移動終端無線同屏技術(shù)在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

無線同屏技術(shù)具有實時傳輸、高清放大、操作簡便、高度兼容、成本低廉等特點，受到越來越多的一線教師的關(guān)注和使用。目前，移動終端無線同屏技術(shù)已廣泛應(yīng)用于中學(xué)物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的實驗教學(xué)，同時，移動終端無線同屏技術(shù)也慢慢走進(jìn)小學(xué)課堂，尤其在小學(xué)英語、美術(shù)課使用的比較多。例如：用智能手機(jī)輔助小學(xué)英語課堂評價，可以實時記錄、實時分享，便于積累、靈活方便，優(yōu)勢可謂顯而易見。利用無線同屏技術(shù)可以更好地進(jìn)行示范、展示、評價等教學(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)乃至對師生溝通、互動方式都產(chǎn)生了深刻的影響。雖然移動終端無線同屏技術(shù)已經(jīng)在小學(xué)課堂教學(xué)中開始應(yīng)用，但是在小學(xué)科學(xué)實驗教學(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，通過互聯(lián)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，利用動畫技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題情境。”目前我國絕大部分小學(xué)每間教室都配備了臺式電腦、實物投影儀、電子白板以及液晶電視等基本多媒體設(shè)備，已經(jīng)具備實現(xiàn)無線同屏技術(shù)的硬件設(shè)備要求。因此，在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中使用移動終端無線同屏技術(shù)進(jìn)行教學(xué)具有可操作性和可行性。

一、小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)簡述

1.小學(xué)科學(xué)實驗。小學(xué)科學(xué)是一門以觀察、實驗為基礎(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)實驗是小學(xué)科學(xué)的重要內(nèi)容，實驗貫穿于整個小學(xué)科學(xué)的課程學(xué)習(xí)當(dāng)中?？茖W(xué)實驗的學(xué)習(xí)能為學(xué)生正確地認(rèn)識事物規(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)生的提出問題、收集和處理信息的能力、分析問題以及解決問題的能力。因此，小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)在小學(xué)科學(xué)課程中具有重要的作用。

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

（1）傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中缺少生動、形象的實驗教學(xué)資源，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)實驗的興趣；

（2）在實驗過程中，教師在講臺上演示實驗時，對于一些反應(yīng)較快的實驗現(xiàn)象或者實驗中的細(xì)微變化，學(xué)生難以清晰、完整地觀察；

（3）在實驗記錄的過程中，教師無法及時給予學(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)生實驗方案的設(shè)計存在問題，實驗操作錯誤、收集實驗數(shù)據(jù)的方法不恰當(dāng)以及實驗數(shù)據(jù)分析不夠全面，使學(xué)生的實驗結(jié)果不準(zhǔn)確；

（4）教師沒有及時對學(xué)生的實驗結(jié)果進(jìn)行有效的評價，甚至經(jīng)常忽略學(xué)生的實驗結(jié)果，導(dǎo)致學(xué)生不重視實驗結(jié)論。同時，教師對學(xué)生的實驗成績的評價方式比較單一。

二、教學(xué)中移動終端無線同屏技術(shù)的構(gòu)建

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

2.無線同屏技術(shù)的連接和使用方法。本文主要介紹iOS系統(tǒng)和Andriod系統(tǒng)的兩種移動終端系統(tǒng)通過無線同屏軟件實現(xiàn)無線同屏技術(shù)。無線同屏軟件實現(xiàn)無線同屏技術(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)三個基本條件。

若教師使用iOS系統(tǒng)的移動終端智能手機(jī)，由于iOS系統(tǒng)采用AirPlay Mirroring技術(shù)，每臺iOS系統(tǒng)的移動終端都有自帶屏幕鏡像功能，無需建立傳送端。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i-Tools在“我的設(shè)備”點擊“Air Player”安裝軟件。同時保證教室的電腦和iPhone在同一局域網(wǎng)。第二步：打開iPhone的“屏幕鏡像”與教室的電腦進(jìn)行匹配連接，連接成功就可以實現(xiàn)無線同屏。

教師使用Andriod系統(tǒng)的移動終端智能手機(jī)時需要采用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)，打開智能手機(jī)的“一鍵投屏”搜索傳送端進(jìn)行自動連接，連接成功后就可以實現(xiàn)無線同屏。建構(gòu)iOS系統(tǒng)和Andriod系統(tǒng)的兩種移動終端通過無線同屏軟件實現(xiàn)無線同屏技術(shù)如圖1所示：

