學(xué)生課題咨詢、科技輔導(dǎo)教師授課為主，這種方式受到活動場地、時間等限制，使得互動性不夠強，學(xué)生無法在科學(xué)探究過程中隨時提問并獲得有效解答，課堂較為枯燥，學(xué)習(xí)效率比較低下。

近年來，信息技術(shù)成為了當(dāng)今世界創(chuàng)新速度最快、通用性最廣、滲透力最強的高技術(shù)之一。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多基于移動終端技術(shù)的教學(xué)資源應(yīng)運而生。移動終端技術(shù)指的是利用各種方法制作的多媒體課件、視頻、教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)互動等平臺能夠在iPad、Android Pad等移動教學(xué)設(shè)備上運行，比如仿真模擬軟件、移動終端課件、微視頻資源、網(wǎng)絡(luò)學(xué)科主題社區(qū)等。

這些基于移動終端資源的新興授課方式具有以下優(yōu)點：①達成碎片化學(xué)習(xí)方式；②互動性好；③即時性學(xué)習(xí)；④過程可重復(fù)。因此，我所在的中學(xué)已經(jīng)將移動終端技術(shù)與科學(xué)創(chuàng)新教育相結(jié)合，鼓勵青年科技輔導(dǎo)教師在教育方法上進行改革創(chuàng)新。期望通過教學(xué)模式的變革，提高學(xué)生的自主科學(xué)探究能力，逐步形成高效的思維能力和問題解決能力。下文通過幾個已經(jīng)成形的實踐案例介紹移動終端技術(shù)在科學(xué)創(chuàng)新教育中的應(yīng)用，并簡單總結(jié)了實踐經(jīng)驗和體會。

一、基于移動終端設(shè)備的仿真學(xué)習(xí)軟件在科學(xué)創(chuàng)新教育中的應(yīng)用

長期以來，青少年科學(xué)創(chuàng)新教育受到實驗環(huán)境和設(shè)備的制約，限制了青少年的創(chuàng)新實踐活動。目前網(wǎng)絡(luò)上已有很多學(xué)習(xí)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)3D模擬效果，通過iPad下載移動終端軟件，可使整個實驗過程完整地呈現(xiàn)。通過這樣的學(xué)習(xí)方式，能夠加深學(xué)生的記憶，從而產(chǎn)生親臨等同真實環(huán)境的感受和體驗，獲得對科學(xué)真諦的理解。

在微生物學(xué)課題探究過程中，學(xué)生往往需要對特定細菌進行菌種鑒定。國際上微生物菌種鑒定主要采用分子生物學(xué)方法，依賴PCR技術(shù)擴增細菌16SrDNA序列，測序后利用GeneBank數(shù)據(jù)庫對序列進行識別和鑒定細菌種屬。整套過程周期長、操作難度較大，高中實驗室較難實現(xiàn)，而通過常規(guī)的講授式課程又很難使學(xué)生對整個過程進行理解。利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的學(xué)習(xí)軟件就能夠很好地解決這一問題。學(xué)生可以利用iPad下載移動終端軟件“The Virtual Bacterial ID Lab”（如圖1）模擬呈現(xiàn)整個微生物菌種鑒定的操作過程。學(xué)生根據(jù)提示，自行在軟件界面進行操作，最后能夠在一節(jié)課時間內(nèi)獲得某一細菌DNA的序列信息，并通過GeneBank數(shù)據(jù)庫進行序列比對，最終獲得該細菌的種屬分類信息。

通過網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍能夠更好地理解和掌握較為前沿的研究知識點或研究方法，這也為其真正進行實驗操作做好了堅實的理論鋪墊。

二、移動終端課件、微視頻在科學(xué)創(chuàng)新教育中的應(yīng)用

隨著平板電腦和網(wǎng)絡(luò)的普及，教師能夠使用iBooks Author等軟件編寫移動終端電子書（資源能在iPad、Android Pad等移動教學(xué)設(shè)備上運行），電子書中可以編寫插入大量文字、圖片、視頻、音頻、3D動畫和檢測習(xí)題，這些移動終端課件在課前或課后發(fā)放給學(xué)生，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課后總結(jié)復(fù)習(xí)。另外，近幾年基于微視頻的教學(xué)模式也正逐步?jīng)_擊著傳統(tǒng)的教學(xué)模式。微視頻指的是相對較短的、具有連續(xù)畫面的視頻片段，可通過PC、手機、iPad（比如Explain Everything，如圖2）等多種視頻終端攝錄或播放。教師依據(jù)教學(xué)規(guī)律錄制時長為5～10分鐘的視頻片段，通過學(xué)生觀看微視頻進行深度學(xué)習(xí)。

青少年在從事科學(xué)研究過程中，如何選擇課題、確定合適的科研方向是科學(xué)創(chuàng)新教育的重點。常規(guī)方法是通過科技輔導(dǎo)教師面向全年級學(xué)生開設(shè)專題講座進行輔導(dǎo)，這種方法互動性較差，學(xué)生對于研究個案無法進行及時思考，也無法滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需要。因此，我們將講座的前沿素材、研究案例通過iBooks Author軟件編寫了一本電子書，書內(nèi)嵌入講座的視頻信息或重新錄制的短小的微視頻，發(fā)放給學(xué)生學(xué)習(xí)。并開設(shè)網(wǎng)絡(luò)討論平臺，由學(xué)生自主提問。

這種學(xué)習(xí)方式具有以下優(yōu)點：①隨時取用材料，提高學(xué)生自學(xué)能力。比如利用編寫電子書可以讓學(xué)生隨時取用課程資料進行學(xué)習(xí)、筆記和思考，突出學(xué)生主體地位，使學(xué)習(xí)者有機會進行探索研究，并自主選擇學(xué)習(xí)資料，完成知識的有意義建構(gòu)。②教育形式多樣化。比如電子書中能夠插入講座、視頻、交互圖片、文字和PPT等，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，教學(xué)效果較好。視覺和聽覺對信息的綜合感知比單用視覺或聽覺更有利于學(xué)習(xí)，也能讓學(xué)習(xí)印象更深刻。生動的畫面是提高學(xué)生學(xué)習(xí)動機的誘因，能將學(xué)習(xí)者引入環(huán)境中。電子書或微視頻使得原本不夠直觀、生動的知識變得活潑、有趣，進而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。③資源利用率高，互動性好。

三、網(wǎng)絡(luò)學(xué)科主題社區(qū)在科學(xué)創(chuàng)新教育中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)學(xué)科主題社區(qū)是指以某一學(xué)科為主題，由一定規(guī)模的學(xué)習(xí)群體組成的網(wǎng)上交流空間。通過討論、溝通、互動等共同經(jīng)驗過程，分享和交流觀念、知識、經(jīng)驗、信息和策略，創(chuàng)建集體的探究活動，擴展集體的知識和能力。如今，手機、平板電腦在青少年日常生活中已經(jīng)非常普及，一些交流互動的網(wǎng)站已經(jīng)集成了客戶端，能夠方便地通過移動終端設(shè)備登錄后使用。通過開設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)師生、生生間的即時交流和高效互動，能更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意靈感，培養(yǎng)其科研精神。

在科學(xué)創(chuàng)新教育實踐過程中，我們嘗試利用“門口學(xué)習(xí)網(wǎng)”作為交流互動平臺。在班級內(nèi)下發(fā)用戶名和密碼，每年將收集獲得的研究型學(xué)習(xí)開題報告上傳至班內(nèi)的討論平臺。在平臺內(nèi)，學(xué)生能夠?qū)ζ渌瑢W(xué)的開題報告瀏覽后進行點評，教師也能夠給出回復(fù)和建議。通過這種方法，實現(xiàn)了資源共享和高效互動。

四、結(jié)語

目前，各種基于移動終端技術(shù)的科學(xué)創(chuàng)新教育模式正在快速建立起來。這些新興的教育方法推進了青少年對科學(xué)的認知，促進了學(xué)生和教師之間的互動，也逐漸培養(yǎng)了學(xué)生的高階思維能力。在實踐研究的過程中，科技工作者也需要注意信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)為教育服務(wù)，形式并不能取代教育本身的內(nèi)容。輔導(dǎo)者對課程、對教學(xué)資源應(yīng)當(dāng)有較好的了解和設(shè)計，再選取合適的教育形式，使科技創(chuàng)新教育落到實處。通過各種實踐研究不斷將信息技術(shù)的應(yīng)用與科學(xué)教育的變革緊密結(jié)合，促進科學(xué)教育的創(chuàng)新與發(fā)展。

點評

信息技術(shù)的發(fā)展，對中小學(xué)校的科學(xué)教育，包括科學(xué)創(chuàng)新教育，無疑具有極大的促進作用。當(dāng)然，這種促進作用首先需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視，以及廣大科學(xué)教師和科技輔導(dǎo)員的積極探索。

本文作者正是立足于移動終端技術(shù)和科學(xué)創(chuàng)新教育的結(jié)合，并以此為切入點進行了實踐和探索，通過基于移動終端技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)軟件、課件或微視頻和網(wǎng)絡(luò)學(xué)科主題社區(qū)在科學(xué)創(chuàng)新教育中應(yīng)用的不同案例的描述，介紹了自身運用信息技術(shù)推動科學(xué)創(chuàng)新教育的寶貴經(jīng)驗，為廣大科學(xué)教師和科技輔導(dǎo)員培養(yǎng)中小學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，以及促進科技創(chuàng)新后備人才成長，描繪出一條值得借鑒的信息化有效途徑。

本文結(jié)構(gòu)相對完整，觀點鮮明，案例清晰。如果作者能夠進一步明確理論依據(jù)，案例剖析更為深入，以及加大論述的篇幅，將會使全文的學(xué)術(shù)性增色不少。

——翟立原（中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會理論工作委員會副主任委員，第25屆全國青少年科技輔導(dǎo)員論文征集活動評審委員會主任委員）