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

3.無線同屏技術(shù)的優(yōu)點。

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

（2）實時傳輸、高清放大，對視頻、音頻、圖片等內(nèi)容進(jìn)行實時傳輸，傳輸?shù)囊曨l、圖片都能高清且放大呈現(xiàn)。

（3）操作簡便、高度兼容，安裝簡單、使用方便。大部分的無線同屏軟件對移動終端都有很高的兼容性。

（4）成本低廉，在移動終端上可以免費下載安裝無線同屏軟件，不需要購買新的設(shè)備。

三、利用無線同屏技術(shù)解決小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)問題的路徑探析

1.教師利用移動終端無線同屏技術(shù)讓實驗教學(xué)資源豐富多彩。移動終端具有下載圖片、視頻和安裝各種APP軟件的功能。例如：在科教版科學(xué)六年級上冊第三單元“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)和磁懸浮列車工作原理的微課小視頻等，通過無線同屏技術(shù)在教室進(jìn)行實時傳輸播放，可以讓學(xué)生更加生動、形象的了解電磁體在生活中的應(yīng)用。對學(xué)生來說，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；對教師來說，既幫助教師省時、高效的備課，又豐富了小學(xué)科學(xué)實驗教學(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、實時溫度計、噪音測試儀等各種APP軟件作為實驗教學(xué)資源。這樣可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中實驗儀器的精確度低和易老化、容易損壞的缺點，進(jìn)一步豐富小學(xué)實驗教學(xué)的資源。

2.教師利用移動終端無線同屏技術(shù)幫助學(xué)生設(shè)計合理的實驗方案。在“電磁鐵的磁力（一）”中，本實驗方案設(shè)計的重難點在于設(shè)計對比實驗，通過控制變量檢驗線圈圈數(shù)對磁力大小的影響。在學(xué)生設(shè)計實驗方案的過程中，教師可以利用移動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)將所有小組的實驗方案拍照。選擇其中一組或多組實驗方案，通過無線同屏技術(shù)把照片實時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圈會讓實驗效果更明顯。最后選用10圈、20圈、30圈這三組數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，教師直接在照片上對實驗方案進(jìn)行修改，移動終端無線同屏技術(shù)在實驗設(shè)計中增加了師生、生生交流的機(jī)會，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)系實驗設(shè)計方案表

3.教師利用移動終端無線同屏技術(shù)實時放大、高清呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象。在教師演示實驗或者學(xué)生分組實驗時，可把移動終端的錄像功能和無線同屏技術(shù)實時、高清傳輸?shù)膬?yōu)點相結(jié)合，讓實驗現(xiàn)象能實時播放、局部放大甚至反復(fù)慢速回放，全方位的將實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)出來。例如：在“電磁鐵的磁力（一）”中，學(xué)生在分組實驗前，教師需要給學(xué)生說明如何制作電磁鐵以及記錄電磁鐵吸附回形針個數(shù)的方法。在教師制作電磁鐵時，智能手機(jī)能清晰拍攝到在大鐵釘?shù)碾娋€朝一個方向均勻的纏繞。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)生能正確掌握實驗的操作方法并減少實驗的誤差。

4.教師利用移動終端無線同屏技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實驗數(shù)據(jù)的方法。在“電磁鐵的磁力（一）”的學(xué)生分組實驗中，學(xué)生需要記錄電磁鐵線圈的圈數(shù)和吸引回形針的個數(shù)。教師用智能手機(jī)把每組學(xué)生填寫的實驗記錄表拍照并保存，有目的的選擇兩組不同的學(xué)生實驗數(shù)據(jù)照片進(jìn)行比較。如圖3所示，同屏兩組不同的實驗數(shù)據(jù)：第一組在不同的圈數(shù)只記錄一次實驗數(shù)據(jù)，第二組在不同的圈數(shù)分別記錄三次實驗數(shù)據(jù)并求出平均值。通過教師的引導(dǎo)和學(xué)生的觀察，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)會思考，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，教師不僅能及時糾正學(xué)生錯誤的記錄方法，提高學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，還能更好地深化探究式的實驗教學(xué)方式。最重要的是可以使學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗記錄習(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)與吸引回形針的個數(shù)實驗記錄表

5.教師利用移動終端無線同屏技術(shù)能及時有效地對學(xué)生實驗結(jié)果進(jìn)行評價。相對于傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)實驗評價，利用移動終端無線同屏技術(shù)能及時、省時地對學(xué)生的實驗結(jié)果作出評價?！半姶盆F的磁力（一）”的實驗結(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，教師通過移動終端無線同屏技術(shù)能展示全班同學(xué)的實驗結(jié)果，這樣的方式讓學(xué)生知道實驗結(jié)論不是由班級里一個人或者某一組的實驗結(jié)果得到，而是通過全班同學(xué)共同努力得出的實驗結(jié)論，有助于提高學(xué)生的成就感和自信心。其次，教師把實驗中學(xué)生錯誤的實驗操作進(jìn)行回放，一邊回放一邊糾正學(xué)生的錯誤操作。這樣的教學(xué)方法能及時給予學(xué)生評價和幫助，讓學(xué)生更好地歸納和總結(jié)。最后，教師還能對每個小組的實驗結(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)評價做好準(zhǔn)備。同時，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)與實驗教學(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)的實驗教學(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)實驗教學(xué)的效益，具有較大的實用價值和實踐意義。